新能源汽车结构与检修

《新能源汽车机构与检修》XINGNENGYUANQICHEJIEGOUYUJIANXIU新能源汽车结构与检修戴良鸿于飞目录学习单元一新能源汽车的认知学习单元二动力电池的认知与使用学习单元三驱动电机的认知与检修学习单元四纯电动汽车的认知与使用学习单元五混合动力汽车的认知与使用学习单元六其他新能源汽车的认知学习单元一新能源汽车的认知学习任务一：新能源汽车基础知识一、新能源的定义与特点新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式，是指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。例如2012年6月14日，黑龙江省颁布条例称探测出来的资源属国有；2012年8月20日，国家气象局表示支持风能太阳能归国有。学习单元一新能源汽车的认知学习任务一：新能源汽车基础知识新能源具有下列典型的特点：1．资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；比如，陆上估计可开发利用的风力资源为253GW,而截止2003年只有0.57GW被开发利用，预计到2010年可以利用的达到4GW,到2020年到20GW，而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。2．能量密度低，开发利用需要较大空间；3．不含碳或含碳量很少，对环境影响小；4．分布广，有利于小规模分散利用；5．间断式供应，波动性大，对继续供能不利；6．除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。学习单元一新能源汽车的认知学习任务一：新能源汽车基础知识二、新能源的类型（一）太阳能太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换．光电转换以及光化学转换三种主要方式。（二）海洋能海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。（三）核能核能俗称原子能，它是原子核里的核子—中子或质子，重新分配和组合时释放出来的能量。（四）风能风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。（五）氢能氢气无味无毒，不会造成人体中毒，燃烧产物仅为水，不污染环境。学习单元一新能源汽车的认知学习任务一：新能源汽车基础知识三、未来的新能源1．波能即海洋波浪能。这是一种取之不尽，用之不竭的无污染可再生能源。2．可燃冰这是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物，它的外型与冰相似，故称“可燃冰”。3．煤层气煤在形成过程中由于温度及压力增加，在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从4．微生物世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物发酵，可制成酒精，酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料丰富，成本低廉。据报道，巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，减5．第四代核能源世界科学家已研制出利用正反物质的核聚变，来制造出无任何污染的新型核能源。正反一、新能源汽车的定义新能源汽车英文为“Newenergyvehicles”。我国2009年7月1日正式实施了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，明确指出：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车的定义因国家不同其提法也不相同，在日本通常被称为“低公害汽车”，2001年以日本国土交通省、环境省和经济产业省制定了“低公害车开发普及行动计划”。该计划所指的低公害车包括5类，即：以天然气为燃料的汽车、混合动力汽车、电动汽车、以甲醇为燃料的汽车、排污和燃效限制标准最严格的清洁汽油汽车。在美国通常将新能源汽车称作“代用燃料汽车”。学习单元一新能源汽车的认知学习任务二：新能源汽车的认知二、新能源汽车的分类新能源汽车包括五大类型混合动力电动汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV，包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、其他新能源（如超级电容器、飞轮等高效储能器）汽车等。非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气、液化石油气、乙醇汽油、二甲醚之外的燃料。1．混合动力汽车混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。目前国内市场上，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力，而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。学习单元一新能源汽车的认知学习任务二：新能源汽车的认知2．纯电动汽车电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。学习单元一新能源汽车的认知学习任务二：新能源汽车的认知纯电动汽车3．燃料电池汽车燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种最理想的车辆。学习单元一新能源汽车的认知学习任务二：新能源汽车的认知广汽燃料电池汽车（上海车展）4．氢动力汽车氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。力概念跑车“氢程”。学习单元一新能源汽车的认知学习任务二：新能源汽车的认知中国长安“氢程”氢动力汽车5．燃气汽车燃气汽车是指用压缩天然气(CNG)．液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)作为燃料的汽车。近年来，世界上各国政府都积极寻求解决这一难题，开始纷纷调整汽车燃料结构。燃气汽车由于其排放性能好，可调正汽车燃料结构，运行成本低．技术成熟．安全可靠，所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。目前，燃气仍然是世界汽车代用燃料的主流，在我国代用燃料汽车中占到90％左右。截止到2010年，美国公共汽车领域有7%的汽车使用天然气，50%的出租车和班车改为专用天然气的汽车；德国天然气汽车数量将达到10万至40万辆，加气站将达到300座。学习单元一新能源汽车的认知学习任务二：新能源汽车的认知6．生物乙醇汽车乙醇俗称酒精，通俗些说，使用乙醇为燃料的汽车，也可叫酒精汽车。用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长，无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟，近来由于石油资源紧张，汽车能源多元化趋向加剧，乙醇汽车又提到议事日程。目前世界上已有40多个国家，不同程度应用乙醇汽车，有的已达到较大规模的推广，乙醇汽车的地位日益提升。在汽车上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，使汽车缸内燃烧更完全，可以降低尾气的害物的排放。学习单元一新能源汽车的认知学习任务二：新能源汽车的认知7．其它新能源汽车（1）空气动力汽车利用空气作为能量载体，使用空气压缩机将空气压缩到30MP以上，然后储存在储气罐中。需要开动汽车时将压缩空气释放出来驱动启动马达行驶。优点是无排放．维护少。缺点是需要电源．空气压力（能量输出）随着行驶里程加长而衰减．高压气体的安全性不稳定。（2）飞轮储能汽车利用飞轮的惯性储能，储存非满负载时发动机的余能以及车辆长大下坡．减速行驶时的能量，反馈到一个发电机上发电，再而驱动或加速飞轮旋转。飞轮使用磁悬浮方式，在70000r/min的高速下旋转。在混合动力汽车上作为辅助，优点是可提高能源使用效率．重量轻储能高．能量进出反应快．维护少寿命长，缺点是成本高．机动车转向会受飞轮陀螺效应的影响。学习单元一新能源汽车的认知学习任务二：新能源汽车的认知（3）超级电容汽车超级电容器是利用双电层原理的电容器。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。目前新能源汽车具有良好的市场，但毕竟是处于发展阶段，如：成本，价格，销售和技术等还面临着很都困难。学习单元一新能源汽车的认知学习任务二：新能源汽车的认知一、动力电池的性能指标1．电动势电池的电动势，又称电池标准电压或理论电压，为电池断路时正负两极间的电位差。电池的电动势可以从电池体系热力学函数自由能的变化计算而得。2．额定电压额定电压(或公称电压)，系指该电化学体系的电池工作时公认的标准电压。例如，锌锰干电池为1.5V，镍镉电池为1.2V，铅酸蓄电池为2V。3．开路电压电池的开路电压是无负荷情况下的电池电压。开路电压不等于电池的电动势。必须指出，电池的电动势是从热力学函数计算而得到的，而电池的开路电压则是实际测量出来的。4．工作电压指电池在某负载下实际的放电电压，通常是指一个电压范围。例如，铅酸蓄电池的工作电压在2V～1.8V；镍氢电池的工作电压在1.5V～1.1V；锂离子电池的工作电压在3.6V～2.75V。学习单元二动力电池的认知与使用学习任务一：动力电池的认知5．终止电压指放电终止时的电压值，视负载和使用要求不同而异。以铅酸蓄电池为例：电动势为2.1V，额定电压为2V，开路电压接近2.15V，工作电压为2V～1.8V，放电终止电压为1.8V～1.5V(放电终止电压根据放电率的不同，其终止电压也不同)。6．充电电压系指外电路直流电压对电池充电的电压。一般的充电电压要大于电池的开路电压，通常在一定的范围内。例如，镍镉电池的充电压在1.45V～1.5V；锂离子电池的充电压在4.1V～4.2V；铅酸蓄电池的充电压在2.25V～2.5V。7．容量电池的容量单位为库仑(C)或安时(Ah)。学习单元二动力电池的认知与使用学习任务一：动力电池的认知8．比能量和比功率电池的输出能量是指在一定的放电条件下，电池所能作出的电功，它等于电池的放电容量和电池平均工作电压的乘积，其单位常用瓦时(Wh)表示。9．内阻蓄电池的内阻包括：正负极板的电阻，电解液的电阻，隔板的电阻和连接体的电阻等。10．贮存性能和自放电电池经过干贮存(不带电解液)或湿贮存(带电解液)一定时间后，其容量会自行降低，这个现象称自放电。所谓“贮存性能”是指电池开路时，在一定的条件下(如温度、湿度)贮存一定时间后自放电的大小。学习单元二动力电池的认知与使用学习任务一：动力电池的认知11．寿命电池的寿命有“干贮存寿命”和“湿贮存寿命”两个概念。电池的真正寿命是指电池实际使用的时间长短。对一次电池而言，电池的寿命是表征给出额定容量的工作时间(与放电倍率大小有关)。对二次电池而言，电池的寿命分充放电循环寿命和湿搁置使用寿命两种。学习单元二动力电池的认知与使用学习任务一：动力电池的认知二、动力电池的分类电动汽车使用的动力电池可以分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。1．化学电池将化学能直接转变为电能的装置。主要部分是电解质溶液、浸在溶液中的正、负电极和连接电极的导线。化学电池按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。学习单元二动力电池的认知与使用学习任务一：动力电池的认知（1）原电池是利用两个电极之间金属性的不同，产生电势差，从而使电子的流动，产生电流。如图2-1所示。学习单元二动力电池的认知与使用学习任务一：动力电池的认知图2-1原电池的工作原理（2）蓄电池蓄电池又称二次电池，是指电池在放电后可通过充电的方法使活性物质复原而继续使用的电池，而这种充放电可以达数十次到上千次循环。如铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。如图2-2所示学习单元二动力电池的认知与使用学习任务一：动力电池的认知图2-2蓄电池（3）燃料电池电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电