新能源汽车结构与维修-电动汽车和混合动力汽车课件

主要内容1.纯电动汽车结构原理2.动力电池的性能、分类、基本结构与工作原理3.驱动电机的性能、分类、基本结构与工作原理4.纯电动汽车的使用维修视频任务1.1纯电动汽车概述1.1.1什么是纯电动汽车回答视频中的汽车型号？类型？制造商？特点？1.纯电动汽车（EV或BEV）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等）提供动力源的汽车。1.1.1

什么是纯电动汽车2.认识e6纯电动汽车比亚迪e6汽车车身尺寸4560*1822*1630mm，轴距2830mm，五座，空间大，兼容了轿车和MPV的设计理念。平均续航里程约300Km。e6动力性能最大功率90KW，最大扭矩450Nm，百公里能耗为19.5度电左右。最高时速为140Km/h，在0-100Km/h的时间少于10S。e6动力性能铁电池,储能大、功率高、耐用、安全，快速充电15分钟即可充满80%，中速充电1个半小时充满，慢速充电4个小时可完成。e6手机遥控手机端登录，输入用户名及密码即可登录操作系统，进行远程找车，开启车锁，开启空调，信息查询等。e6档把和中控台档把新颖；双层的中控台在造型、功能上极富有科技感。e6中控台多功能胎压监控、倒车影像、导航、DVD等功能。e6通体式电子数字仪表通体式电子数字仪表组合，可集成显示行驶里程、瞬间油耗、室外温度、电池状态、档位、时间等信息。e6变速器档把变速器档把采用了T字形，向下D为前进挡、向上推为R倒车档位、最右侧P停车挡。e6实用功能键中控台第二阶层区域最下部分功能还有自主车型中少有的经济驾驶模式调节等功能按键。e6安全设置6安全气囊、右前轮盲区可视系统、电池电路保护系统、大灯高度调节、安全气囊的开关功能键。3.EV的特点1）无排气污染；2）噪声小；3）能源来源广泛；4）能量转换效率高；5）结构简单，使用维修方便；6）可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电；7）续行里程较短，动力电池寿命短，售价较高。1839年，苏格兰人罗伯特·安德森（RobertAnderson）使用了不可充电电池制造了第一辆纯电动汽车。1.1.2

EV的发展历史1881年诞生世界第一辆铅酸电池电动三轮汽车。

1899年，世界首辆车速超过100km／h的汽车诞生,它就是电动汽车。1991年12月，宝马公司在法兰克福车展上推出E1电动概念汽车，一次充电可行驶273km，最高时速达128km/h。1996年，通用汽车公司已经开始制造并销售EV1电动汽车。2008年，美国电动车特斯拉（Tesla）公司在伦敦汽车展上推出的全电动汽车跑车该车已经量产。2008年我国奥运会，由北京理工大学等单位研制的奥运EV客车有50辆在奥运村内提供服务。历史上电动汽车的三个黄金时期1885年到1915年：第一次黄金时期。第二次黄金时期是1967年到1975年。能源危机促进很多国家又重新开始重视电动汽车的开发1967年美国通用汽车公司与福特汽车公司分别研发了新型电动汽车，通用建成EV-1电动轿车总装厂；雪铁龙、标致则将现有车型改装成小型电动汽车，全球掀起了电动车热潮。第三次黄金时期是20世纪90年代以来，随着世界环保、节能的迫切需要，电动车的关键部件电池的突破。改铅酸蓄电池为氢镍电池、铁电池、锂离子和锂聚合物电池，有效地增加蓄电池的容量，从而确保汽车拥有足够的动力和续航能力，而大幅下降成本也使得现代电动车得以逐渐成型并量产。1.1.3EV发展现状世界著名的EV生产商有特斯拉、通用、雷诺、大众、宝马、丰田、日产、本田等汽车公司，我国的奇瑞、华普、北汽、比亚迪、江淮、江南、上汽、长安、众泰等汽车公司。我国已经成为全球最大的汽车销售市场，2013年，国内EV产量达到14235辆，比2012年增长48.98%。产量排在前10的企业奇瑞、华普、北汽、比亚迪、江淮、江南、上汽、长安、东风等企业。任务1.2纯电动汽车起动困难的故障排除1.2.1纯电动汽车起动困难的故障案例lE6纯电动汽车，钥匙开关旋至起动位置，汽车无法启动。经检查保险、线路、电机都正常，请判断故障位置并检测。1.2.2EV拆装实训l根据本校具体EV车型，编制拆装实训指导书,开展EV汽车拆装。1.2.3EV电池系统的结构原理(1)动力电池组(2)驱动电机(3)控制系统(4)安全保护系统1.EV总体组成与基本工作原理EV基本工作原理（3）比亚迪e6纯电动汽车工作原理2.EV电池主要性能指标动力电池的主要指标1）安全性能2）容量3）内阻4）循环寿命5）荷电保持能力6）高率放电性能7）能量密度（比能量）8）功率密度（比功率）3.EV常见电池的结构与工作原理（1）铅酸电池铅酸电池工作原理PbO2＋Pb＋2H2SO4↔2PbSO4＋2H2O铅酸电池分类铅酸蓄电池普通蓄电池干荷蓄电池免维护蓄电池铅酸电池-型号标注6个单格G：高起动率S：塑料壳D：低温起动

特征（常见电池产品特征代号）额定容量为60A•h如：6—QA—60S

汉语拼音qidong（起动）的缩写，表示起动蓄电池，以区别于拖动蓄电池（2）镍镉电池(Ni-Cd)1-正极板2-接线柱3-加液口盖4-绝缘导管5-负极板6-吊架7-单格电池连接条8-极板骨架9-绝缘层10-镀镍薄钢板11-外壳12-通孔13-活性物质14-正极板导管15-氢氧化镉镍镉电池工作原理（3）镍氢电池(Ni-MH)a-普锐斯电动汽车镍氢电池b-圆柱形电池c-方形电池1-电池盒（-）2-绝缘衬垫3-盖帽（+）4-安全排气口5-封盘6-绝缘圈7-负极8-隔膜9-正极10-绝缘体

镍氢电池工作原理（4）锂离子电池

锂离子电池-结构

a-方形锂离子电池b-圆柱形锂离子电池1-外壳2-负极端子3-正极端子4-隔膜5-负极板6-正极板7-绝缘体8-负极柱9-绝缘体10-密封圈11-顶盖12-正极13-安全排气阀14-隔膜15-负极16-负极板17-正极

锂离子电池-工作原理

锂电池-特点

1）高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5；2）使用寿命长，可达到6年以上，有可以使用10000次的记录；3）额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V）；4）高功率，可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；5）自放电率很低，1%/月以下，不到镍氢电池的1/20；6）高低温适应性强，可以在-45℃--60℃环境下使用；7）绿色环保，无铅、汞、镉等有毒有害物质。8）价格昂贵，安全性较差，高低温使用危险大。需保护线路，防止电池被过充过放电。比亚迪e6电动汽车电池组比亚迪e6电池组技术参数4.电动汽车电池管理系统（BMS）

比亚迪e6电动汽车电池管理系统

5.电动汽车的电池充电设备

电动汽车充电方式a-车载充电b-非车载充电c-感应式充电交流充电接口插头和插座端子布置图

PE-保护接地PP-控制确认2L1、L2、L3-三线交流电N-中线CP-控制确认1直流充电接口插头和插座端子布置图

▽—充电CAN屏蔽S+—充电通信CAN-HDC+—直流电源正A+—低压辅助电源正PE—保护搭铁端子A-—低压辅助电源负DC-—直流电源负S-—充电通信CAN-L比亚迪e6EV的充电

a-充电接口b-充电显示1.2.4EV起动困难的故障案例分析

1.2.5EV起动困难的检测与故障排除

a-动力电池故障警告灯b-动力电池过热警告灯c-动力电池充电状态指示灯传统铅酸电池检测

蓄电池外壳或封胶是否裂纹，有否渗液;极柱有否松动、氧化、腐蚀。1）外部检查传统铅酸电池检测

2)蓄电池电解液液面高度的检查传统铅酸电池检测

3)蓄电池电解液密度的检查传统铅酸电池检测

4)蓄电池放电程度的检测1.2.6EV电池的日常维护

（1）仪表板上动力电池指示灯出现不正常应即刻停车检查。（2）不要行驶在较大起伏不平的道路和过深的水中。（3）电动汽车动力电池使用温度一般在-20℃—60℃。（4）当动力电池充电状态指示灯点亮时，应尽快进行补充充电，注意充电时环境温度要求在0℃—55℃。1.锂电池、镍氢动力电池日常维护（5）行车注意避免剧烈碰撞，以免引起电池爆炸。（6）如续行里程在短时间内突然下降很多，应及时到专业电池修复机构进行检查、修复。（7）进行蓄电池充电或保养检测时，必须先取下负极上的接地电缆并在最后将其安装。（8）车辆长期不用，应该充足电保存，以后每月补充充电一次。蓄电池固定支架正极防护胶盖负极固定螺栓2.铅酸电池日常维护

(1)经常检查蓄电池连接线是否牢固、接触良好。电池卡子产生的氧化物、硫酸盐必须刮净，并涂以凡士林，以防再受锈蚀。（2）经常清除蓄电池盖上的灰尘污物及溢出的电解液，必要时用苏打水溶液清洗，保持清洁干燥，防止自放电。极桩和电缆卡子的清洗

（3）防止蓄电池长时间大电流放电，每次使用启动时间不能大于5S，两次连续启动时间，中间间隔10-15S。（4）当蓄电池存电不足时,应及时进行补充充电，亏电会使极板硫化损坏。（5）防止蓄电池过充电，过充会使活性物质脱落，要保证调节器电压不能过高或过低。（6）使用过程中,应经常检查蓄电池排气孔是否畅通,以防电池变形或爆裂。（7）电解液液面应始终保持在要求位置,并视液面下降情况,适当补充蒸馏水(纯水)，切勿加酸，除非确认是硫酸不足。（8）汽车在寒区行驶，要避免蓄电池完全放电，以免电解液冻结。（9）车辆长期不用，应该充足电保存，以后每月补充充电一次。任务1.3纯电动汽车行驶无力、电机发热的故障排除EV教学汽车出现行驶无力现象，经检查直流电机外壳发热烫手，其它方面正常，电池组也电足，请判断故障位置并检测。1.3.1EV行驶无力、电机发热的故障案例1.3.2EV电机系统的总体结构原理比亚迪e6驱动电机及其控制器外转子轮毂电动机内转子轮毂电动机驱动电机种类电动机的基本性能比较1.电动机的主要性能参数1）额定功率2）额定电压3）额定电流4）额定频率5）额定转速1.电动机的主要性能参数7）额定功率因数8）绝缘等级9）功率密度10）过载能力11）其它指标2.电动机的基本结构与工作原理电动机的基本结构与工作原理Kt——电机结构常数，Cm=PN/2πα；P——磁极对数；N——电枢导线总根数；α——电枢绕组的并联支路对数；φ——磁极磁通；Ia——电枢电流。1.3.3EV电机的构造原理与控制1.直流电动机的构造原理与控制直流电动机励磁方式a-他励供电方式

b-并励供电方式c-串励供电方式d-复励供电方式直流电动机的转速控制IGBT结构原理与检测2.三相感应式交流电动机的构造原理三相感应式交流电动机工作原理三相感应电动机的控制系统3.永磁电动机三相两极直流无刷电动机结构组成永磁无刷直流电动机的控制示意图4.开关磁阻电动机（SRD）开关磁阻电动机的结构a-三相6/4结构b-四相8/6结构开关磁阻电动机的工作原理开关磁阻电机控制系统1.3.4EV电动机控制器和整车控制器1.汽车电动机功率控制器2.DC/DC转换器1.汽车电动机功率控制器3.带有整车控制器EV-ECU的电动汽车技术4.EV的行驶与控制EV工作过程1.3.5EV行驶无力、电动机发热的故障案例分析1.3.6EV行驶无力、电动机发热的故障检测与排除（1）电枢线圈短路、断路、搭铁检测（2）磁场线圈短路、断路、搭铁检测（3）换向器检测（4）控制器检测1.3.7EV电机系统的使用维护1.按照使用说明书要求进行使用和维护。2.密切注视汽车驾驶室仪表板上相关电机及其控制系统警指示灯的显示，出现不正常，即刻停车检查。EV电机系统的使用维护3.为了避免人身伤害，不要接触电机及控制器的高电压电缆（橙色）及其接头。刚驾驶完的车辆，发动机舱室电动机、DC-DC、电机控制器、散热器油管等的温度很高,须小心，切勿触摸。EV电机系统的使用维护4.发现电机运行突然出现异常震动、噪音、过热、异味、无力等现象，应及时检查排除。5.禁止EV超载超速，以免电机长期过载损坏。6.长期不用的纯电动汽车，应保存在通风、干燥、清洁的地方，以免电机受潮损坏项目总结1.纯电动汽车（EV）是指完全由可充电电池提供动力源的汽车。其主要特点是无排气污染、噪声小、能源来源广泛、结构简单，使用维修方便，但续行里程较短，动力电池寿命短，售价较高。2.EV主要由动力电池组、驱动电机、控制系统及安全保护系统等组成。项目总结3.EV行驶前进时，动力电池组输出的直流电经电机控制系统供入驱动电机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮。当汽车减速时，车轮带动驱动电机转动，通过电机控制系统使电动机成为发电机产生电流，向电池组充电（制动再生能量）。项目总结4.动力电池的主要指标有安全性能、容量、内阻、循环寿命、荷电保持能力、高率放电性能、能量密度和功率密度等。5.EV目前广泛应用的动力电池有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、纳-氯电池和锂离子电池等。项目总结6.动力电池组应正确使用和维护，其常见的故障是漏电、渗液、极柱氧化、腐蚀、松动、电池极板老化、活性物质脱落、极板短路、失衡、电池管理系统失效等，应及时检查排除。7.EV驱动电动机的主要性能参数有电动机类型、额定功率、额定电压、额定电流、额定效率、额定转速、额定功率因数、绝缘等级、功率密度、过载能力、可靠性和成本等。任务2.1混合动力电动汽车概述2.1.1什么是混合动力电动汽车

视频观看视频，辨认出是哪个公司生产的什么型号汽车，这种汽车有什么特点。主要内容1.混合动力汽车特点与分类2.混合动力汽车结构原理3.混合动力汽车使用维修1.混合动力电动汽车（HEV）混合动力电动汽车(HybridElectricVehicle,简称HEV)，从广义上讲，它是使用电动力和其它动力源组合的汽车。2.认识比亚迪F3DM混合动力电动汽车项目技术参数基本参数长*宽*高（mm）4533*1705*1520整备质量（kg）1680动力性能0-100km/h加速时间（s）＜10.5最高车速（km/h）≥150最大爬坡度(%)≥30续航里程（EV）综合工况60km项目技术参数能耗百公里耗电（EV）16kWh/100km功率M1最大功率(kW)25M2最大功率(kW)50发动机(kW)50总功率(kW)125动力传动系统最大转速（rpm）7500动力电机类型永磁同步电机最大转距（Nm）400控制器类型永磁同步电机控制器3.HEV的特点1）排气污染少。2）节能。3）续行里程长。4）可以利用现有的加油站加油，不必再投资。5）长距离高速行驶基本不能省油。任务2.2混合动力电动汽车加速失灵故障排除2.2.1HEV加速失灵故障的故障案例

混合动力教学汽车，在行驶过程中，突然发现加速失灵，踩下加速踏板，车辆行驶速度依然保持原来的车速不变。经检查电池组、线路、电机都正常，请判断故障位置并检测。2.2.2HEV拆装实训可以根据本校实训室设备特点进行安排拆装.1-挡风玻璃2-左侧车窗3-左后视镜4-大灯总成5-左侧转向灯6-左侧车门7-左前车轮8-左后驱动轮9-后尾灯总成10-手制动11-后排座椅12-前排座椅13-车顶支架14-示教板支架15-太阳能电池板16-门锁锁定按钮17-门锁内把手18-车门手动摇窗器2.2.3HEV动力系统的基本结构与工作原理1.HEV总体组成2.HEV基本工作原理HEV分类（1）按照电动机相对发动机的功率比大小分类型主要特征节油率典型实例弱混具有Start-Stop功能和能量回收功能5~10%丰田Vitz、长安CX30等混合动力汽车中混具有Start-Stop功能、能量回收功能、智能充电和电机助力10~25%本田Civic、上海荣威750、上海通用君越混合动力汽车等强混具有Start-Stop功能、能量回收功能、智能充电和短距离纯电动行驶功能25~40%丰田Prius、比亚迪F3DM、大众捷达、本田Insight混合动力汽车等3.HEV分类（2）按照能否外部充电分插电式普通式（3）按照发动机与电动机的连接分增程式普通式（4）按发动机和电动机的耦合方式分1）串联式按发动机和电动机的耦合方式分2）并联式按发动机和电动机的耦合方式分3）混联式2.2.4比亚迪F3DM动力系统的结构与工作原理1.比亚迪F3DM的结构组成（1）蓄电池组及其管理系统磷酸铁钴锂电池（铁电池）电压330V,容量45Ah。由100块串联而成，单体电池电压3.3V电池循环寿命（2）动力及其管理系统发动机电

机2台稀土永磁同步交流电机M1副电动机-发电机25KWM2主电动机50KW电机控制器逆变器:绝缘栅双极型功率管IGBT2.比亚迪F3DM的工作原理四种工作模式纯电动模式混合动力模式加速模式减速模式视频(1)纯电动模式(2)混合动力模式(3)加速模式(4)减速模式2.2.5HEV加速失灵的案例分析故障征象故障原因故障处理车辆不能行驶保险或烧坏更换开关坏更换导线断路、短路、搭铁或接触不良检查更换蓄电池组亏电充电加速踏板电位器损坏更换ECU或控制器失效检测维修或更换电机损坏检测维修或更换车辆在爬坡时行驶缓慢至停止车辆过载或电池电量不足减轻负载、充电故障征象故障原因故障处理车辆刚起步就进入全速行驶控制器损坏检测维修或更换主接触器触点常闭合维修或更换加速踏板电位器损坏更换车起步后就不动电机卡死修检测维修或更换控制器损坏检测维修或更换加速踏板电位器损坏更换低速正常，全速无力控制器损坏更换电机故障检测维修或更换加速踏板电位器损坏更换行驶有异响控制器未调好或损坏调整、维修或更换电机轴承损坏维修或更换整车或部分辅助电设备不工作辅助电设备保险丝或继电器损坏更换保险丝，修复继电器仪表板显示温度过高电池冷却鼓风机损坏维修或更换鼓风机温度传感器损坏、老化、变质更换传感器严重超载减负至规定值冷却液不足按规定添加控制器失效检测维修或更换2.2.6HEV加速失灵的故障检测与排除1.传感器电位器A、C电阻测量2.传感器电位器B、C电阻测量3.检查是否存在短路接地2.2.7HEV的使用维护1、混合动力汽车的使用注意事项车辆在停止后，请勿立即接触控制壳体、发动机等高温部件，以免烫伤。在充电时，将车停在通风的地方。车辆安装有动力电池，在两天雨天的路面行驶，应躲避凹坑、积水路面，避免车辆进水。在电量较低情况下，可能存在一定电量的跳变情况，此为整车正常修正功能，并非故障。若需要更换电池时，将钥匙打到OFF档，拆开护板，并拔掉后行李箱紧急维修开关。低燃油位警告灯点亮时，请及时加注燃油，当SOC低于10%时，请及时充电。行驶时请注意纸绕开凹凸不平路面和路面上的坚硬障碍物，以免电池包受到磕碰损坏。

请勿在温度低于零下10℃的环境中使用。非专业人员请不要接触高压线。对有高压标记零部件进行操作请务必穿戴绝缘手套（手套耐压500V以上）。

车辆在潮湿路面上行驶时，应避开积水较多的路面，防止大量水进入发动机舱、动力电池包或高压电器。

长期存放不使用的车辆，请务必在存放前将动力电池充满。否则，会引起动力电池过放，导致动力电池性能下降或损坏。在动力电池电量过低的情况下，尽量避免频繁加速或长时间高速行驶。请勿使用高压力喷水枪长时间冲洗车顶，以免太阳能电池浸水。

及时清理太阳能电池板油污、灰尘、树叶等杂物。整车应在通风、清洁、干燥、无腐蚀性气体影响的室内空间储存。储存期间，电量应≥40%。2、F3DM汽车混合动力汽车的维护任务2.3普锐斯混合动力汽车起步、行驶窜动的故障排除2.3.1普锐斯HEV起步、行驶窜动的故障案例车辆挂入前进挡时，踩下加速踏板，车辆行驶窜动,挂倒挡，行驶窜动加剧。勉强行驶中,车辆打滑,面板指示灯闪烁。车速达到35km/h时，VSCOFF指示灯亮，混合动力监视系统报警，车辆自动由D挡回到N挡，再挂D挡，无法入档。普锐斯HEV起步、行驶窜动的故障案例认识普锐斯HEV汽车视频2.3.2普锐斯HEV动力系统结构组成1、电动机-发电机组MGl和MG2电动机-发电机MG1MG2类型交流永磁同步电机功能发电机、发动机起动机驱动车轮、发电机最高电压（V)AC500AC500最大输出功率（kw/r/min）37.8/950058/1200-1540最大扭矩（N.m/r/min）45