把電池放在車頂，行駛中無需停車即可更換電池，續航能力“一日千里”；利用太陽能制冷加熱，讓汽車告別酷暑寒冬……這些聽上去像科幻片里的場景，出自一群大學生的科學創想。

近日舉行的東風汽車杯第十一屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽決賽上，年輕創客們聚焦新能源汽車，為未來汽車設計創意出行方案。天津大學團隊設計的“千里電車——應用于車頂快換電池的電動汽車高續航技術”獲得大賽特等獎、“出行無憂——基于光伏發電與半導體技術相結合的汽車車窗自動恒溫系統”獲得一等獎。

充電問題一直是制約電動汽車發展的關鍵性問題之一。目前電動汽車難以取代傳統汽車，還是因為繞不開充電的煩惱：充電時間長、續航里程不長、充電不便……

天津大學力學專業本科生苗軒博和同學們腦洞大開，把電動汽車的電池移到車頂，經過換電站的時候，通過可控鎖緊、軌道配合、云臺移動等機械機構，實現行駛中快速且無感地完成電池安裝與拆卸。也就是說，“用戶不需要停車，在行駛中即可更換電池實現續航增程”。

他們的設想吸引了來自計算機、工業設計、機械等各個專業的同學一同參與，激起了許多創意火花。他們設想，可利用夜間時段等用電低谷時間為電池充電，錯峰用電降低能耗；此外，他們還綜合考慮了光伏、風電等可再生能源電力為電池充電的可能性。

“傳統電動汽車未妥善回收的電池會造成二次環境污染，現在傳統的電樁充電方式對電網的硬要求也進一步限制了電動汽車的廣泛應用。”團隊指導教師之一、天津大學教授趙軍認為，這項設計抓住了電動汽車存在的充電慢和續航里程短的痛點。

眾多車企也在研究各類更換電池的方案。“北汽集團提出了在電車后備箱換電池的方案，蔚來汽車提出了在電車底盤位置進行替換。但是目前各類手段仍然存在換電設施建設成本高、效率低等問題，不能有效滿足市場需求。”趙軍說，“千里電車”方案中設計的換電站可直接架設于公路之上，也可鋪設匝道架設，有利于用地緊缺的大城市建設投產。

目前該設計團隊已經搭建出項目的模型，并完成測試。大賽評委組認為，根據大學生們的方案，在汽車頂部行李架進行換電設計，不需要大幅度改變車體架構，大車能用，小車也能用，具有目前市場上方案所不具備的高普適性。

“汽車車窗自動恒溫系統”設計團隊的同學關注到每一個司機的切身感受：夏日炎炎，停在室外的汽車暴曬之后溫度急劇升高，座椅、方向盤滾燙；一到冬天，車窗容易積雪結霜，開空調除霜速度慢。

“我們專門進行了網上調研，結果顯示超過八成的駕駛員對這個問題感到困擾，而且目前沒有好的解決辦法。”團隊成員劉天野說，同學們討論出一個全新的解決方案——用太陽能幫助汽車調節溫度，于是產生了“車窗自動恒溫系統”的設計方案。

這套裝置主要采用太陽能供能，融合光伏發電與半導體技術有效調節車內溫度，改善駕車舒適度，又能實現節能減排的目的。

團隊指導教師之一、天津大學朱強老師介紹，這套系統共分為三部分，最上方是光伏板，用于吸收太陽能為半導體供電。在夏季，由于半導體的熱電效應，蓄電后靠近車窗的裝置將發揮功效制冷降溫。為了使冷量分布均勻，設計團隊還研發了與車窗貼合的槽型銅板，內側覆蓋隔熱涂層，以減少冷量的流失。而到了冬季，裝置中的半導體將由車載電源給電。當單片機檢測到氣溫過低時會自動將半導體正負極反接，這樣一來，靠近車窗的一端就變成了熱端，為汽車融雪除霜。該系統裝置采用全自動、無按鍵設計，通過傳感器檢測環境溫度，自動判斷開啟制冷還是制熱電路，實現傻瓜式操作。

“我們還有很多想法，比如將產品的材料、結構進行優化，使裝置更輕更薄，實現手機互聯網移動控制等。”劉天野說，希望自己的創意給未來出行帶來改變。