新能源汽车构造与检修全套教学课件.pptx

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新能源汽车构造与检修,CONTENTS,目录,绪论,01,新能源汽车整体结构,02,动力电池及电池管理系统,03,驱动电机及电机控制器,04,整车控制系统,05,06,辅助系统新能源汽车维护与检修,07,01绪论,新能源汽车构造与检修,第一章绪论,依照中华人民共和国工业和信息化部2009年6月17日发布的新能源汽车生产企业及产品准入管理规则，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）、氢动力汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,1.电动汽车的诞生1859年，法国人普兰特发明了铅酸电池。

1881年，法国的G.Trouve基于普兰特发明的铅酸电池发明了第一辆可充电的电动汽车。

1882年，英国的WilliamAyrton发明了性能更优的铅酸电池驱动的电动汽车。

1890年，在美国艾奥瓦州诞生了美国第一辆蓄电池汽车。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,2.电动汽车的缓慢发展1885年，卡尔本茨发明了第一辆燃油汽车。

在接下来的几年中，燃油汽车技术进步很快，成本下降也快。

这个阶段出现了油-电混合车型。

而在一次世界大战中，燃油汽车开始了大规模使用。

在此阶段，电动汽车并没有取得多少技术方面的进展，成本高，因此市场规模不断萎缩。

20世纪20年代，电动汽车生产厂商要么破产，要么开始转过头来做燃油汽车。

电动汽车行业开始凋零。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,3.电动汽车新的发展机遇,20世纪70年代，一家美国公司推出了CitiCar车型1996年，通用公司推出通用EV1车型1997年，丰田公司正式推出普锐斯车型2003年，特斯拉汽车公司（TESLA）宣布成立，并将总部设在硅谷，基于IT理念造车2008年，特斯拉公司推出Roadster双座电动跑车,CitiCar,通用EV1,新能源汽车构造与检修,第一章绪论,第一代普锐斯,Roadster双座电动跑,车,ModelS,新能源汽车构造与检修,第一章绪论,1.中国新能源汽车发展历程中国新能源汽车产业始于21世纪初，2001年新能源汽车研究项目被列入国家“十一五”的“863”重大科技课题2007年，新能源汽车生产准入管理规则出台，多款新能源汽车被批准量产2008年，在北京国际车展上，新能源汽车技术再次成为跨国车企和自主品牌展示重点2009年1月，我国开始启动新能源汽车“十城千辆”的推广工程2012年，国务院印发节能与新能源汽车产业发展规划（20122020），对技术路径、产业目标、基础设施、财政补贴、金融支持等进行了系统的规划。

2013年，财政部等颁布了关于继续开展新能源汽车推广应用工作的通知，对20132015年的新能源汽车补贴标准进行调整,新能源汽车构造与检修,第一章绪论,1.中国新能源汽车发展历程2014年，国内多数主机厂开始加大新能源领域的研发和市场投入，陆续成立独立的新能源公司.市场上的新能源汽车企业超过了200家到2015年，中国新能源汽车产量已经达到了37.9万辆，销售33.1万辆，成为全球最大的新能源汽车产销市场2015年，财政部发布了关于2016到2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知在2016年和2017年，我国新能源汽车销售量分别达到50.7万辆和77.7万辆，连续三年居全球第一，增速均超过50%。

20172020年，除燃料电池汽车外，其他车型补助标准适当退坡。

新能源汽车再次进入一个冷静期，但长远来看，新能源汽车一定是未来的大趋势，还将迎来更大的爆发。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,2.中国新能源车企现状传统车企传统车企是中国最早进入新能源汽车领域的企业，其中以比亚迪、吉利、北汽、奇瑞等中国企业最为典型。

为了能够更加专注于新能源领域，北汽、奇瑞等企业专门成立独立公司申请资质，从事新能源汽车的研发生产。

新造车势力车企目前陆陆续续从新能源概念阶段进入实车生产阶段。

除了车企，互联网企业（如百度、阿里、腾讯等）也在积极布局新能源汽车领域。

外资品牌当前无论是自主品牌还是跨国车企，它们都在纷纷扩大对新能源汽车的投资和生产。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,3.产品发展现状在新能源汽车发展的数十年里，不同应用领域的车型也在不断发生变化，主要呈现以下五大趋势：

从商用到乘用，新车型大量上市。

纯电动汽车一直占主体。

从改款车到重新开发平台。

性价比大幅提升。

与智能网联技术的结合更紧密。

与车型进步相匹配的新能源汽车配套环境也在不断改善，这里以充电桩产业最为典型。

目前国内充电桩建设的主体主要有国家电网有限公司、电动车厂商、第三方服务商、车主个人。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,新能源汽车更环保经济性好出行方便更安全、稳定为汽车发展提供了更快捷的基础,新能源汽车构造与检修,第一章绪论,续航里程较短和电池技术有待突破仍然是市场推广的较大障碍。

整车企业尚未达到理想规模，电池产品结构性过剩与有效产能不足可能同时并存，核心零部件有空心化风险。

充电设施建设仍然面临多重困境。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,纯电动汽车（BatteryElectricVehicle，BEV）是指以车载电源为动力，由电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。

1.纯电动汽车的结构纯电动汽车的组成包括电源及其管理系统、驱动电机及其控制系统、行驶装置、转向装置、制动装置及特定功能的系统（如空调系统等）。

纯电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,2.纯电动汽车的特点纯电动汽车不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放量，除硫和微粒外，其他污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中排放，清除各种有害排放物较容易。

电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，消除了人们对石油资源日渐枯竭的担心。

纯电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,混合动力汽车（HybridElectricalVehicle，HEV）是指由两种或两种以上不同类型的动力源联合驱动的车辆，车辆的行驶动力依据车辆行驶状态由单个动力源单独或多个动力源共同提供。

通常所说的混合动力汽车一般指的是油电混合动力电动汽车，即燃油（汽油、柴油）和电能的混合，是由电机作为发动机的辅助动力驱动的汽车。

油电混合动力系统中的能量转换器为发动机和电机，能量储存系统为油箱和动力电池。

混合动力汽车的特点是能够提高燃油经济性和降低排放量。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,增程式电动汽车是一种串联插电式混合动力汽车。

不同于并联式混合动力汽车，增程式电动汽车只用电机驱动，而不使用内燃发动机进行驱动。

严格来说，这一类车型仍然是电动汽车。

车内只有一套电力驱动系统，包括电机、控制电路、电池。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle，FCEV）是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下，将在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源的汽车。

燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种，主要区别在于动力电池的工作原理不同。

燃料电池电动汽车主要包括以下部件：

1）燃料电池发动机。

2）动力蓄电池组。

3）电流变换器。

4）动力总成。

5）氢气系统。

6）动力控制单元。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,氢动力汽车和氢燃料电池车不同。

氢动力汽车是传统汽油内燃机车的小量改动版本。

1液氢罐；2液氢罐盖；3加氢管接口；4安全泄压阀管路；5氢气变压变温控制单元；6双模式复合发动机（氢/汽油）；7氢气进气歧管；8液氢气化控制系统；9汽油箱；10压力控制阀,新能源汽车构造与检修,第一章绪论,燃气汽车这类汽车多采用双燃料系统，即一个压缩天然气（或液化石油气系统）和一个汽油（或柴油燃烧系统），可以容易地从一个系统过渡到另一个系统，这种汽车主要用于城市公交汽车。

甲醇汽车甲醇汽车是用甲醇代替石油燃料的汽车。

空气动力汽车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以驱动发动机行驶。

新能源汽车构造与检修,第一章绪论,飞轮储能汽车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，从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。

其优点是可提高能源使用效率，质量小，储能高，能量进出反应快，维护少，寿命长；缺点是成本高，转向会受飞轮陀螺效应的影响。

超级电容汽车超级电容器是基于双电层原理研制的电容器。

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极性相反的电荷，以平衡电解液的内电场，正电荷与负电荷分布在两个不同相之间的接触面上，以极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫作双电层，因此电容量非常大。

2010年，上海世界博览会园区已使用此车。

02,新能源汽车整体结构,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,1.按动力电池的数量分类,用动力电池作为动力源的纯电动汽车装有辅助动力源的纯电动汽车2.按车辆用途分类电动轿车。

电动货车。

电动客车。

用动力电池作为动力源的纯电动汽车的电力和动力传输系统,装有辅助动力源的纯电动汽车的电力和动力传输系统,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,1.电力驱动系统电动汽车经常采用的驱动电机有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机4类。

目前市面上的主流电动汽车所采用的电机形式是永磁同步电机和异步电机。

电动汽车的典型结构,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,纯电动汽车的工作原理示意图,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,2.电源系统电源系统主要包括动力电池组、电池管理系统、车载充电机及辅助动力源等。

从结构角度上讲，电动汽车所采用的电池可进一步分成蓄电池及燃料电池两大类别，我们目前所见的绝大多数电动车采用化学蓄电池技术进行驱动。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,3.整车控制系统电动汽车整车控制系统是电动汽车的“大脑”，由各个子系统构成，每一个子系统一般由传感器、信号处理电路、电控单元、控制策略、执行机构、自诊断电路和指示灯组成。

在不同类型的电动汽车上，整车控制系统存在一些区别，但总体来说一般包括电池管理系统、再生制动控制系统、电机驱动控制系统、电动助力转向控制系统及动力总成控制系统等。

各个子系统的功能不是简单的叠加，电动汽车是通过综合各子系统的功能来实现控制的，这些控制系统汇总到一个控制箱中，一般叫作整车控制器。

辅助系统包括车载信息显示系统、动力转向系统、导航系统等。

电动汽车借助辅助系统来提高自身操纵性和乘员的舒适性。

整车控制器,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,以北汽EV160纯电动汽车为例介绍电动汽车各组成部件。

北汽EV160纯电动汽车的外,观,主要动力系统,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,1.动力电池动力电池安装于汽车底盘中。

北汽EV160的动力电池,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,2.BMSBMS是电池保护和管理的核心部件，在动力电池系统中。

它的作用就相当于人的大脑。

北汽EV160的BMS,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,3.动力系统北汽EV160的动力系统包括驱动电机和传动系统。

传动系统采用两级减速器。

北汽EV160驱动电机,北汽EV160传动系统,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,4.整车控制器在整车控制系统中，整车控制器配合其他子系统控制器，完成车辆运行过程中能量流动的控制，如车辆加速、减速、能量回收等。

此外，还需要对整车所有用电器进行控制，保证车辆的正常运行。

北汽EV160整车控制器,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,5.高压配电系统高压配电系统包括高压控制盒、电机控制器、车载充电机、DC/DC转换器及各种线束。

北汽EV160高压配电系统,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,5.高压配电系统高压配电系统包括高压控制盒、电机控制器、车载充电机、DC/DC转换器及各种线束。

北汽EV160高压配电系统,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,电动助力转向系统电动助力转向（ElectricPowerSteering，EPS）系统由转矩传感器、电子控制单元（简称电控单元）及助力电机组成。

电动助力转向系统纯电动汽车制动系统包括ABS和制动真空助力系统，真空助力系统由12V直流电驱动的真空泵产生真空。

北汽EV160的制动真空泵,北汽EV160的EPS,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,8.空调制冷与暖风系统北汽EV160的空调制冷系统原理与传统车类似，但系统采用电动压缩以对制冷剂进行压缩；空调暖风系统与传统车不同，采用PTC加热器对空气进行加热。

北汽EV160空调制冷与暖风系统,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,1.按混合方式分类

（1）串联式混合动力系统串联式混合动力（SeriesHybridElectricVehicle，SHEV）系统由发动机、发电机、电机控制器、电动机和动力电池组成。

该系统中有两个电源，即动力电池和发电机，这两个电源通过电机控制器串联在回路中，动力的流向为串联式，所以称这种系统为串联式混合动力系统。

串联式混合动力系统主要应用于城市公交车，节油率可以达到20%左右。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,串联式混合动力系统,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,1.按混合方式分类

（2）并联式混合动力系统并联式混合动力（ParallelHybridElectricVehicle，PHEV）系统由发动机、变速器、电机、电机控制器和动力电池组成，其中电机既作为电动机也作为发电机使用。

两个动力系统同时工作时，以机械方式实现动力耦合，动力的流向为并联式，所以称这种系统为并联式混合动力系统。

并联式混合动力系统应用较多，在各种车型上都有应用。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,并联式混合动力系统,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,1.按混合方式分类（3）混联式混合动力系统混联式混合动力（Series/ParallelHybridElectricVehicle）系统由发动机、动力分配机构、发电机、电机控制器、电动机和动力电池组成。

这个系统具有双重特征：

一是电力传输通道和动力电池之间以电方式实现动力耦合，动力的流向为串联式；二是机械传输通道和电动机之间以机械方式实现动力耦合，动力的流向为并联式。

基于以上特征，所以称这种系统为混联式混合动力系统。

混联式混合动力系统吸收了串联式混合动机系统和并联式混合动机系统的优点，使两者的优势都能够得到发挥，其应用前景好，在NEDC（NewEuropeanDrivingCycle，新欧洲驾驶循环）工况下，节油率可达40%以上。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,混联式混合动力系统,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,2.按混合度分类根据电动机的输出功率在整个系统输出功率中所占比例，混合动力系统可以分为以下5类：

微混合动力（也称弱混合动力）、轻度混合动力、中度混合动力、重度混合动力（也称全混合动力、强混合动力）、插电式混合动力（PluginHybrid）系统。

混合度指的是电系统功率Pelec占动力源总功率Ptotal的百分比，即表混合动力系统的类型及功能要求,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,普锐斯混合动力汽车的基本结构,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,1.HV蓄电池HV蓄电池位于车身的底部或后部。

普锐斯混合动力汽车的HV蓄电池位于车辆尾部行李厢内。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,2.混合动力系统的主要构成部件与功能,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,2.混合动力系统的主要构成部件与功能,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,2.混合动力系统的主要构成部件与功能,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,增程式电动汽车（Ex-tended-RangeElectricVehicle，EREV）是当车载可充电储能系统（on-boardRechargeableEnergyStorageSystem，RESS）能够提供电能时，以纯电动汽车模式运行，同时带有一个仅当RESS能量不足时起动工作的附加能量装置的车辆。

增程式电动汽车是当前电动汽车主要的发展方向。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,纯电动模式汽车通过充电桩或者使用普通家用电源插座为动力电池充电，在动力电池的使用容量范围内一直以纯电模式行驶，这时其与普通的纯电动汽车没有本质区别。

混合动力模式增程式电动汽车完全依赖于增程器（发电机组）来提供电能，动力电池组只用于储存能量、车辆起步、加速上坡及汽车制动时能量回收等，与插电式混合动力汽车的原理基本相同。

增程式工作模式车辆优先使用外部设备提供的电能，当电池SOC值降到一定值时，再使用车载发电机组提供的电能继续行驶，实现了延长车辆行驶里程的目的。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,增程式电动汽车能够在车载动力电池电量不足时，启用增程器，有效弥补电池电力不足导致的行驶里程不足问题。

增程式电动汽车无论是在纯电动模式还是增程模式下，其车轮始终由电机驱动，而传统的混合电动汽车工作在混合动力模式下，其车轮由发动机和发电机共同驱动，这个过程则需要很好的动力耦合。

增程式电动汽车必须工作在串联式混合动力模式，而传统的混合电动汽车不仅可以工作在串联式混合动力模式，而且可以工作在并联式或者混联式混合动力模式，单独从使用性能看，增程式电动汽车在设计之初就要考虑动力电池与驱动系统的匹配问题，才能很好地满足性能要求。

而传统的混合动力汽车因为发动机也参与驱动的缘故，对电池与电机驱动系统的匹配要求就没有那么高。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,增程式电动汽车的优点如下。

可以纯电动模式运行，所需电池容量小，造价低且不会发生缺电抛锚现象；可以插电式模式运行，在混合动力基础上进一步提高节油率；电池充电功率小，不必建设大型充电设施；电池充放电可以浅充浅放，有利于延长电池寿命；具有外接充电方式，能利用夜间的低价低谷电充电；结构简单，电机直驱，易于维修与保养，易于实现产业化；节能：

发动机一直处于最佳工作状态，效率高，排放量小；减排：

综合节油率高，现有技术可节油50%以上。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,增程式电动汽车的缺点如下。

需要同时安装两台电机、发动机、变速器；同时配备控制电路、电池、传动系统、油路；因为要控制两台电机和一台发动机，还有不同的工作模式，所以控制系统相对复杂；混联式插电混合动力汽车车身总重较大，总体成本要高于其他类型的插电式混合动力汽车。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,增程式电动车具有较低的燃油消耗率，另外电池的容量相对较小，使得车辆低成本，因此在对增程式电动车的动力电池进行充电时可以选用小型的充电桩或者家用电源插座就可以，而不必采用更换电池的方法，节约了成本。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,车和家的首款产品“理想智造ONE”搭载了一台1.2T发动机作为增程器进行发电，车辆驱动由两台电机负责，发动机并不参与其中，目前增程式电动汽车均采用这种动力形式,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,“理想智造ONE”的工作模式,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,“理想智造ONE”优先提供电力模式,“理想智造ONE”协助驱动模式,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,燃料电池汽车（FuelCellVehicle，FCV）是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。

车载燃料电池装置所使用的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气。

与通常的电动汽车比较，其动力方面的不同在于燃料电池汽车用的电力来自车载燃料电池装置，通常的电动汽车所用的电力来自由,电网充电的蓄电池。

因此，燃料电池汽车的关键是燃料电池。

燃料电池汽车没有传统汽车的发动机、油箱等结构，取而代之的是燃料电池堆、高压氢罐、电动机、超大容量电容机（一般采用锂离子电池）及其附属器件等。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,动力总成燃料电池动力总成包括氢罐总成、超大容量电容机（蓄电池总成）、燃料电池堆总成、动力输出系统总成等。

其中，氢罐一般放置于底盘的中部，或后排座椅的下方空间（传统内燃机轿车的油箱位置），将氢罐分散存储。

燃料电池燃料电池是将燃料的化学能转变为电能的装置，可以分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池等类型。

质子交换膜燃料电池的工作原理,新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,燃料电池汽车的动力系统一般由质子交换膜燃料电池、蓄电池、电机和系统控制设备组成。

燃料电池所产成的电能经过DC/DC转换器、DC/AC逆变器等的变换，带动电机运转，将电能转变为机械能，为汽车提供动力。

燃料电池的特性有其自身的特点:

电压低，电流大。

输出电流会随温度的升高而升高，输出电压会随输出电流的增大而下降。

从开始输出电压、电流到逐渐进入稳定状态，停留在过渡带范围内的动态反应时间较长。

新能源汽车构造与检修,第二章新能源汽车整体结构,与传统汽车相同，电子控制技术在燃料电池汽车的发展中也起着越来越重要的作用。

汽车的各种操纵系统向着电子化和电动化的方向发展，实现“线操控”，即用导线代替机械传动机构,如“导线制动”“导线转向”等。

燃料电池汽车具有以下优点：

1）“零排放”或近似“零排放”；2）减少了机油泄漏带来的水污染；,3）降低了温室气体的排放量；5）提高了发动机燃烧效率；,4）提高了燃油经济性；6）运行平稳，无噪声。

03,动力电池及电池管理系统,新能源汽车构造与检修,第三章动力电池及电池管理系统,动力电池是电动汽车的动力源，是能量的储存装置，是为电动汽车日常行驶提供能量的唯一来源，是电动混合动力汽车的辅助能量来源，能够将电能输出转换为其他形式的能量，并驱动汽车行驶。

动力电池的作用,新能源汽车构造与检修,能量密度大，比能量高功率密度大，比功率高充放电效率高，循环寿命长相对稳定性好成本低，使用寿命长安全性好，适