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新能源汽车技术（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）高等职业教育高等职业教育“十三五十三五”规划教材规划教材新能源汽车发展史新能源汽车现状储能装置电力电子变换电动汽车电动机第一章第二章第三章第四章第五章电动汽车变频器第六章电动汽车传动系统典型纯电动汽车典型混合动力汽车氢燃料电池汽车其他新能源汽车第七章第八章第九章第十章第十一章蓄电池管理系统第十二章直流直流转换器电动助力转向系统电动汽车制动系统电动汽车仪表电动汽车空调系统第十三章第十四章第十五章第十六章第十七章电动汽车充电第十八章电动汽车高压安全技术第十九章 第一章 活塞连杆组故障诊断与修复 新能源汽车发展史 第一节第一节 活塞连杆组故障诊断与修复 纯电动汽车历史纯电动汽车历史 1886年，卡尔奔驰发明了以内燃机为动力的汽车，不过电动车却比以内燃机为动力的汽车有更长的历史。电动车的历史可追溯到1834年，托马斯达文波特（Thomas Davenport）制造了一辆电动三轮车，它由一组不可充电的干电池驱动，只能行驶一小段距离。第一辆以可充电池为动力的电动车于1881年在法国巴黎出现，它是法国工程师法国人古斯塔夫土维装配的以铅酸电池为动力的三轮车（图1-1）。图1-1 1881年的三轮电动车 与19世纪末的以内燃机为动力的汽车相比，电动车除了车速略低，在其他方面的优点很多，比如起动方便，而且电动机工作时没有噪声、振动和难闻的汽油味。而且，直流电动机低转速时大转矩输出特性使它用作汽车动力时不需要复杂的传动系统且操作简便，因而电动车成了机动交通工具的一个主要发展方向。19世纪末到20世纪初，是电动车的黄金时期，法国和英国都出现了电动车制造公司，图1-2所示为1882年维尔纳冯西门子制造的无轨电车。1899年4月29日，比利时人卡米尔杰那茨（Camille Jenatzy）驾驶着一辆名为“快乐”（La Jamais Contente）的炮弹外形电动车以105.88km/h的速度刷新了由汽油发动机保持的世界汽车最高车速的速度记录（图1-3），这是汽车速度第一次突破100km/h大关，快乐电动车保持着这个汽车速度记录进入到了20世纪。图1-2 1882年西门子制造的无轨电车图1-3 1899年“快乐”电动车 与此同时，大洋彼岸的美国在汽车的普及上比欧洲稍晚，但他们有自己的优势，美国在电力技术发展和普及上领先于欧洲。发明了电灯、留声机的美国著名的科学家托马斯爱迪生是电动车的坚定支持者（图1-4），1911年纽约时报曾经这样评论电动车：“它经济，不排放废气，是理想的交通工具。”舆论和名人的效应对于电动车在美国的推广与普及无疑起到了推波助澜的作用，像美国安东尼电气集团、贝克、底特律电气、哥伦比亚和瑞克这样的电动车制造公司应运而生。当时的美国不仅拥有数量众多的电动轿车和电动货车，Bailey Electric公司在1907年甚至开发了最早的电动跑车。1897年纽约出现了第一辆电动出租车。与此同时，和电动车一起相关的配套服务设施也应运而生，美国汉福德电灯公司为电动车提供可以更换的电池。Detroit Electric公司不仅制造电动车，还建立了电池充电站方便用户，现代电动车需要的那些配套设施在90多年前就已经建立过了。图1-4 1913年爱迪生和一辆电动车的合影 不过，电动车的黄金时代并没有持续太久，20世纪20年代后，内燃机技术达到了一个新水平，装备内燃机的汽车速度更快，加一次油可持续巡航里程是电动车的3倍左右，且使用成本低。相比之下，电动车的发展进入到了瓶颈时期，在降低制造成本和改善使用便利性方面没有明显的进步。这种背景下，电动车很快失去了存在的意义在1940年左右电动车基本上就从欧美汽车市场中消失了。1973年爆发的中东石油危机令全世界陷入石油短缺的境地中，人们又开始关注其他动力的汽车，电动车再一次进入人们的视线中。20世纪八九十年代，日本和美国的汽车厂家生产了一系列电动车，比如Chrysler TE Van和丰田RAV4 EV，名气最大的是1996年通用汽车公司投产的EV1电动轿车（图1-5），不过，它们最终都是昙花一现。图1-5 1996年的GM EV1 经过几十年的发展，虽然屡次出现机会，但是直到21世纪初期电动车没有再现19世纪末期至20世纪初期的辉煌。根源在于它不仅生产成本相对较高，充电麻烦、维护成本高以及电池能量密度低造成的续航里程短和充电便利性差是个严重的问题，这些弱点严重阻碍了电动车的普及。第二节第二节 活塞连杆组故障诊断与修复 混合动力汽车发展历史混合动力汽车发展历史 今天的混合动力汽车，被视作由传统内燃机汽车发展到未来纯电动汽车的中间形态，但在汽车发展史上，第一辆混合动力汽车却是出现在纯电动汽车诞生的近20年后。令人惊讶的是，他所采用的工作原理，直到今天仍被用于最新型的混合动力车甚至是概念车上。混合动力车的历史要追溯到1900年，世界第一辆混合动力车“罗尼尔保时捷”在1900年诞生。它的设计来自25岁的费迪南德保时捷，这个年轻人未来将作为第一代大众甲壳虫的设计师、保时捷品牌的开创者而扬名天下，但1900年时，他只是位于维也纳的雅各布罗尼尔公司的一位重要雇员，这是他的第一份工作。这家公司原本是一家豪华马车制造商，从19世纪末开始生产电动汽车。在“罗尼尔保时捷”上，费迪南德采用了串联式混合动力，由汽油发动机为发电机提供能量，安装在前轮内的两个轮毂电动机提供驱动力（图1-6），最大功率为7.4610.44kW。今天的雪佛兰Volt就采用了这种汽油机驱动发电机的形式，而轮毂式电机驱动则被近来很多纯电动概念车所使用。“罗尼尔保时捷”有双座和四座两种车身形式，也有以蓄电池为能量源的纯电动型号，在此基础上费迪南德还开发出装备4个轮毂电机的四驱车型。图1-6 保时捷博物馆复原的罗尼尔保时捷 这辆充满灵感的轿车在1900年的巴黎世界博览会上大出风头，受到媒体广泛关注，但并未对他的市场推广有什么帮助。“罗尼尔保时捷”售价高达15000奥匈帝国克朗，而同期最贵的5.97kW(8hp)奔驰Velo售价才5200德国马克，前者是后者的2.6倍。作为市内交通工具，纯电动车曾在19世纪末到20世纪10年代风行一时，直到20世纪20年代欧美城际公路网逐渐形成，电动车“腿短”的缺点越来越明显（这也是同期蒸汽车被淘汰的原因之一）后才渐渐淡出人们的视野。在混合动力技术的奠基者中，还应该记住的一个名字是亨利皮珀，一位德国工程师和发明家。他在1902年左右发明了并联式混合动力，甚至开发出了配套的早期动力管理系统。亨利皮珀将这一成果授权一家比利时汽车公司Auto-Mixed生产，在19061912年推出一系列车型，如2.61kW的Voiturette。但在亨利皮珀去世后Auto-Mixed被另一家公司收购。在1915年，大西洋另一边的北美大陆上也出现了一家颇具超前性的汽车制造商：欧文 麦哥尼茨。这家公司专门生产混合动力车型，采用串联式混合动力。在1915年纽约车展上其生产的6缸混合动力车型首次与公众见面（图1-7），由于主顾中包括一些世界闻名的男高音歌唱家，如爱尔兰的约翰麦考马克和意大利的恩里克卡鲁索，这个品牌很快就变得广为人知，可以说是早期“明星营销”的成功典范之一。欧文麦哥尼茨一直生产到1921年，他们的最后一款产品是Model 60 Touring（图1-8）。图1-8 1921年的Model 60 Touring图1-7 1916年的欧文麦哥尼茨混合动力车 在同一时期，另一家电动车制造商，芝加哥的伍兹汽车公司也生产混合动力车型。1916年伍兹公司宣称他们的混合动力车最高时速可以达到56km/h，百公里油耗4.9L。但与烧汽油的对手相比，混合动力车始终存在价格昂贵和动力偏弱的问题，很快被淹没在汽油机汽车的汪洋大海中。以1913年美国市场为例，电动车加混合动力车共销售了6000辆，而采用汽油发动机的福特T型汽车销售了182809辆。从20世纪20年代开始，混合动力汽车进入了一个近40年的静默期。1966年美国国会通过的一项议案，拂去了电动和混合动力车身上的尘埃。为了减轻日益严重的空气污染，这项议案提倡使用电动汽车。1969年，通用汽车公司推出了他们的应对之策512系列混合动力试验车。GM 512甚至比微型车还小（图1-9），更像个玩具，只能乘坐2人，后置后驱布局。他采用了一套并联式混合动力系统，速度在16km/h以内由电动机驱动，1621km/h为电动机和两缸汽油发动机共同工作，21km/h以上为汽油机单独提供动力，最高时速为64km/h。这种玩具般小车在当时的交通环境里基本没有实际意义，因此，有批评者认为通用汽车公司并不愿意亲手终结盈利颇丰的传统汽车产业，只是用512系列混合动力车来缓解对降低空气污染的舆论压力。图1-9 1969年通用的微型混合动力试验车512 但1973年，影响全球范围的第一次石油危机再次将电动和混合动力汽车推到聚光灯下，比起作用缓慢的空气污染，钱包变薄问题更迫在眉睫。到1979年，通用汽车在电动汽车项目上花了2000万美元，并乐观地估计到20世纪80年代中期就可以投入量产，直接跳过混合动力的过渡阶段。丰田在1977年也推出了一款混合动力概念车（图1-10）Sports 800 Hybrid，采用燃气轮机电动机的并联形式。图1-10 1977年丰田混合动力试验车 进入20世纪80年代后，各大汽车制造商都在进行新能源领域的尝试，奥迪在1989年展出了在奥迪100 Avent Quattro基础上研发的duo试验车（图1-11），由9.4kW(12.6hp)的电动机驱动后轮，能量来自可充电的镍镉电池，10.14kW(13.6hp)的2.3L5缸汽油机驱动前轮。奥迪duo的尝试一直持续到1997年，基于A4 Avent的第三代duo正式量产（图1-12），使奥迪成为第一家生产现代混合动力车的欧洲厂商，但这款车型并未得到市场认可而最终停产。1991年日产也发布了他们的电动概念车FEV（Future Electric Vehicle）（图1-13），并在1995年发布了第二代FEV（图1-14）。图1-11 1989年奥迪第一代混合动力试验车duo 图1-12 1997年基于A4 Avent的第三代duo正式量产 图1-13 日产1991年推出第一代FEV概念车 图1-14 日产1995年推出第二代FEV 1997年第一代丰田普锐斯上市（图1-15），只在日本市场发售，少量被出口到英国、澳大利亚和新西兰。迄今为止全球最畅销的混合动力车就此诞生。在混合动力车的历史中，日本丰田普锐斯是一个重要标志。在经历了近百年风雨之后，混合动力车终于迎来了自己的春天。图1-15 1997年上市的第一代普锐斯 第三节第三节 活塞连杆组故障诊断与修复 燃料电池汽车发展史燃料电池汽车发展史 1968年，通用汽车公司生产出了世界第一辆可使用的燃料电池电动汽车，该燃料电池电动汽车以厢式货车为基础制造，装载了最大功率为150kW的燃料电池组，燃料为低温冷藏的液氢，汽车的续驶里程为200km。但由于该车的复杂结构，自身部件几乎占去所有车内空间，加上当时人们环境意识的淡薄且能源供需矛盾并不突出，因此，后续的开发工作停止了。到了20世纪90年代，作为解决环境污染和能源供需问题的重要途径之一的燃料电池电动汽车技术受到了空前重视，主要汽车厂商和生产国几乎都投入了大量的人力和物力研发燃料电池电动汽车。1993年加拿大巴拉德(Ballard)公司研制出世界第一辆燃料电池公共汽车。戴姆勒汽车公司是世界上最大的燃料电池电动汽车厂商之一。从1994年开始，戴姆勒汽车公司相继推出了necar 1（New Electric Car 1）、necar 2、necar 3、necar4和necar 5燃料电池电动汽车。2003年，戴姆勒汽车公司启动了世界上范围最广的燃料电池车系列试验，范围涉及燃料电池轿车、客货车以及公共汽车。目前，已经有100多辆燃料电池汽车投入日常运营，从而为戴姆勒汽车公司的工程师们提供了包括整车和部件优化、基础设施建设以及提高氢燃料电池技术市场认可度等方面的宝贵资料。作为汽车动力系统转型的前瞻技术，国外企业界纷纷组成强大的跨国联盟，以期达到优势互补的目的，如日本丰田汽车公司与美国通用汽车公司、日本东芝公司与美国国际燃料电池公司、雷诺汽车公司与意大利De Nora公司分别组成联盟开发燃料电池电动汽车。目前几乎所有的国外大企业集团全部介入，投入的总额将近100亿美元，并正在进行各种示范验证，目前全球投入商业化示范运行的燃料电池汽车数量超过100辆。目前，燃料电池汽车样车开发和示范运行都已证明其技术的可行性，但要达到实用化还面临着很多的挑战，主要为：（1）燃料电池的寿命需要进一步提高。目前燃料电池的使用寿命只有20003000h，而实用化的目标寿命应大于5000h。因此，减缓和消除工况循环下材料与性能的衰减、增加对燃料与空气中杂质的耐受力、提高零度以下储存和起动能力等成为研究热点。（2）燃料电池的成本要大幅度降低。2005年，美国能源部依据现有材料与工艺水平，预测在批量生产条件下燃料电池系统的成本为108美元/kW，到2010年达到的目标成本是35美元/kW。为此需要研究满足寿命与性能要求的廉价替代材料（如超低Pt用量的电极、大于120高温低湿度膜等）与改进关键部件的制备工艺，并逐步建立批量生产线。（3）解决氢源和基础设施问题。结合本地资源情况，选择合适的制氢途径，进行加氢站的建设和示范。同时开展车载储氢材料和储氢方法研究，提高整车续驶里程。谢谢观看！新能源汽车技术（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）高等职业教育高等职业教育“十三五十三五”规划教材规划教材新能源汽车发展史新能源汽车现状储能装置电力电子变换电动汽车电动机第一章第二章第三章第四章第五章电动汽车变频器第六章电动汽车传动系统典型纯电动汽车典型混合动力汽车氢燃料电池汽车其他新能源汽车第七章第八章第九章第十章第十一章蓄电池管理系统第十二章直流直流转换器电动助力转向系统电动汽车制动系统电动汽车仪表电动汽车空调系统第十三章第十四章第十五章第十六章第十七章电动汽车充电第十八章电动汽车高压安全技术第十九章 第二章 活塞连杆组故障诊断与修复 新能源汽车现状 第一节第一节 活塞连杆组故障诊断与修复 新能源汽车概述新能源汽车概述 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。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。1、新能源汽车定义 配置大容量电能储存装置，行驶的里程中全部或部分由电动机驱动的汽车统称为电动汽车，电动汽车包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车三种类型。1、纯电动汽车纯电动汽车（Battery Electric Vehicle，BEV），是一种完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。铅酸电池能量密度低和污染严重，用铅酸电池的低速电动汽车是不列入新能源汽车的，主要是不能满足高速电动汽车（以下称电动汽车）的性能指标，做混合动力汽车的电源是可以的。虽然纯电动汽车它已有134年（1881年开始）的悠久历史，但一直仅限于某些特定范围内应用，市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和质量大、充电时间长等严重缺点。其中纯电动汽车的电来自于煤、水力、风力、铀、太阳能等发电系统。2、电动汽车的定义及分类 2、混合动力电动汽车混合动力电动汽车是指使用电动机和传统内燃机（汽油机/柴油机）联合驱动的汽车。按动力耦合方式的不同可以分为串联式、并联式和混联式。混合动力汽车按是否充电分为混合动力汽车（HEV）和插电式混合动力汽车（PHEV）。混合动力电动汽车的主要特点在于：采用小排量的发动机降低了燃油消耗；将制动和下坡时的能量回收到蓄电池中再次利用，降低了燃油消耗；在繁华市区，可关停内燃机，由电动机单独驱动，实现“零排放”。3、燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车（FCEV）是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能驱动的汽车。其特点主要表现在：燃料电池的能量转换效率可高达60%80%，为内燃机的23倍；燃料电池零排放，不会污染环境。氢燃料来源不依赖石油燃料。2、电动汽车的定义及分类 第二节第二节 活塞连杆组故障诊断与修复 我国新能源汽车发展我国新能源汽车发展 如图2-1所示，汽车是现代社会的重要交通工具，为人们提供了便捷、舒适的出行服务。然而传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气，造成了危害人类生存的疾病的产生。另外，汽车数量增加造成了城市拥挤，并加剧了对不可再生石油资源的依赖。最后，油价的上涨和暴跌也影响着社会对电动汽车的需求。1、电动汽车发展的社会环境图2-1 柴油车和汽油车造成环境污染 1、环境压力如图2-1所示，交通能源消耗也是造成局部环境污染和全球温室气体排放的主要原因之一。调查研究表明，平均而言大气污染的42%来源于交通运输。据2015中国环境状况公报统计，公报显示，全国338个地级以上城市中，有73个城市环境空气质量达标，占21.6%；265个城市环境空气质量超标，占78.4%。全国338个地级以上城市的PM2.5平均浓度为50g/m3。2、汽车数量我国汽车产销保持快速增长，道路上拥挤的汽车流如图2-2所示。2015年世界汽车保有量约有11.2亿辆，并仍以每年3000万辆以上的速度递增，预计到2020年全球汽车保有量将达到12.5亿辆，主要增幅来自发展中国家，据预测，到2020年，我国汽车保有量将达2.5亿辆。1、电动汽车发展的社会环境 1、电动汽车发展的社会环境图2-2 道路上拥挤的车流 3、能源供给由中石油经济技术研究院最新发布的2016年度国内外油气行业发展报告显示，2015年我国石油净进口量3.28亿t，增长6.4%，增速比上年高0.6个百分点。我国石油消费持续中低速增长，对外依存度首破60%，达到60.6%。数据显示，2015年，我国石油消费量估计为5.43亿t，比上年增加0.25亿t，剔除新增石油储备和库存因素，估计实际石油消费增速为4.4%，较上年增加0.7个百分点。成品油净出口量连续3年大幅递增，能源大量进口危及国民经济正常运行和国家能源安全。4、国际油价变动的影响图2-3所示为国际油价主要变动回顾，在2008年原油突破了140美元/桶，在2008年后的2010年11月至2014年9月期间，国际原油月度平均价格有48个月都处于90美元/桶以上的水平。这段时间的油价维持高位促进了全世界对电动汽车研发、生产和销售。1、电动汽车发展的社会环境 4、国际油价变动的影响1、电动汽车发展的社会环境图2-2 国际油价主要变动回顾 1、污染小纯电动汽车和燃料电池电动汽车在本质上是一种零排放汽车，一般无直接排放污染物，间接污染物主要产生于非可再生能源的发电与氢气制取过程。其污染物可以采取集中治理的方法加以控制；混合动力电动汽车在纯电动行驶模式下同样具有零排放的效果，同时由于减少了燃油消耗，CO2 排放可降低30%以上。另外，电动汽车比同类燃油车辆噪声也低5dB以上，大规模推广电动汽车将大幅度降低城市噪声。2、节约能源据测算，传统燃油从开采到汽车利用的平均能量利用率仅为14%左右，采用混合动力技术后，能量利用率可以提高30%以上。纯电动汽车可以利用电网夜间波谷充电，提供了电网的综合效率。2、发展电动汽车的社会效益和环境效益 3、优化能源消耗结构我国已探明的石油储量仅占世界石油储量的2%3%，从1993年我国成为石油进口国。目前，我国交通运输约占石油总消耗的50%。由于电动汽车具有能源来源多元化的特点，各种可再生能源可以转化为电能或氢能加以有效利用；同时，利用电网对电动汽车进行充电，增加了电力在交通能源领域中的应用，减少了对石油资源的依赖，优化了交通能源构成。2、发展电动汽车的社会效益和环境效益 当前在能源危机和气候变化的双重压力下，大力发展电动汽车、逐渐替代燃油车成为全球汽车产业的共识。目前的技术，尤其是动力电池技术还不能低成本实现商业化、实用化。因此，首先将混合动力汽车推向市场、逐步提高电力驱动比例、发展包括燃料电池在内的多种动力电源车成为目前电动汽车行业最为可行的发展路径。TRU Group的预测显示，包括混合动力汽车（HEV）、充电式混合动力汽车（PHEV）、燃料电池电动车（FEV）在内，2019年全球电动汽车产量约为425万辆，20152019年的复合增长率大约为15%。目前三款全球较为典型的电动汽车通用Volt、大众Golf TwinDrive、比亚迪F3DM，作为价格参考，这三款车市场价格分别大约为3.5万美元、2.1万美元、15万元（人民币），估计目前全球电动汽车平均生产成本为12万元（人民币），并且每年以2%下降。3、中国电动/混合动力系统发展趋势 1、汽车销售和市场格局1）汽车销售在国家对新能源汽车政策的扶持下，我国纯电动汽车产量逐年增长，2012年产量为11241辆，2013年产量为14243辆。纯电动汽车的市场需求逐年扩大，从2011年的5579辆，增加到2013年14604辆，累计增长1.62倍。2014年新能源汽车生产78499辆，销售74763辆，比上年分别增长3.5倍和3.2倍。其中纯电动汽车产销分别完成48605辆和45048辆，比上年分别增长2.4倍和2.1倍；插电式混合动力汽车产销分别完成29894辆和29715辆，比上年分别增长8.1倍和8.8倍。纵观2014年国家推出的各项关于汽车的政策法规，唯有新能源汽车推广政策是最有利于汽车产业发展的，收效也是最显著的。而2014年陆续有城市推出汽车限购政策，这些政策对于传统汽车工业的影响可能是比较负面的，但限购政策反过来也将会带动新能源汽车的发展。4、我国新能源汽车发展现状 1、汽车销售和市场格局2）市场格局2014年销售的新能源汽车中，乘用车占71%，客车占27%，货车和其他乘用车占2%。其中乘用车的占比相比几个月前75%的占比减少了4个百分点，说明新能源客车、货车和其他类型的新能源汽车都得到了发展。在未来的很长时间内，新能源汽车和传统汽车可能都是一个互补的作用，新能源究竟在哪个领域推广更被接受还需要更多的尝试才知道。随着对排量限制得越来越严，很多货车不能在城市行驶，那么电动物流车很可能是未来一个较好的发展方向。由于近几年政府对新能源汽车大力推广和扶持，涌入新能源汽车领域的企业增多，市场上可供选择的车型也增多，但总体而言依然很少。如今，进入工信部新能源车目录的国产车约十几款，品牌涉及奇瑞、比亚迪、北汽、上汽、启辰、雪佛兰等。4、我国新能源汽车发展现状 2、未来5年和20年市场前景预测1）未来5年前景预测据中国市场调研网发布的中国新能源汽车行业发展监测分析与市场前景预测报告（20152020年）显示，2014年产销增长最多的新能源汽车是插电式混动动力汽车，这主要因为中国新能源汽车还处在推广初期，基础设施建设严重不足，出于对纯电动汽车里程的疑虑，插电式混动车更容易被消费者接受。在这样的情况下，单纯只发展纯电动汽车可能无法满足市场需求，也无法真正带动新能源汽车的发展。4、我国新能源汽车发展现状 2、未来5年和20年市场前景预测2）未来20年前景预测在未来的20年内，汽油和柴油仍是汽车主要的能量来源，但汽油和柴油的质量要求越来越高，发动机技术将快速发展以提高能量利用率。代用燃料会得到迅速运用，天然气汽车和乙醇汽车会率先大规模投入使用，二甲醚和合成燃料会逐步扩大应用。混合动力系统会得到快速发展和应用，混合动力汽车将至少在30年内都是汽车工业最切实可行的解决能源问题和污染问题的途径。因此应当整合资源加速混合动力汽车的开发，抢占汽车技术发展的新高地。4、我国新能源汽车发展现状 第三节第三节 活塞连杆组故障诊断与修复 我国对电动汽车有哪些促进政策我国对电动汽车有哪些促进政策 国家对2012年底示范运行的新能源汽车补助包括混合动力车(含插电式混合动力车)、纯电动车、燃料电池车(乘用车和轻型商用车)，按节油率和电功率比不同，补助标准也不同，对微混、中混、重混都有补助，最低0.4万元，最高5.0万元，纯电动车补助6万元，燃料电池车补助25万元。2013年9月，国家相关部门出台了关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知，其中明确了在20132015年，对消费者购买新能源汽车继续给予补贴。但在关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知中对2013年新能源汽车(纯电动乘用车和插电式混合动力乘用车)按纯电续驶里程(工况法)不同提供不同补助标准。2013年与2014年新能源补贴对比见表2-1。1、新能源汽车补贴 1、新能源汽车补贴 2013年5月关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知（以下简称通知）中，对混合动力公交客车没有补助，而只对纯电动客车和插电式混合动力客车给予补助。（1）车长68m的电动客车补助30万元，车长810m的电动客车补贴40万元。（2）车长10m以上的电动客车补助50万元，插电式混合动力车补助25万元。（3）对超级电容器、钛酸锂快充电动客车补助15万元。（4）对燃料电池乘用车和商用车补助分别为20万元和50万元。（5）对纯电动专用车(邮政、物流、环卫等)，以蓄电池能量（每kWh补助2000元）给予补助，每辆车不超过15万元。这是通知中专门列出对纯电动专用车给予补助。1、新能源汽车补贴 这项政策对混合动力城市客车生产企业来说是沉重的打击，因为至2012年年底，25个示范运行城市示范运行车辆中50%以上为混合动力客车，各客车生产企业都在扩大推动混合动力客车，而纯电动客车的生产企业只有安凯、申沃、恒通等为数不多的几家。2014年新能源汽车补贴标准：按四部委2013年9月13日出台的政策，纯电动乘用车等2014年和2015年的补助标准将在2013年标准基础上下降10%和20%。但新标准调整为：2014年在2013年标准基础上下降5%，2015年在2013年标准基础上下降10%，从2014年1月1日起开始执行。1、新能源汽车补贴 1、国家补贴首先明确的是不是所有的新能源车都可以获得补贴，据关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知中显示，纳入中央财政补贴范围的新能源汽车应是符合要求的纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。其中“符合要求”是指新能源车辆需要进入节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录，而进入该目录的车型，是从列入国家工信部车辆生产企业及产品公告中挑选出来的，而只有自主、合资等国产车型才会被列入这一公告中。国家补贴和城市有关。如果满足示范城市或区域的条件，可编制新能源汽车推广应用实施方案，提交四部委，择优确定示范城市名单。也就是说，只有进入示范名单的城市才可以。2、哪些新能源汽车有资格获得新能源汽车补贴 2、地方补贴理论上，可以获得国家补贴的新能源车，也自然会得到地方政府补贴。但经过调查后发现，这种理论未必在哪里都行得通。比如，在北京享受地方补贴的新能源车并不包括插电式混动车型，且只有进入北京市自己制定规则的北京市示范应用新能源小客车生产企业和产品目录的纯电动车、燃料电池汽车才能享受政府补贴。2014年7月免征新能源汽车车辆购置税的决定在国务院常务会议上获得通过。这是继加大补贴力度、给予牌照优惠政策、加快充电桩建设后的又一政策。以目前新能源汽车发展的情况来说，需求速度低于预期，如果新能源汽车购置税若大幅减免，将有效降低消费者购车成本，促进新能源汽车销量增长。因此，随着电动汽车购置税的免征，未来新能源汽车的需求有望进一步提升。而纯电动汽车作为十二五规划的重点扶持对象，市场需求也将会有所增加。2、哪些新能源汽车有资格获得新能源汽车补贴 第四节第四节 活塞连杆组故障诊断与修复 国内电动轿车国内电动轿车 图2-4所示为奔腾混合动力轿车和技术参数表，奔腾混合动力轿车是“863”计划“节能与新能源汽车”重大专项资助开发的新一代节能环保车型，集成了第一汽车集团公司在混合动力系统技术平台和整车制造方面的最新成果。该车采用双电动机全混合结构，具备所有混合动力功能。除了卓越安全性能外，奔腾混合动力轿车同时具有卓越的动力性能、经济性能和排放性能。2008年奥运期间有5辆奔腾混合动力轿车进行示范运行。1、混合动力轿车图2-4 奔腾混合动力轿车和技术参数表 如图2-5所示，奔腾B50 EV采用中国一汽技术中心自主研发的纯电动乘用车动力平台，整个平台由电动机、电池、减速器、整车控制器、电动附件和电动汽车仪表等组成，该动力系统具有启动电爬行、纯电动、再生制动、电子驻车制动、家用充电、快速充电等功能。1、混合动力轿车图2-5 奔腾B50 EV和相关参数 长安混合动力轿车的自主研发了长安“杰勋”混合动力轿车，图2-6所示为“杰勋”混合动力轿车和技术参数表。1、混合动力轿车图2-6 “杰勋”混合动力轿车和技术参数表 图2-7所示为奇瑞A5 ISG 混合动力轿车和技术参数表。1、混合动力轿车图2-7 A5 ISG 混合动力轿车和技术参数表 图2-8所示为比亚迪e6全球首款纯电动出租车，百公里耗电21.5kWh，一次充满电可续航300km。在动力输出方面，可达75kW，10s内可达到最高车速140km/h。本车变频器下部内置有车载充电机，车载充电机交流口具有三相或单相充电功能，经整流后再给蓄电池充电，而直流充电口直接给锂离子电池充电。充电口还有移动供电站的功能，可实现给道路车辆充电和抢险救灾活动。2、纯电动车型图2-8 比亚迪e6和相关参数 如图2-9所示，荣威350纯电动轿车是上汽集团自主研发的A级纯电动轿车，拥有自主产权。其他还有北汽301EV电动车、奇瑞纯电动车、长安汽车纯电动车、吉利纯电动汽车等车型。2、纯电动车型图2-9 荣威350纯电动轿车和相关参数 上汽提供包括纯电动、超级电容、燃料电池和混合动力四大门类的近千辆新能源汽车。图2-10所示为上海牌燃料电池轿车和技术参数表。3、燃料电池轿车图2-10 “荣威”平台的上海牌燃料电池轿车和技术参数表 谢谢观看！新能源汽车技术（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）（第 二 版）高等职业教育高等职业教育“十三五十三五”规划教材规划教材新能源汽车发展史新能源汽车现状储能装置电力电子变换电动汽车电动机第一章第二章第三章第四章第五章电动汽车变频器第六章电动汽车传动系统典型纯电动汽车典型混合动力汽车氢燃料电池汽车其他新能源汽车第七章第八章第九章第十章第十一章蓄电池管理系统第十二章直流直流转换器电动助力转向系统电动汽车制动系统电动汽车仪表电动汽车空调系统第十三章第十四章第十五章第十六章第十七章电动汽车充电第十八章电动汽车高压安全技术第十九章 第三章 活塞连杆组故障诊断与修复 储 能 装 置 第一节第一节 活塞连杆组故障诊断与修复 储能装置的性能指标储能装置的性能指标 电动汽车上的电能储能方式有化学储能和物理储能两种。化学储能指可充电的化学电池和不能充电的燃料电池两种，主要包括镍氢电池、锂离子电池、燃料电池等。物理储能方式指超级电容储能和飞轮电池储能两种。化学储能各种储能装置的性能比较见表3-1，要注意的是电池成组后单体电池的容量和充放电次数会有较大的下降。1、储能装置类型 早期电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，已逐渐被其他蓄电池所取代，而铅酸电池的低速电动汽车也不在新能源汽车之列。镍镉电池主要应用到电动工具或电动叉车上，没有实际生产汽车应用到电动汽车上。一般情况下，电动汽车的电能源为动力电池，动力电池在工作中进行的是频繁、浅度的充放电循环。在充放电过程中，电压、电流可能有较大变化。针对这种使用特点，电动汽车的动力系统对电池有如下几个方面的特别要求：（1）电动汽车要求动力电池具有更高的比功率。（2）电动汽车中动力电池的高充放电效率是对保证整车效率具有至关重要的作用。（3）电动汽车电池应当在快速充放电和充放电过程变工况的条件下保持性能的相对稳定。1、储能装置类型 蓄电池的作用是存储电能，蓄电池在充电过程中，电能通过蓄电池内活性物质的化学变化转变为化学能储存在蓄电池内。蓄电池在放电过程中，通过蓄电池内活性物质的化学变化逆转，将化学能转变为电能由蓄电池输出。各种蓄电池的基本工作原理是电能化学能、电能化学能的可逆变换过程，能够反复使用，一般称能够将化学能转换为电能的电池为蓄电池。截至2010年，蓄电池在比能量和比功率方面有很大的提高，使得电动汽车的动力性能不断提高，一次充电后的续驶里程也不断地延长，而且这种提高一直在进行。蓄电池主要性能指标如下。2、蓄电池的性能指标 1、电压（V）（1）电动势：电池正极和负极之间的电位差E（表3-2）。（2）开路电压：电池在开路时的端电压，一般开路电压与电池的电动势近似相等。（3）额定电压：电池在标准规定条件下工作时应达到的电压。（4）工作电压（负载电压、放电电压）：在电池两端接上负载R后，在放电过程中显示出的电压。（5）终止电压电池在一定标准所规定的放电条件下放电时，电池的电压将逐渐降低，当电池再不宜继续放电时，电池的最低工作电压称为终止电压。2、蓄电池的性能指标 2、电池容量(Ah)（1）理论容量。根据蓄电池活性物质的特性，按法拉第定律计算出的最高理论值，一般用质量容量（Ah）/kg或体积容量（Ah）/L来表示。（2）实际容量。在一定条件下所能输出的电量，等于放电电流与放电时间的乘积。（3）标称容量（公称容量）。用来鉴别电池适当的近似安时值，由于没有指定放电条件，因此，只标明电池的容量范围而没有确切值。（4）额定容量。也称保证容量，按一定标准所规定的放电条件，电池应该放出的最低限度的容量。2、蓄电池的性能指标 2、电池容量（Ah）（5）荷电状态（SOC）。荷电状态（State of Charger,SOC）反映的是电池实际存储电荷与电池当前能存储的最多电荷之比，常用百分数表示。SOC=1即表示电池为充满状态。随着蓄电池放电，蓄电池的电荷逐渐减少，此时蓄电池的充电状态，可以用SOC的百分数的相对量来表示蓄电池中电荷的变化状态。一般蓄电池放电高效率区为5080的SOC。因为电池实际存储电荷与电池当前能存储的最多电荷两者都是变值，所以对SOC精确的实时辨识，是电池管理系统的一个关键技术。2、蓄电池的性能指标 3、能量（Wh、kWh）电池的能量决定电动汽车的行驶距离，单位是kWh，也称度。（1）标称能量。按一定标准所规定的放电条件下，电池所输出的能量，电池的标称能量是电池的额定容量与额定电压的乘积。（2）实际能量。在一定条件下电池所能输出的能量，电池的实际能量是电池的实际容量与平均工作电压的乘积。电池的质量包括电池本身结构件质量和电解质质量的总和。（3）比能量（Whkg）。指动力电池组单位质量中所能输出的能量。（4）能量密度（WhL）。动力电池组的能量密度是指动力电池组单位体积中所能输出的能量。2、蓄电池的性能指标 4、功率（W、kW）在一定的放电制度下，电池在单位时间内所输出的能量，电池的功率决定混合动力汽车的加速性能。（1）比功率（Wkg）。电池的比功率是指电池单位质量中所具有电能的功率。（2）功率密度（WL）。电池的功率密度是指电池单位体积中所具有的电能的功率。这里总结一下“比”和“密度”的区别，比是和质量有关，密度是和体积有关。5、电池的内阻电流通过电池内部电解液、隔膜、电极时受到的阻力会使电池的对外输出电压降低，此阻力称为电池的内阻。由于电池的内阻作用，使得电池在放电时端电压低于电动势和开路电压。在充电时充电的端电压高于电动势和开路电压。2、蓄电池的性能指标 6、循环次数（次）循环次数是指蓄电池的工作是一个不断充电放电、充电放电的循环过程，按一定标准的规定放电，当电池的容量降到某一个规定值（比如80%）以前，就要停止继续放电，然后就需要充电才能继续使用