学习情境五其他新能源汽车

学习情境五_其他新能源汽车2024/3/28学习情境五其他新能源汽车什么是天然气汽车？天然气汽车有哪些优点和缺点？天然气汽车结构是什么样的？什么是二甲醚汽车？有何特点？什么是太阳能汽车？有何特点？什么是风能汽车？有何特点？什么是核能汽车？有何特点？5-1其他新能源汽车的基础知识

学习情境五其他新能源汽车一、车用天然气天然气主要成分是甲烷，随产地不同，甲烷的含量也不同，一般为85％～95％。甲烷的沸点为-161.5℃，与常温下处于液态的汽、柴油的搬运和存储方法有很大差异。

学习情境五其他新能源汽车优点：天然气发动机有害排放减少天然气与空气混合均匀，燃烧较完全，很宽的着火界限实现稀燃，CO和HC排放降低；天然气燃烧火焰温度低，NOX排放量减少；CO2比汽油及柴油降低20%以上，对减小“温室效应”有好处。学习情境五其他新能源汽车资料表明，天然气汽车的排放CO可降低80%以上，NOx和非甲烷类可降低80%，CO2可降低30%，HC可降低80%、SO2降低70%，SO低99%，Pb减少到零，颗粒物减少41%，噪声降低40%。因此与汽油柴油比较是一种非常清洁的车用燃料。学习情境五其他新能源汽车抗爆性好天然气辛烷值高,约为130，有较好的抗爆性。可增大发动机压缩比和点火提前角，提高发动机性能。学习情境五其他新能源汽车安全性好天然气有较好的安全性。天然气传输和加注均在封闭管道进行，不会泄露。即使有泄漏，天然气比空气轻，不易积聚，加上天然气燃点高（537℃以上），不易产生火灾事故。天然气使用特性好冷起动性能好，运转平稳；不对机油产生稀释，因此发动机寿命长。学习情境五其他新能源汽车缺点：天然气的携带性差。限制了汽车的有效载荷、有效空间及续驶里程。密度低、天然气混合气热值低，天然气发动机动力性下降（针对两用燃料车）。天然气汽车相较与汽油和柴油车的制造成本较高；天然气输气管路和天然气加气站尚未形成象加油站那样的网络，这一因素是制约天然气汽车发展的最大瓶颈。学习情境五其他新能源汽车二、天然气汽车1、天然气汽车定义天然气汽车是以天然气作为燃料的汽车。学习情境五其他新能源汽车（1）按照天然气的化学成分和形态，可分为压缩天然气（CNG）汽车、液化天然气（LNG）汽车、液化石油气（LPG）和吸附天然气汽车（ANGV）汽车四种。目前推广应用的比较广泛的是CNG汽车与LPG汽车，比如应用在出租车和公交车上。2、天然气汽车分类学习情境五其他新能源汽车压缩天然气（CompressedNaturalGas，CNG）是指压缩到的天然气，储存在车载高压气瓶中。压缩天然气（CNG）是一种无色透明、无味、高热量、比空气轻的气体，主要成分是甲烷。液化天然气（LiquidNaturalGas，LNG）是指常压下、温度为的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。液化天然气（LNG）燃点高、安全性能强，适于长途运输和储存。液化石油气（LiquidPetrolGas，LPG）是一种在常温常压下为气态的烃类混合物，比空气重，有较高的辛烷值，具有混合均匀、燃烧充分、不积碳、不稀释润滑油等优点，能够延长发动机使用寿命，而且一次载气量大、行驶里程长。吸附天然气汽车（ANGV）储气瓶内的天然气以吸附方式（压力通常为3.5～6MPa）储存，工作时经降压、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管。学习情境五其他新能源汽车（2）按燃料供给系统特征分类

单燃料（CNG）汽车

仅使用CNG作为发动机的燃料，车辆的发动机在燃料供应系统、工作循环参数、配气机构参数等方面一般都针对CNG的物化特性进行了专门设计，因此燃烧热效率较高、经济性好。CNG/汽油两用燃料汽车（多用）

一般是指具有两套燃料供应系统，一套供给天然气，另一套供给天然气之外的燃料，两套燃料供给系统可分别但不可同时向气缸供给燃料的汽车。使用中可以在两种燃料之间进行灵活切换。此类汽车与单一燃料汽车相比，由于要兼顾两种燃料的物化特性，发动机结构参数几乎不作改造，因此燃烧热效率不高、经济性一般。CNG/柴油双燃料汽车

一般是指具有两套燃料供应系统，一套供给天然气，另一套供给天然气之外的燃料，两套燃料供给系统按预定的配比向气缸供给燃料，在缸内混合燃烧的汽车。CNG为主燃料，柴油起引燃作用。此类发动机结构参数也几乎不作改动，可以在单纯燃烧柴油和CNG与柴油同时混烧两种工况灵活切换。学习情境五其他新能源汽车（3）按燃料供给的控制方式分类

机械控制式天然气汽车是指以机械方式为主控制天然气供给的天然气汽车。机电联合控制式天然气汽车是指以机电联合控制方式控制天然气供给的天然气汽车。电控式天然气汽车是指利用微机来控制不同工况天然气供给的天然气汽车。电控式又有开环和闭环之分。学习情境五其他新能源汽车3、天然气汽车的优缺点优点1）有害气体排放低2）热效率高3）天然气资源丰富4）天然气汽车有显著的经济效益5）比汽油汽车更安全缺点1）一次充气的续驶里程短2）有效控件减少，自重增加3）天然气是气态燃料，不容易储存和携带4）将现有的汽车改用天然气作燃料时，需增加发动机燃料系统的部件，如储气瓶、减压阀、混合器等，需要一定的改装投入。学习情境五其他新能源汽车4、天然气汽车的结构当前天然气汽车（CNG、LPG），多是通过对传统汽油或柴油汽车进行动力改造，其与传统汽油或柴油汽车的主要区别在于发动机，采用专用的天然气发动机，同时配备相应的天然气供给系统及控制系统。学习情境五其他新能源汽车（1）CNG汽车结构CNG汽车在结构上采用传统动力结构外，由于采用CNG，还须配备相应的系统实现CNG的储运、供给及整车控制。通常主要由三部分组成：储气系统、供给系统、控制系统。储气系统是指储存CNG的装置，由天然气储气瓶、气量显示器（压力表）、充气阀、压力传感器、高压管线等组成学习情境五其他新能源汽车（1）CNG汽车工作原理控制系统中油气燃料转换开关控制高压电磁阀与汽油电磁阀的流通量，由此调节汽油与天然气的供给比例，从而实现CNG车辆以最佳工况运行。当使用天然气作为燃料时，储气瓶内的CNG经管道进入过滤器去除杂质后，进入减压器逐步减压到常压后，进入混合器，与来自空气滤清器的空气混合后，再经由化油器通道进入气缸燃料。当使用汽油时，汽油电磁阀打开，汽油通过该阀进入化油器，进而被吸入到汽缸内进行燃烧。CNG汽车动力系统工作原理图学习情境五其他新能源汽车CNG动力系统结构图学习情境五其他新能源汽车（2）LPG汽车结构将转换开关置于LPG档时，燃料开始使用LPG，同时汽油电磁阀将汽油油路截断，停止供应汽油。LPG电磁阀打开后，液态LPG从储气罐中流出，经过过滤后流人蒸发调压器，由液态转变成气体，压力接近大气压；气态的LPG利用发动机真空吸力被吸入混合器；在混合器中LPG气体与空气均匀混合后，进入发动机燃烧。当转换开关置于汽油档时，汽油电磁阀打开，开始使用汽油，同时LPG电磁阀关闭，停止使用LPG。LPG汽车主要由储气罐、蒸发调压器、汽油电磁阀、LPG电磁阀、功率调节阀、混合器、燃料转换开关、控制电路等组成。学习情境五其他新能源汽车某LPG动力系统结构图学习情境五其他新能源汽车5、CNG发动机基本原理学习情境五其他新能源汽车6、压缩天然气汽车专用装置天然气汽车应具有的基本专用装置储气瓶、高压管线、管路接头、气压表、显示器、手动截止阀、高压电磁阀、过滤器、过流保护阀、减压调节器、低压软管、循环水管、空气燃料混合器（燃料喷射器）、发动机控制系统等。学习情境五其他新能源汽车按功能可划分为三类：（1）储气系统部件：储气瓶、充气阀、高压线及高压接头、手动截止阀、气压显示装置。（2）燃气供给部件：天然气过滤器、减压调节器、混合器、低压气软管及循环水软管。（3）控制系统部件：燃料转换开关、模拟器、天然气电磁阀、汽油电磁阀、空燃比调节器、电控单元。学习情境五其他新能源汽车1)压缩天然气储气瓶CNG汽车储气瓶（以下简称“气瓶”）是天然气汽车重要的专用部件。其成本约占CNG汽车改装成本的30％～70％。车用气瓶的储气压力为20MPa，这是综合考虑到车用气瓶的容积/重量比以及降低加气站运行成本所确定的优化结果。过高的储气压力反而会导致气瓶容积效率比的下降及加气站运行费用的升高。学习情境五其他新能源汽车压缩天然气储气瓶分为四类：第一类是钢或铝合金金属瓶（NGV2—1）；第二类是钢或铝内衬加筒身“环箍缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶（NGV2—2）；第三类是钢或铝内衬加“整体缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶（NGV2—3）；第四类是塑料内衬加“纵向整体缠绕”树脂浸渍长纤维加固的复合材料气瓶。

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我国目前主要使用的是钢质气瓶，该类瓶生产成本较低，安全耐用，容积率高，但重容比大、重量大。复合材料瓶最大的优点是重容比小、重量轻，但生产成本高，价格贵，容积效率低。学习情境五其他新能源汽车2）高压燃料切断阀学习情境五其他新能源汽车3）高压减压器学习情境五其他新能源汽车

根据减压后的输出压力的大小可以把减压调节器分为：负压输出的减压调节器正压输出的减压调节器

学习情境五其他新能源汽车4）低压电磁阀学习情境五其他新能源汽车5）电控调压器（EPR阀）学习情境五其他新能源汽车6）混合器部件混合器的作用是将空气和天然气按一定比例混合，形成一定浓度的可燃混合气，并能根据发动机转速和负荷的变化，增减混合气的供应量，以适应发动在起动、怠速、加速等不同运行工况下正常运行的需要。学习情境五其他新能源汽车7）防喘振阀

学习情境五其他新能源汽车8)加气口组成：接口、单向阀、防尘盖（塞）、输气接头和安装件。加气时，先拔出防尘塞，将高压加气软管上的插头插入充气孔，打开手动截止阀，即可充气。充气完成后将截止阀关闭，方可拔出高压加气软管上的插头，插回防尘塞，旋紧排气螺塞。

学习情境五其他新能源汽车学习情境五其他新能源汽车9)高压管线及高压接头高压管线采用不锈无缝钢管或其他车用高压天然气专用管线。功能：用于输送高压天然气，其工作压力为20MPa。安装：高压钢管在不同功能件之间连接时，必须作抗震弯或者“U”型圈，其弯曲半径须大于5倍高压钢管直径。学习情境五其他新能源汽车10手动截止阀

储气瓶到减压调节器之间应设置手动截止阀，用于当CNG汽车因加气、修理、入库停车时用来截止储气瓶到减压调节器之间的气路连接。学习情境五其他新能源汽车11)天然气滤清器功能：用于对天然气中的杂质（气瓶中的铁锈，压缩机中的杂质等）进行过滤，过滤精度10us-50us；过滤器在使用过程中根据需要对滤芯进行清洗，每100,000公里需要进行更换，或根据当地气体的洁净度进行更换。学习情境五其他新能源汽车（1）LPG汽车燃料供给系统的总体组成7.LPG汽车燃料供给系统的组成原理学习情境五其他新能源汽车（2）LPG汽车燃料供给系统基本原理学习情境五其他新能源汽车8、天然气汽车实例（1）CNG汽车实例东风雪铁龙爱丽舍CNG双燃料车（C-Elysee），是国内第一家燃气供给系统采用原厂流水线一体化设计制造非线外改装的CNG双燃料车。爱丽舍CNG双燃料车动力系统布置学习情境五其他新能源汽车爱丽舍CNG双燃料车动力系统结构实例图爱丽舍CNG双燃料车采用了组合仪表盘，嵌入油气转换开关，能够方便实现油气切换。组合仪表依照国家标准，为驾驶员提供汽车车速、汽油、CNG等信息。学习情境五其他新能源汽车（2）LPG汽车实例PoloBiFuel双燃料车福特公司LPG清洁型能源Falcon车型学习情境五其他新能源汽车二、氢气汽车1、氢气汽车的定义直接使用氢气燃烧做功的汽车。学习情境五其他新能源汽车2、氢燃料的特点优点（1）资源丰富（2）环保（3）燃烧热值高（4）热效率（5）燃烧稳定充（6）燃料混合比的浓度调节方便（7）辛烷值（8）点火能量低（9）稀燃能力强缺点（1）难以储存（2）制取成本高（3）易燃学习情境五其他新能源汽车3、氢气汽车总体组成学习情境五其他新能源汽车4、储氢罐学习情境五其他新能源汽车三、醇燃料汽车使用醇基燃料（甲醇、乙醇等）的汽车。学习情境五其他新能源汽车(1)醇类燃料的来源甲醇（木醇或木酒精）可以由一氧化碳和氢气合成，为无色透明的液体，高挥发性，易燃。主要由天然气（占78%）、重油（占10%）、石脑油（占7%）、液化石油气（占3%）、煤炭（占2%）、油页岩、木材和垃圾等物质中提炼。乙醇俗称酒精，其工业生产方法主要有发酵法、乙烯水合法等方法，我国一直以发酵法为主，其生产原料有三类：第一类是含糖作物与副产物，如甘蔗、甜菜、甜高梁和糖蜜等；第二类是淀粉质作物，如玉米、高梁、小麦、红薯和马铃薯等；第三类是纤维素原料，如木材、木屑和谷物秸杆等。1.醇类燃料的来源及分类学习情境五其他新能源汽车(2)醇类燃料的分类1）按醇类燃料的组成成份和性质来分，主要是指甲醇（CH3OH）和乙醇（C2H5OH），它们都是相对分子质量较小的单质，燃烧产物中基本没有碳烟，NOx的排放浓度也很低，是一种低污染性燃料。醇类燃料汽车是指以甲醇汽油、乙醇汽油、甲醇、乙醇为燃料的汽车，以甲醇为燃料的汽车称为甲醇汽车，以乙醇为燃料的汽车称为乙醇汽车。学习情境五其他新能源汽车2）按醇类燃料在汽车上应用分类，主要有三种类型：掺烧、纯烧和改质。掺烧是醇类燃料在汽车上的主要应用方式。为使内燃机燃用甲醇时能有良好的效果，可采用不同的掺烧方式，调整混合燃料的性质，改进内燃机结构及设计良好的掺烧及控制装置。掺烧主要是指醇类燃料（甲醇或乙醇）以不同的体积比例掺入汽油（柴油）中。掺烧的主要方法有三种：混合燃料法、薰蒸法、双供油系统法，前两种方法既可用于柴油机上，又可用于汽油机上，而双供油系统法仅用于柴油机上。醇类燃料易于自然吸水且相对密度小于柴油，故与柴油的互溶性较差，一般情况主要针对醇类燃料与汽油的掺烧。学习情境五其他新能源汽车2）按醇类燃料在汽车上应用分类，主要有三种类型：掺烧、纯烧和改质。纯烧类型是指单纯燃烧甲醇或乙醇燃料，主要方式有有六种：裂解法、蒸气法、火花塞法、电热塞法、炽热表面法、加入着火改善剂法。其中后三种方法仅用于柴油机上，其他方法既可用于柴油机上，又可用于汽油机上。改质类型现在主要是指醇类燃料的改质。甲醇利用发动机的余热将甲醇生成为H2和CO，然后输送到发动机内燃烧。采用甲醇改质需要对发动机进行较大的改造，最好重新设计发动机。变性燃料乙醇指乙醇脱水后再添加变性剂而生成的以乙醇为主的燃料。学习情境五其他新能源汽车（1）醇类燃料中含氧量大热值低，所需要理论空气量比汽油或柴油少，从而保证发动机的动力性能不降低。（2）辛烷值比汽油高，是点燃发动机好的代用燃料，作为提高汽油辛烷值的优良添加剂，采用高压缩比提高热效率。普通汽油与15%～20%的醇类燃料混合，辛烷值可以达到优质汽油的水平，但是醇燃料的抗爆性敏感度大，中、高速时的抗爆性不如低速时好。（3）常温下为液体，操作容易，储带方便。（4）可燃界限宽，汽油的着火极限为1.4～7.6；甲醇的着火极限为6.7～36，燃烧速度快，火焰传播速度比汽油快，可以实现稀薄燃烧，利于排气净化和空燃比控制。（5）与传统的发动机技术有继承性，特别是使用汽油－醇类混合燃料时，发动机结构变化不太大，减少燃烧室表面的燃烧沉积物和改善排放性能。（6）由于十六烷值低，着火性差，着火延迟期长，在压燃式发动机中采用醇类燃料要困难得多，在点燃式发动机应用较广。2、醇类燃料主要特性学习情境五其他新能源汽车（7）蒸发潜热大，使得醇类燃料低温起动和低温运行性能恶化。但在汽油中混合低比例的醇，由燃烧室壁面给液体醇以蒸发热，这一特点可成为提高发动机热效率和冷却发动机的有利因素。（8）热值低，甲醇的热值只有汽油的48%，乙醇的热值只有汽油的64%。因此，与燃用汽油相比，在同等的热效率下，醇的燃料经济性低。（9）沸点低，蒸汽压高，容易产生气阻。（10）腐蚀性大。（11）醇混合燃料容易发生分层。醇的吸水性强，混合燃料进入水分后易分离为两相。因此，醇混合燃料要加助溶剂。（12）甲醇有毒，会刺激眼结膜，也会通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体，刺激神经，造成头晕、乏力、气短等症状。2、醇类燃料主要特性学习情境五其他新能源汽车3、醇燃料汽车的发展与现状1987年，美国开始发展灵活燃料汽车。2007年,全球燃料乙醇产量4100万吨，相当于全球汽油消费量的近3%。2012年，凯迪拉克SRX可兼容E85乙醇汽油。目前世界上已有40多个国家不同程度应用乙醇汽车，巴西强制在汽油中添加燃料乙醇的比例提高到25%；美国能源部规划，到2030年，燃料乙醇产量达1.8亿吨，替代30%的汽油需求。我国上世纪60年代开始实验推广甲醇燃料。2006年，我国发布了《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》。2009年7月2日，国家

GB/T23799-2009《车用甲醇汽油（M85）》标准正式批准颁布。我国已在东北、山东等地，建设以甜高粱茎秆为主要原料的燃料乙醇试点项目；在广西、重庆、四川等地建设以薯类作物为原料的燃料乙醇试点项目。学习情境五其他新能源汽车4、醇燃料汽车的基本结构与工作原理学习情境五其他新能源汽车5、醇燃料汽车的使用维护（1）首次使用前要对车辆内部进行清洗（2）防止醇燃料吸水（3）夏季使用需注意（4）醇燃料对橡胶有影响（5）按压缩比选择醇燃料学习情境五其他新能源汽车四、二甲醚汽车二甲醚化学式及分子结构图1二甲醚概述二甲醚(Dimethyl-ether)，简称DME，其化学分子式为，含氧量为34.8%，二常压下是气态，加压到5-6个大气压可以变为液体，物理性质类似于液化石油气，可以用作民用燃料；理论热值约为汽柴油的64%，应用热值相当于汽柴油的80%左右。学习情境五其他新能源汽车2二甲醚汽车的发展1995年，丹麦技术大学和Tops-be公司首先将二甲醚用做柴油机燃料。2000年，VOLVO汽车公司研制出了二甲醚大客车示范样车。2004年，国外二甲醚产量在20万t左右，以甲醇气相脱水法生产为主。生产主要集中在美国、德国、日本、澳大利亚。1995年，丹麦技术大学和Tops-be公司首先将二甲醚用做柴油机燃料。2000年，VOLVO汽车公司研制出了二甲醚大客车示范样车。2004年，国外二甲醚产量在20万t左右，以甲醇气相脱水法生产为主。生产主要集中在美国、德国、日本、澳大利亚。学习情境五其他新能源汽车2二甲醚汽车的发展1997年，上海交通大学承担了我国首项有关二甲醚燃的国家项目；2005年，研制成功首台二甲醚城市客车。2007年，上海市首批投放了l0辆二甲醚公交车，并建设了首个二甲醚加注站。2012年，全国二甲醚总产能超过1500万吨，二甲醚的用量约600万吨。学习情境五其他新能源汽车我国第一台二甲醚城市大客车国内第一个车用二甲醚加注站总体而言，由于二甲醚汽车的成本过高及汽车专用技术的不成熟，使得这类产品的市场化运营困难重重。要推广二甲醚汽车，必须重点解决二甲醚在生产成本与汽车专用设备的问题上。学习情境五其他新能源汽车3、二甲醚燃料汽车特点（1）十六烷值大，自燃温度低；（2）污染少；（3）热值高；（4）降低最高燃烧温度，减少NOx排放量；（5）低沸点；（6）资源丰富；（7）热值低，动力不如柴油；（8）储气瓶占用空间大，润滑性较差。学习情境五其他新能源汽车4、二甲醚燃料汽车燃料供给系统的基本结构与工作原理学习情境五其他新能源汽车五、太阳能汽车1太阳能汽车相关知识太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。太阳能汽车（SolarCar）主要是利用太阳能发电系统对太阳能电池进行充电，再经由汽车本身的动力单元为驱动轮提供动力，从而驱动汽车。依据所用半导体材料不同，通常分为硅电池、硫化镉电池、砷化镓电池等，其中最常用的是硅太阳能电池。近年来，美国已研制成光电转换率达的高性能太阳能电池。澳大利亚用激光技术制成的太阳能电池，其光电转换率达，而且成本与柴油发电相当。这些都为光电池在汽车上的应用开辟了广阔的前景。学习情境五其他新能源汽车2太阳能汽车的发展1978年，世界上第一辆太阳能汽车在英国研制成功，时速达到13公里。1982年，墨西哥研制出三轮太阳能车，速度达到，由于这辆汽车每天所获得的电能只能行，所以它还不能跑远路。1999年5月巴西圣保罗大学的科研人员设计出一款新型太阳能汽车。最高车速超过。1984年9月，我国首次研制的“太阳号”太阳能汽车试验成功，并开进了北京中南海的勤政殿。该车车顶上安装了2808块单晶硅片，组成的硅板，装有三个车轮，自重，车速。学习情境五其他新能源汽车Nuna研发团队及Nuna系列太阳能汽车学习情境五其他新能源汽车国内部分太阳能汽车学习情境五其他新能源汽车比亚迪F3DM低碳版车型及其太阳能电池板设计尽管国内研发了多台太阳能汽车，但在商用方面，由于性能方面与使用上，远不能达到传统燃料汽车的水平，因此，太阳能目前多作为辅助能源在汽车上得到使用，同时随着电动汽车的发展，太阳能也作为电动汽车蓄电池重要的充电方式在汽车上得到应用。国内比亚迪汽车公司一直致力于新能源汽车的开发，2010年该公司在其混合动力汽车F3DM低碳版上配备了太阳能电池板，通过它，用户可以实现24小时连续为蓄电池充电，从而保证汽车始终拥有充足的能源供应。学习情境五其他新能源汽车3太阳能汽车的特点（1）汽车能量来自于太阳，物廉价美，取之不尽、用之不竭。（2）没有任何排放，零污染；（3）结构简单，没有复杂的内燃机、离合器、变速箱、传动轴、散热器、排气管等零部件。（4）缺点是依赖太阳，续行里程较短。学习情境五其他新能源汽车太阳能电池的发电原理是基于半导体的光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能。在晶体中电子的数目总是与核电荷数相一致，所以P型硅和N型硅是电中性的。如果将P型硅或N型硅放在阳光下照射，光的能量通过电子从化学键中被释放，由此产生电子空穴对，但在很短的时间内（在微秒范围内）电子又被捕获，即电子和空穴“复合”。4、太阳能电池发电原理学习情境五其他新能源汽车对不同材料的太阳能电池，尽管光谱响应的范围是不同的，但光电转换的原理是一致的。如图所示，在P-N结的内静电场作用下，N区的空穴向P区运动，而P区的电子向N区运动，最后造成在太阳能电池受光面（上表面）有大量负电荷（电子）积累，而在电池背光面（下表面）有大量正电荷（空穴）积累。如在电池上、下表面引出金属电极，并用导线连接负载，在负载上就有电流通过。只要太阳光照不断，负载上就一直有电流通过。学习情境五其他新能源汽车在N型半导体的表面形成P型半导体，构成P-N结，即形成太阳能电池，形成的P区仅仅有1～3μm，太阳光照射到它的表面，透过P区达到P-N结处就能够产生电动势，产生的电压约为0.5V。太阳能电池电流的大小与太阳光照射强度的大小，和太阳能电池面积的大小成正比。5、太阳能电池的结构学习情境五其他新能源汽车（1）车身太阳能汽车最具魅力的部分就是车身，光滑而又具有异域风情的外观是吸引人们眼球的重要部分。太阳能汽车是由若干主体部件组成的，由于没有统一的标准，每一辆太阳能汽车都各具特色。除了车子长度强制性要求的限制外，当我们设计太阳能汽车的主体时要让阻力达到最小值，而使太阳能与阳光的接触比达到最大值，且质量要尽量小，但安全系数尽量达到最高。学习情境五其他新能源汽车（2）底盘最初的挑战是如何制造出一个高效的太阳能汽车底盘，从而使其强度和安全度达到最佳，并且质量最小。每千克的质量都需要足够大的能量使其在路面上移动，这就意味着要力求使车子的质量减到最小，而这个关键部位就是汽车的底盘。然而，安全是一项基本的要求，底盘必须具有严格的强度和安全系数要求。太阳能汽车的底盘通常有3种类型：空间框架结构、半单体横造或碳纤维和单体横造。1）空间框架太阳能汽车的底盘，使用一个焊接或保护管结构用于支撑装载或车体。这种车体质量小，但不能装载，合成的外壳可以将分离的底盘组装起来。2）半单体横造或碳纤维太阳能汽车的底盘，使用合成横梁和空间隔开达到支撑装载的能力，而整合就不能支撑装载并承受一个整体的腹部底盘。3）单体横造太阳能汽车的底盘，使用躯体结构并用来支撑装载。学习情境五其他新能源汽车（3）所用材料太阳能汽车中的复合材料得到广泛的应用。这种复合材料是由像三明治夹层一样的结构材料构成。碳纤维、凯夫拉(KEVLAR)纤维和玻璃是普通的合成建筑材料，蜂窝状和泡沫塑料是常用的合成填充材料，这些材料用环氧基树脂保护起来，组合在具有KEVLAR和碳纤维的材料里，能够获得人们需要的强度材料（相当于钢的强度），且是非常轻质的材料。学习情境五其他新能源汽车（4）驾驶控制系统1）发动机控制器发动机控制器控制发动机的启动，而发动机启动信号来自驾驶员的加速装置。对发动机控制器的电力管理是通过程序来完成的。发动机的启动需要配备不同型号的发动机控制器。很多太阳能汽车使用精确数据检测系统来管理整个太阳能汽车的电力系统，其中包括太阳能光伏阵列、蓄电池组、发动机控制器和发动机。学习情境五其他新能源汽车2）其他控制大多数太阳能汽车是单座，这对驾驶员来说没有多少乐趣可言，但有的太阳能汽车也可搭乘一位乘客。驾驶员和乘客必须有安全装备，主要有护腕和头盔。另外，驾驶汽车时，驾驶员更为重要的职责是注意汽车的系统安全和观察仪表是否出现异常问题。学习情境五其他新能源汽车（5）电力、驱动及机械系统1）电力系统太阳能汽车的心脏部位是电力系统，它由蓄电池和太阳电能组成。电力系统控制器管理全部电力的供应和收集工作。在太阳能汽车里最高级的组件部分就是电力系统，它们包括峰值电力监控仪、发动机控制器和数据采集系统。电力系统最基本的功能是控制和管理整个系统中的电力。学习情境五其他新能源汽车1）电力系统蓄电池。蓄电池是一种最轻便的电力资源，蓄电池组就相当于普通汽车的油箱。一个太阳能汽车使用蓄电池组来储存电能，以便在必要时使用。太阳能汽车启动装置控制着蓄电池组，但是当太阳能汽车开动后，是通过太阳能阵列提供能量，再充到蓄电池组内的。由于各种原因，大量的蓄电池作为能量被使用是有限的。太阳电能。人们生活中对电力的需求是有限的，但电力却是生活的必需品。太阳能汽车通过太阳能光伏组件给蓄电池充电。高效的电力经太阳能汽车阵列，通过蓄电池的储存，可获得最大的能量。由一个及多个太阳能光伏电板串联起来，即可将电能转变成化学能储存电力，按照同样的方式可将所有光伏电池板连起来。学习情境五其他新能源汽车2）驱动器系统在太阳能汽车里使用什么类型的发动机没有限制，一般额定的是2～5HP（1HP=0.75kW）。大多数太阳能汽车使用的发动机是双线圈交流无刷机，这种交流无刷机是相当轻质材料的机器，在额定转速（r/min）下达到98%的使用效率。太阳能汽车有3种基本驱动类型：单减引导式驱动、变频履带式驱动、轴式驱动。学习情境五其他新能源汽车3）机械系统机械系统在太阳能汽车概念里是很简单的，但是我们在设计中，应尽量减少摩擦力和质量，根据不同的路况来设计需要的强度。轻质金属如铝合金和合成金属是最常用的，可使质量和强度达到最优。一般针对质量和强度的比例制造高效率的组件。机械系统包括制动、转向盘和轮胎等。学习情境五其他新能源汽车1）太阳能采集格板多选用热塑料制成的太阳能采集格板，形状如图所示，太阳能电池就布置在格子中。目前在太阳能汽车上使用的太阳能电池一般有非晶态电池、地面硅电池、太空级硅电池和砷化锡电池等。由于太阳能汽车对能量的采集是有限的，必须严格控制能量的损失，所以在选择太阳能电池时应该考虑的是效率最大的那种。（6）太阳能汽车的关键技术学习情境五其他新能源汽车2）蓄电池由俄罗斯里姆施塔特高等技术学校研制的太阳能汽车，蓄电池组采用10个串联的12V铅酸蓄电池，容量为40A·h，能量储备为4.8kW·h，质量为12