5項目五 其他類型新能源汽車故障診斷與排除

2023/9/30新能源汽車維護(hù)與故障診斷

2023/9/30新能源汽車維護(hù)新能源汽車故障診斷技術(shù)基礎(chǔ)純電動汽車故障診斷與排除混合動力汽車故障診斷與排除項目一項目二項目三項目四項目五其他類型新能源汽車故障診斷與排除

項目五其他類型新能源汽車故障診斷與排除項目五其他類型新能源汽車故障診斷與排除本項目主要介紹其他類型新能源汽車故障診斷與維修。目前，除了油電混合類型新能源汽車主導(dǎo)市場外，氫燃料電池汽車、燃?xì)忸愝o助燃料汽車以及超級電容等新能源汽車技術(shù)也逐漸成熟，本項目主要從以下3個任務(wù)來舉例介紹其他類型新能源汽車：任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷；任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷；任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用。通過以上3個任務(wù)的學(xué)習(xí)，你將了解到其他具有代表性新能源汽車的技術(shù)原理與維護(hù)要求，為以后新技術(shù)了解與掌握打下基礎(chǔ)。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷提出任務(wù)

作為新能源汽車專業(yè)的學(xué)生，你知道什么是燃料電池汽車嗎？能夠向客戶介紹燃料電池汽車的特點和工作原理嗎？任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷任務(wù)要求知識要求1．能夠描述燃料電池汽車的類型；2．能夠描述燃料電池汽車的基本結(jié)構(gòu)；3．能夠描述燃料電池汽車的基本工作原理。能力要求1．能夠正確介紹燃料電池汽車的工作原理；2．能夠正確介紹燃料電池汽車行駛無力故障的基本診斷思路。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷相關(guān)知識1．燃料電池汽車采用燃料電池作電源的電動汽車稱為燃料電池電動汽車FCEV（FuelCellElectricVehicle），最早的FCEV是燃料電池大客車FCEV（FuelCellElectricBus）。早期的FCEV的燃料電池本身和它的附屬設(shè)備的質(zhì)量重、體積大，占據(jù)了大客車很大部分的裝載空間，幾乎沒有乘客乘坐的空間，給FCEV的總布置帶來很大的困難。近年來燃料電池不斷地向小型化方向發(fā)展，使得燃料電池成功地裝置到各種類型的車輛上。典型燃料電池汽車基本結(jié)構(gòu)如圖5-1-1所示。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷圖5-1-1典型燃料電池汽車基本結(jié)構(gòu)任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷FCEV仍然保留了傳統(tǒng)車輛的行駛系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等。FCEV是以電力驅(qū)動為唯一的驅(qū)動模式，其電氣化和自動化的程度大大高于發(fā)動機(jī)汽車，早期用發(fā)動機(jī)汽車底盤改裝的FCEV，在汽車底盤上布置了氫氣儲存罐或甲醇改質(zhì)系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)等總成和裝置，在進(jìn)行總布置時受到一些局限。新研發(fā)的FCEV采用了滑板式底盤，將FCEV的氫氣儲存罐和供應(yīng)系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等，全部裝在一個滑板式的底盤中，在底盤上部可以布置不同用途的車身和個性化造型的車身。采用多種現(xiàn)代技術(shù)，以計算機(jī)控制為核心和電子控制的“線傳”系統(tǒng)（Control-by-wire）、CAN總線系統(tǒng)等，使新型燃料電池電動車輛進(jìn)入一個全新的時代。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷2．FCEV燃料電池汽車類型FCEV按主要燃料種類可分為（圖5-1-2）：圖5-1-2燃料電池汽車主要類型1-驅(qū)動輪；2-驅(qū)動系統(tǒng)；3-驅(qū)動電機(jī)；4-逆變器；5-輔助電源（蓄電池、超級電容器）；6-燃料電池發(fā)動機(jī)；7-空氣壓縮機(jī)和空氣加濕裝置；8-氫氣管理系統(tǒng)；9-中央控制器；10-DC/DC轉(zhuǎn)換器；11-氫氣儲存罐；12-燃燒器和改質(zhì)器；13-甲醇儲存罐；14-H2凈化器任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷（1）以純氫氣為燃料的FCEV。（2）以甲醇改質(zhì)后產(chǎn)生的氫氣為燃料的FCEV。FCEV按“多電源”的配置不同，可分為（圖5-1-3）：圖5-1-3FCEV采用的主要電源和輔助電源分類任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷（1）純?nèi)剂想姵谾CEV。（2）燃料電池與蓄電池混合電源的FCEV。（3）燃料電池與蓄電池和超級電容器混合電源的FCEV。后兩種多電源的配置方式是FCEV的主要配置方式，輔助電源用于提供起動電流和回收制動反饋的電能。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷3．FCEV汽車基本組成結(jié)構(gòu)FCEV一般由燃料箱、燃料電池、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)和電池組等部分構(gòu)成，如圖5-1-4所示。圖5-1-4燃料電池汽車組成部件任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷1）燃料電池組燃料電池組是FCEV的電源，由多個1V以下的燃料電池串聯(lián)組成。它是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。以質(zhì)子交換膜燃料電池為例，單體燃料電池主要由電解質(zhì)、燃料電極、隔離板、空氣電極和集流板等組成（圖5-1-5）。正、負(fù)極板采用活性炭制成，置于電解質(zhì)溶液中。圖5-1-5燃料電池的基本結(jié)構(gòu)任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷

燃料電池工作時，外界不斷供給負(fù)極氫氣，供給正極空氣，在催化劑（鉑，多孔石墨等）作用下，產(chǎn)生如下反應(yīng)。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷

負(fù)極經(jīng)催化劑作用，氫原子中的電子被分離出來，在正極吸引下，在外電路形成電流，失去電子的氫離子，在正極與氧及電子結(jié)合為水，氧可從空氣中獲得，只要不斷地供給氫氣和帶走水，燃料電池就可不斷供給電能（圖5-1-6）。圖5-1-6燃料電池的工作原理任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷2）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)用于控制燃料電池的反應(yīng)過程（起動、反應(yīng)、輸出電能的調(diào)整、停止等）和電機(jī)的運行過程，所有工作狀態(tài)由各種傳感器采集，集中反饋到車載電控中心，由各監(jiān)管控制模塊控制燃料電池組和電機(jī)安全運行（圖5-1-7）。3）驅(qū)動系統(tǒng)燃料電池的電流需要經(jīng)過專用的大功率動力DC/DC轉(zhuǎn)換器，將燃料電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的直流電流，然后經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電輸送給驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。4）輔助動力系統(tǒng)通常在FCEV上還要裝配一個蓄電池組作為輔助電源，其作用：（1）用于FCEV快速起動。（2）用于儲存FCEV在再生制動時反饋的電能。（3）為電動汽車控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等電氣設(shè)備提供低壓電源。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷圖5-1-7燃料電池汽車控制系統(tǒng)任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷4．FCEV汽車工作原理燃料電池工作時，由燃料箱不斷地供給燃料，燃料電池把燃料氧化的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生的直流電經(jīng)過控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┙o驅(qū)動電機(jī)，經(jīng)傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60%～80%，為發(fā)動機(jī)的2～3倍。在電動汽車開始行駛時，蓄電池組處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足汽車起動要求，由其為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量，并對燃料電池進(jìn)行預(yù)熱，燃料電池動力系統(tǒng)不需要工作；當(dāng)蓄電池組電量低于一定值時，燃料電池動力系統(tǒng)起動，由燃料電池動力系統(tǒng)為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量，當(dāng)車輛能量需求較大時，燃料電池動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量；車輛能量需求較小時，燃料電池動力系統(tǒng)為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時，還給蓄電池組進(jìn)行充電。FCEV的各種工作狀態(tài)和技術(shù)參數(shù)，可以從儀表板上直觀看出，奔馳B級氫燃料電池汽車儀表板如圖5-1-8所示，右下側(cè)小表是顯示氫氣儲量，相當(dāng)于油箱油位指示器。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷圖5-1-8奔馳B級氫燃料電池汽車儀表任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷任務(wù)實施（一）工作準(zhǔn)備（1）防護(hù)裝備：常規(guī)實訓(xùn)著裝。（2）車輛、臺架、總成：燃料電池示教板、臺架或?qū)嵻嚒＃?）專用工具、設(shè)備：無。（4）手工工具：無。（5）輔助材料：無。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷（二）實施步驟1．燃料電池工作原理分析

提示：參見燃料電池工作原理示教板，燃料電池（FuelCell）是一種把氫在氧化時的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置，能量的轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)規(guī)律的限制，熱效率可達(dá)到70%～80%。燃料電池在運行過程中，不需要復(fù)雜的機(jī)械傳動裝置，不需要潤滑劑，沒有振動與噪聲，燃料電池向驅(qū)動電機(jī)提供電源來驅(qū)動FCEV行駛。燃料電池是由負(fù)極（燃料電極）、正極（氧化極）和正負(fù)極之間的電解質(zhì)共同組成，根據(jù)不同種類的燃料電池采用了不同的電解質(zhì)，有酸性、堿性、熔融鹽類或固體電解質(zhì)。在燃料電池負(fù)極一側(cè)輸入氫氣，在燃料電池正極一側(cè)輸入空氣或氧氣，氫氣與氧化劑經(jīng)催化劑的作用，在電化學(xué)反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)化為電能和生成水H2O，因此，不會排放氮氧化物NOX和碳?xì)浠衔颒C等對大氣環(huán)境造成污染的氣體。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷

質(zhì)子交換膜燃料電池組（堆）PEMFC（ProtonExchangeMembraneFuelCell）又稱固體高聚合物電解質(zhì)燃料電池，PEMFC用可傳導(dǎo)質(zhì)子的聚合膜作為電解質(zhì)，這種聚合膜具有選擇透過H離子的功能，是PEMFC的關(guān)鍵技術(shù)。PEMFC的能量轉(zhuǎn)換效率理論上可達(dá)到80%。并且具有比功率大、體積小、起動快、能耗少、壽命長、工作溫度低等特點。PEMFC組是用不同個數(shù)的單體PEMFC串聯(lián)組成，用端板將不同個數(shù)單體PEMFC緊密地裝配到一起，組成不同規(guī)格的PEMFC組。PEMFC組本身的結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有運動構(gòu)件，不需要潤滑，便于維修。在FCEV所采用的燃料電池發(fā)動機(jī)中，為保證PEMFC組的正常工作，除以PEMFC組為核心外，還裝有氫氣供給系統(tǒng)、氧氣供給系統(tǒng)、氣體加濕系統(tǒng)、反應(yīng)生成物的處理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。只有這些輔助系統(tǒng)匹配恰當(dāng)和正常運轉(zhuǎn)，才能保證燃料電池發(fā)動機(jī)正常運轉(zhuǎn)。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷1）氫氣供應(yīng)、管理和回收系統(tǒng)氣態(tài)氫的儲存裝置通常用高壓儲氣瓶來裝載，對高壓儲氣瓶的品質(zhì)要求很高，為保證燃料電池電動汽車一次充氣有足夠的行駛里程，就需要多個高壓儲氣瓶來儲存氣態(tài)氫氣。一般轎車需要2～4個高壓儲氣瓶，大客車需要5～10個高壓儲氣瓶。液態(tài)氫氣雖然比能量高于氣態(tài)氫，由于液態(tài)氫氣是處于高壓狀態(tài)，不但需要用高壓儲氣瓶儲存，還要用低溫保溫裝置來保持低溫，低溫的保溫裝置是一套復(fù)雜的系統(tǒng)。在使用不同壓力的氫氣（高壓氣態(tài)氫氣和高壓低溫液態(tài)氫氣）時，就需要用不同的氫氣儲存容器，不同的減壓閥、調(diào)壓閥、安全閥、壓力表、流量表、熱量交換器和傳感器等來進(jìn)行控制。并對各種管道、閥和儀表等的接頭采取嚴(yán)格的防泄漏措施。從燃料電池中排出的水，含有未發(fā)生反應(yīng)的少量的氫氣。正常情況下，從燃料電池排出的少量的氫氣應(yīng)低于1%以下，應(yīng)用氫氣循環(huán)泵將這少量的氫氣回收。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷2）氧氣供應(yīng)和管理系統(tǒng)氧氣的來源有從空氣中獲取氧氣或從氧氣罐中獲取氧氣，空氣需要用壓縮機(jī)來提高壓力，以增加燃料電池反應(yīng)的速度。在燃料電池系統(tǒng)中，配套壓縮機(jī)的性能有特定的要求，壓縮機(jī)質(zhì)量和體積會增加燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的質(zhì)量、體積和成本，壓縮機(jī)所消耗的功率會使燃料電池的效率降低。空氣供應(yīng)系統(tǒng)的各種閥、壓力表、流量表等的接頭要采取防泄漏措施。在空氣供應(yīng)系統(tǒng)中還要對空氣進(jìn)行加濕處理，保證空氣有一定的濕度。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷3）水循環(huán)系統(tǒng)燃料電池發(fā)動機(jī)在反應(yīng)過程中將產(chǎn)生水和熱量，在水循環(huán)系統(tǒng)中用冷凝器、氣水分離器和水泵等對反應(yīng)生成的水和熱量進(jìn)行處理，其中一部分水可以用于空氣的加濕。另外還需要裝置一套冷卻系統(tǒng)，以保證燃料電池的正常運作。4）電力管理系統(tǒng)燃料電池所產(chǎn)生的是直流電，需要經(jīng)過DC/D變換器進(jìn)行調(diào)壓，在采用交流電機(jī)的驅(qū)動系統(tǒng)中，還需要用逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電。以氫氣為燃料的燃料電池發(fā)動機(jī)的各種外圍裝置的體積和質(zhì)量占燃料電池發(fā)動機(jī)總體積和質(zhì)量的1/3～1/2。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷2．燃料電池電動汽車“水淹”現(xiàn)象案例分析通常，在氫氣側(cè)電極發(fā)生水淹現(xiàn)象時，燃料電池汽車會出現(xiàn)行駛無力情況，這種情況可能發(fā)生在氫氣側(cè)電極。1）產(chǎn)生原因在燃料電池運行的過程中，電池內(nèi)的水狀況較為復(fù)雜。反應(yīng)氣需要增濕，由此帶入電池內(nèi)一些水。氫質(zhì)子從陽極移動到陰極，需要水做載體，從而部分水從氫氣側(cè)遷移到空氣側(cè)，在空氣側(cè)氫氧反應(yīng)生成水，空氣側(cè)水含量較高，還存在從空氣側(cè)向氫氣側(cè)擴(kuò)散（擬遷移）的現(xiàn)象，同時排氣帶走大量水蒸氣。如果在流場內(nèi)不能保持水平衡，必然出現(xiàn)流場水淹或膜脫水的現(xiàn)象。通?？諝鈧?cè)流量較大，帶水能力較強(qiáng)，而氫氣側(cè)往往是只進(jìn)氣不排氣，偶爾脈沖排氣，氣流速度低，容易出現(xiàn)積水現(xiàn)象。因此，一般水淹發(fā)生在氫氣側(cè)，液態(tài)水在流道內(nèi)逐漸積聚，最后堵塞流道，這就是通常所說的水淹現(xiàn)象。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷2）檢測與排除在燃料電池正常工作的情況下，燃料電池堆的氫氣側(cè)壓力降隨著負(fù)載的增大線性增大。當(dāng)燃料電池堆中出現(xiàn)積水現(xiàn)象時，即使流道尚未被液態(tài)水堵死，但由于液態(tài)水附著于流道壁面，使得氣體通道的流通界面縮小，壓力明顯增大。這種現(xiàn)象不僅在單體電池內(nèi)存在，在燃料電池堆內(nèi)也存在。因為積水是一個液態(tài)水逐漸增多的過程，在電池堆內(nèi)各片電池發(fā)生液態(tài)水增多的趨勢是一致的。在發(fā)生積水增多過程中，氣體流通的總截面逐漸縮小，壓力降必然增大。通過壓力降監(jiān)測，可以得知流道尚未被堵死之前液態(tài)水增多的趨勢，由此可以用壓力降預(yù)警水淹的發(fā)生。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷解決燃料電池水淹的方法有兩種。一種方法是脈沖排氣法：通過故障診斷系統(tǒng)控制排氣閥門開啟，即突然將氫氣側(cè)尾端打開，通過氫氣壓力波將水排出。第二種方法是通過調(diào)節(jié)電池堆工作溫度進(jìn)行解決。燃料電池堆發(fā)生水淹是由于堆內(nèi)的水過多，導(dǎo)致堆內(nèi)的水蒸氣過飽和，逐漸析出液態(tài)水?？刂葡到y(tǒng)可以通過脈寬調(diào)制法調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，并對冷卻的循環(huán)水加熱，提高電池堆的運行溫度，這樣使得堆內(nèi)氣體可以容納更多的水蒸氣，從而達(dá)到解決水淹問題。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷學(xué)習(xí)測試1．填空題（1）采用燃料電池作電源的電動汽車稱為______電動汽車，簡稱______。（2）滑板式底盤的FCEV，將______和供應(yīng)系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)、______、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等，全部裝在一個滑板式的底盤中。（3）FCEV由燃料箱、______、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)和______等部分構(gòu)成。（4）單體燃料電池主要由______、燃料電極、隔離板、______和集流板等組成。（5）燃料電池工作時，外界不斷供給負(fù)極______，供給正極______，在催化劑作用下產(chǎn)生反應(yīng)。任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷2．判斷題（1）FCEV仍然保留了傳統(tǒng)車輛的行駛系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等。（）（2）FCEV的主要燃料是氫氣。（）（3）單體燃料電池正、負(fù)極板采用金屬制成，置于電解質(zhì)溶液中。（）（4）燃料電池的電流需要經(jīng)過專用的大功率動力DC/DC轉(zhuǎn)換器，將燃料電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的直流電流，然后經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電輸送給驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。（）（5）與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車能量轉(zhuǎn)化效率比普通發(fā)動機(jī)低。（）任務(wù)1燃料電池汽車原理與維護(hù)診斷3．不定項選擇題（1）FCEV的中文簡稱是（）。A．混合動力汽車B．燃料電池汽車C．質(zhì)子交換膜燃料電池汽車D．燃油控制汽車（2）FCEV按主要燃料種類可分為（）。A．純氫氣供給FCEVB．以甲醇改質(zhì)型FCEVC．質(zhì)子交換膜型FCEVD．電解水型FCEV（3）下列部件或系統(tǒng)通常不屬于燃料電池汽車的有（）。A．燃料箱B．控制系統(tǒng)C．驅(qū)動系統(tǒng)D．內(nèi)燃機(jī)（4）燃料電池工作時，外部不斷提供給負(fù)極的是（）。A．氫氣B．空氣C．電流D．水（5）下列關(guān)于燃料電池汽車的描述錯誤的是（）。A．主要的排放物是水B．汽車運行時，需要持續(xù)提供汽油C．通常配合有電力輔助系統(tǒng)D．質(zhì)子交換膜電池也被應(yīng)用在燃料電池汽車上任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷提出任務(wù)

有一輛CNG燃?xì)饣旌蟿恿ζ嚧嬖诠收?，而?dǎo)致車輛不能行駛。你能夠利用診斷儀及相關(guān)工具，查找出該車輛可能的故障原因嗎？任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷任務(wù)要求知識要求1．能夠描述燃?xì)忸惼嚨某Ｒ婎愋停?．能夠描述CNG燃?xì)馄嚨幕窘M成部件；3．能夠描述CNG燃?xì)馄嚨墓ぷ髟砑熬S護(hù)要求。能力要求1．能夠正確分析常見CNG燃?xì)馄嚬收希?．能夠正確拆裝燃?xì)馄嘋NG儲氣罐。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷相關(guān)知識1．燃?xì)馄嚾細(xì)馄囍饕袎嚎s天然氣汽車、液化天然氣汽車、液化石油氣汽車和氫氣汽車。雖然采用的供給燃料不相同，但是這些類型的汽車，其基本結(jié)構(gòu)上還是有很多的共有特性。壓縮天然氣汽車（簡稱CNG）一般是在原有傳統(tǒng)汽油汽車上改裝而成的，只是燃料供給系統(tǒng)有所不同。本任務(wù)主要以壓縮天然氣汽車為例來介紹。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷2．CNG汽車燃料供給系統(tǒng)的總體組成CNG汽車燃料供給系統(tǒng)的總體組成如圖5-2-1所示，主要有燃料供給系統(tǒng)和電控系統(tǒng)兩大部分。前者主要由儲氣瓶、充氣閥、高壓燃料切斷閥、減壓閥、混合器部件、壓力表、高壓電磁閥等組成，實現(xiàn)燃料壓縮天然氣的隨車儲存、在各種管路內(nèi)輸送、充裝和向發(fā)動機(jī)噴射等功能；后者主要由氣體壓力傳感器、溫度傳感器、電子節(jié)氣門等，與原車的ECU配合，實現(xiàn)燃料CNG的定時定量噴射（圖5-2-2）。如果帶廢氣渦輪增壓，則結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷圖5-2-1CNG燃?xì)馄囍饕考蝿?wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷圖5-2-2CNG燃料供給系統(tǒng)的總體組成任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷3．CNG發(fā)動機(jī)工作原理如圖5-2-3所示，工作時，高壓的壓縮天然氣從儲氣瓶出來，經(jīng)過天然氣濾清器過濾后，經(jīng)高壓電磁閥進(jìn)入高壓減壓器，高壓電磁閥的開合由ECM控制。高壓減壓器的作用是將高壓的壓縮天然氣（工作壓力25MPa左右），經(jīng)過減壓加熱將壓力調(diào)整到0.7～0.9MPa。高壓天然氣在減壓過程中由于減壓膨脹，需要吸收大量熱量，為防止減壓器結(jié)冰，將發(fā)動機(jī)冷卻液引出到減壓器對天然氣進(jìn)行加熱。經(jīng)減壓后的天然氣進(jìn)入電控調(diào)壓器。電控調(diào)壓器的作用是根據(jù)發(fā)動機(jī)運行工況精確控制天然氣噴射量。天然氣與空氣在混合器內(nèi)充分混合，進(jìn)入發(fā)動機(jī)缸內(nèi)，經(jīng)火花塞點燃進(jìn)行燃燒，火花塞的點火時刻由ECM控制，氧傳感器即時傳遞燃燒后的尾氣的氧含量，ECM根據(jù)氧氣傳感器反饋的信號，及時修天然氣噴射量。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷圖5-2-3CNG燃?xì)馄嚢l(fā)動機(jī)工作原理任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷4．CNG發(fā)動機(jī)主要零部件結(jié)構(gòu)原理與維護(hù)1）高壓燃料切斷閥高壓燃料切斷閥（部分發(fā)動機(jī)配備），如圖5-2-4所示，高壓燃料切斷閥作用是及時切斷或恢復(fù)燃料供給。它由ECM控制其開閉，停機(jī)狀態(tài)下處于常閉狀態(tài)，為有效防止高壓電磁閥進(jìn)氣接頭與高壓電磁閥結(jié)合部位漏氣，安裝該接頭時，必須使用螺紋密封膠，并且鎖緊接頭。高壓燃料切斷閥進(jìn)氣口自帶濾芯，維護(hù)時可用汽油浸泡，并用壓縮空氣吹干凈裝復(fù)即可。圖5-2-4高壓燃料切斷閥任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷2）高壓減壓器如圖5-2-5所示，高壓減壓器通過壓力膜片克服彈簧阻力，帶動杠桿調(diào)整節(jié)流孔的流通面積，從而控制減壓后的天然氣壓力。通過節(jié)流和加熱，使高壓的壓縮天然氣減壓到0.7～0.9MPa的低壓天然氣。圖5-2-5高壓減壓閥任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷

安裝時要求減壓器進(jìn)氣接頭螺紋部分必須使用螺紋密封膠，并且使用銅墊進(jìn)行密封；減壓器出氣接頭使用O形圈進(jìn)行密封，出氣接頭與低壓電磁閥、低壓電磁閥與電磁閥出氣接頭采用螺紋連接，安裝時必須使用螺紋密封膠；高壓減壓器必須通過兩根水管與發(fā)動機(jī)的冷卻液循環(huán)水路連通，安裝水管時請鎖緊環(huán)箍，以免漏水；高壓減壓器必須通過一根壓力反饋管與進(jìn)氣管相接，目的是為了根據(jù)工況控制調(diào)壓器出口壓力；減壓調(diào)節(jié)器應(yīng)安裝在靠近發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管和振動較小的位置，不應(yīng)直接安裝在發(fā)動機(jī)上，一般安裝在汽車車身大梁上。每5萬km應(yīng)維護(hù)高壓減壓器，用汽油或化油器清洗劑清洗高壓減壓器一級壓力腔，并用干凈空氣吹干凈后裝復(fù)；拆除高壓減壓器進(jìn)氣接頭，檢查濾芯是否被污染，若被污染，要更換；更換易損件（如橡膠密封圈）；檢查軸銷的磨損情況，若磨損，更換軸銷；檢查調(diào)整減壓壓力。每10萬km更換膜片及密封件，并對減壓壓力進(jìn)行檢查調(diào)整。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷3）電控調(diào)壓器如圖5-2-6和圖5-2-7所示，電控調(diào)壓器是一個電子控制的壓力調(diào)節(jié)器，在它的內(nèi)部有一個由微處理器控制的大功率的高速電動機(jī)，微處理器通過CAN與ECM傳輸信號。調(diào)壓器有兩個功能：一是將天然氣的壓力降低；二是控制調(diào)壓器出口的燃料壓力。EPR內(nèi)有一個壓力傳感器，用來測量EPR燃料出口和混合器入口處空氣的壓差。電控調(diào)壓器內(nèi)部有一個控制芯片，該控制芯片接受來自ECM的控制指令，通過高壓電磁閥控制天然氣量，從而實時有效控制空燃比，可控制天然氣噴射量。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷圖5-2-6電控調(diào)壓器結(jié)構(gòu)任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷圖5-2-7電控調(diào)壓器工作原理任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷

安裝時因該零件內(nèi)部有控制芯片，應(yīng)避免高頻振動，該零件自帶減振軟墊，切勿自行拆卸。

電控調(diào)壓器在使用中需要進(jìn)行定期的維護(hù)，由于電控調(diào)壓器處于低壓減壓部分，在自長期使用中會在其內(nèi)部沉積大量的油污和雜質(zhì)，長時間的油污和雜質(zhì)會導(dǎo)致電控調(diào)壓器工作不良、傳感器損壞以及內(nèi)部的密封件和橡膠膜片提前老化和破損，因此該部件的維護(hù)尤為重要。每5萬km需要對內(nèi)部零件進(jìn)行清洗，更換易損件，檢查軸銷的磨損情況；每15萬km需要更換膜片及密封件，并對壓力進(jìn)行校準(zhǔn)。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷4）混合器部件混合器（圖5-2-8）將天然氣和中冷后的空氣充分混合，使燃燒更充分和柔和，有效降低NOX排放和排氣溫度。根據(jù)使用情況的調(diào)查和分析，由于使用和維護(hù)不當(dāng)該部件會產(chǎn)生兩種故障模式：膜片損壞，發(fā)動機(jī)經(jīng)常性回火會導(dǎo)致膜片老化加劇，致使膜片出現(xiàn)龜裂和破損；燃料空氣閥卡滯，當(dāng)壓縮天然氣中所含的壓縮機(jī)機(jī)油過多，以及空氣中的雜質(zhì)過濾不充分的情況下，如果沒有及時對混合器內(nèi)部進(jìn)行清潔維護(hù)，油污會附著在燃料空氣閥和閥座上。長時間的積累會導(dǎo)致燃料空氣閥動力受阻，甚至完全卡死，從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)工作不穩(wěn)定。因此空濾器對空氣、天然氣濾清效果的好壞將直接影響著混合器的使用壽命。圖5-2-8混合器部件任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷5）電子節(jié)氣門如圖5-2-9所示，電子節(jié)氣門通過控制蝶閥的開度，控制進(jìn)入缸內(nèi)的混合氣的量，從而控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。駕駛?cè)送ㄟ^加速踏板，將動力需求傳送給ECM，ECM接收到加速踏板信號后，根據(jù)發(fā)動機(jī)運行工況控制電子節(jié)氣門開度，控制怠速轉(zhuǎn)速和調(diào)速特性曲線。安裝時要求電子節(jié)氣門驅(qū)動電機(jī)軸線必須保持水平方向。每10萬km（視當(dāng)?shù)貧怏w清潔度而定）從發(fā)動機(jī)上拆下節(jié)氣門，看內(nèi)部是否有明顯的油污，若有，則需要用節(jié)氣門清洗劑清洗節(jié)氣門蝶閥部分，清洗后用壓縮空氣吹干。清洗后，用手按壓蝶閥，檢查蝶閥運動有無卡滯、是否回位，若出現(xiàn)卡滯，則需要更換電子節(jié)氣門總成。圖5-2-9電子節(jié)氣門任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷6）點火線圈點火線圈接收來自ECM的點火指令，產(chǎn)生高電壓并將高電壓傳給火花塞，產(chǎn)生火花，點燃天然氣。安裝時要求擰緊點火線圈安裝螺栓，以保證點火線圈膠套內(nèi)彈簧與火花塞頭部緊密接觸。由于高壓電源會在接觸表面產(chǎn)生電弧，彈簧與火花塞頭部接觸的部位易受熱氧化，導(dǎo)致接觸部位電阻過大，分壓作用過大導(dǎo)致火花塞點火能量降低，嚴(yán)重時會導(dǎo)致失火。所以安裝火花塞和點火線圈時，必須在火花塞頭部與點火線圈彈簧結(jié)合部位涂抹導(dǎo)電膏。在膠套與火花塞接觸的陶瓷部位應(yīng)該涂抹絕緣潤滑油脂，以防止膠套老化導(dǎo)致火花塞與缸蓋之間漏電。點火線圈次級輸出電壓高達(dá)40kV，所以在發(fā)動機(jī)使用過程中，絕對不許用水直接沖洗發(fā)動機(jī)，特別是點火線圈部位；每3個月或2萬km清理彈簧與火花塞之間的氧化物，并涂抹導(dǎo)電膏，檢查點火線圈膠套是否老化開裂，如有開裂，及時更換。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷7）火花塞火花塞的作用與結(jié)構(gòu)原理與傳統(tǒng)汽油機(jī)相同，玉柴目前所使用的火花塞為NGK鉑金和銥金火花塞兩種，天然氣發(fā)動機(jī)NGK鉑金火花塞（PFR7B－D）電極間隙為（0.33＋0.05）mm，天然氣發(fā)動機(jī)NCK鉑金火花塞（IFR7－4D）電極間隙為（0.4＋0.05）mm。8）電子控制模塊電子控制模塊是發(fā)動機(jī)管理中心，通過各種傳感器監(jiān)控發(fā)動機(jī)運行工況，并根據(jù)發(fā)動機(jī)運行工況控制各執(zhí)行器，并且通過CAN總線與汽車各子系統(tǒng)通信。除上述各部件外，還有各種傳感器，如氧傳感器、大氣環(huán)境傳感器、進(jìn)氣壓力溫度傳感器、凸輪軸位置傳感器、廢氣旁通控制閥、冷卻液溫度傳感器、天然氣溫度傳感器、電子加速踏板傳感器等，都與傳統(tǒng)電控汽油機(jī)類似。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷任務(wù)實施（一）工作準(zhǔn)備（1）防護(hù)裝備：常規(guī)實訓(xùn)著裝。（2）車輛、臺架、總成：捷達(dá)CNG雙燃料汽車；或CNG臺架/示教板。（3）專用工具、設(shè)備：無。（4）手工工具：普通拆裝工具。（5）輔助材料：無。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷

（二）實施步驟1．CNG汽車燃料供給系統(tǒng)常見故障及原因判斷（1）故障現(xiàn)象：系統(tǒng)斷電（轉(zhuǎn)換開關(guān)無顯示）?？赡茉颍孩匐娫慈蹟嘟z燒壞。②電源線接觸不良。③系統(tǒng)搭鐵線接觸不良。④控制器至轉(zhuǎn)換開關(guān)連線損壞或插接不良。⑤系統(tǒng)控制器損壞。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷（2）故障現(xiàn)象：無法轉(zhuǎn)換到CNC?？赡茉颍孩賴娪托盘柌徽_。②轉(zhuǎn)速信號不正確。③進(jìn)氣壓力信號不正確。④高頻電磁閥內(nèi)腔氣體壓力信號不正確。⑤熔斷絲燒壞。⑥控制器至轉(zhuǎn)換開關(guān)連線接觸不良。⑦控制器損壞。⑧壓差傳感器處兩個真空管接反。⑨真空管路堵塞。⑩壓差傳感器插頭連接不良。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷（3）故障現(xiàn)象：轉(zhuǎn)換至CNG熄火?？赡茉颍孩賰馄績?nèi)無CNG。②儲氣瓶上手動截止閥關(guān)閉。③減壓器上電磁閥接線不良。④減壓器上電磁閥損壞。⑤進(jìn)氣壓力（MAP）信號不正確。⑥線束插接不良。（4）故障現(xiàn)象：怠速不穩(wěn)?？赡茉颍孩贉囟冗^低。②節(jié)氣門過臟。③高頻電磁閥組過臟或部分損壞。④分配氣管脫落。⑤減壓器膜片破損或老化造成供氣不穩(wěn)。⑥減壓器穩(wěn)壓腔旁通孔堵塞。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷

（5）故障現(xiàn)象：油氣混燒?？赡茉颍孩倏刂破鲀?nèi)部故障。②汽油噴油器關(guān)閉不嚴(yán)。（6）故障現(xiàn)象：運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)。可能原因：①進(jìn)氣壓力信號不正確。②減壓器溫度過低。③高頻電磁閥組過臟或部分損壞。④分配氣管漏氣或脫落。⑤火花塞老化，高壓線漏電。⑥減壓器膜片破損或老化造成供氣不穩(wěn)。⑦減壓器穩(wěn)壓腔旁通孔堵塞。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷

（7）故障現(xiàn)象：動力不足?？赡茉颍孩賰馄績?nèi)CNG量不足。②壓差傳感器損壞。③減壓器水循環(huán)系統(tǒng)堵塞。④電磁閥濾芯過臟。⑤高壓管路堵塞。⑥減壓器堵塞。⑦低壓管路漏氣或破損。

任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷⑧火花塞老化。⑨點火提前角調(diào)節(jié)器有故障。⑩分缸線老化。

空氣濾清器過臟。

氧傳感器信號不正確。

減壓器膜片破損或老化。

減壓器穩(wěn)壓腔旁通孔堵塞。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷

（8）故障現(xiàn)象：停車時減壓器出口有CNG流出。可能原因：①電磁閥芯O形圈密封不嚴(yán)。②穩(wěn)壓膜片閥門關(guān)閉不嚴(yán)。③一級進(jìn)口密封不嚴(yán)。（9）故障現(xiàn)象：CNG消耗量增大。可能原因：①空氣濾清器過臟。②火花塞老化。③分缸線老化。④氧傳感器信號不正確。⑤高壓管線堵塞。⑥低壓管線破損導(dǎo)致漏氣。⑦高頻電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷

（10）故障現(xiàn)象：排放不合格。可能原因：①氧傳感器信號不正確。②控制器搭鐵線搭鐵不良。③火花塞老化或使用非原廠配件。④分缸線老化或使用非原廠配件。⑤高壓管線堵塞。⑥高頻電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)。⑦三元催化器轉(zhuǎn)化效率下降。（11）故障現(xiàn)象：燃料儲量顯示不準(zhǔn)。可能原因：①壓力傳感器信號線接觸不良。②壓力傳感器搭鐵線接觸不良。③傳感器指針與外殼磨蹭（發(fā)卡）。④液位（壓力）傳感器損壞。⑤傳感器與壓力表相對角度不準(zhǔn)。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷

（12）故障現(xiàn)象：無法充裝CNG?？赡茉颍孩賰馄块y手動截止閥關(guān)閉。②充氣管路堵塞。③充氣閥故障。④加氣站充裝壓力不夠。（13）故障現(xiàn)象：行駛中熄火、自動轉(zhuǎn)油?？赡茉颍孩匐娫淳€接觸不良。②系統(tǒng)搭鐵線接觸不良。③控制器至轉(zhuǎn)換開關(guān)連線插接不良。④高壓線、火花塞漏電干擾系統(tǒng)。⑤儲氣瓶氣體壓力過低。⑥減壓器出口壓力過低。⑦使用副廠火花塞。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷

（14）故障現(xiàn)象：轉(zhuǎn)換開關(guān)顯示燒氣實際在燒油?？赡茉颍孩贉p壓器電磁閥線圈損壞（短路）。②減壓器電磁閥線圈控制線對地短路。③系統(tǒng)控制器損壞。（15）故障現(xiàn)象：減壓器發(fā)響。可能原因：①減壓器內(nèi)部膜片正常振動。②輔助調(diào)節(jié)閥芯與輔助調(diào)節(jié)壓帽摩擦出聲。③高壓柱塞與高壓柱塞座摩擦出聲。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷2．捷達(dá)CNG儲氣瓶的拆卸與安裝1）儲氣瓶的拆卸（1）拆卸高壓鋼管。松開波紋管卡箍，退下波紋管，儲氣瓶的安裝位置如圖5-2-10所示。擰松儲氣瓶閥與高壓鋼管連接的連接螺母、密封雙錐，拔下高壓鋼管。圖5-2-10儲氣瓶安裝位置任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷（2）分別擰下連接鋼帶和儲氣瓶支架連接件的兩個M8×70螺栓上的螺母，取下螺栓，松開鋼帶，即可取出儲氣瓶（注意檢查儲氣瓶與儲氣瓶支架和連接鋼帶間的柔性膠墊，必要時更換）。注意：拆卸儲氣瓶前必須先關(guān)閉儲氣瓶上的手動截止閥門，燃盡高壓管路內(nèi)剩余的氣體料（見減壓器拆卸部分），然后拆卸與儲氣瓶閥門相連的高壓鋼管。拆卸地點及周圍嚴(yán)禁煙火。2）儲氣瓶的安裝將儲氣瓶裝入儲氣瓶支架，注意儲氣瓶的位置和方向；綁好鋼帶，用兩個M8×70的螺栓緊固好鋼帶（緊固力矩為10N·m）。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷學(xué)習(xí)測試1．填空題（1）燃?xì)馄囍饕衉_____汽車、______汽車、______汽車和______汽車。（2）CNG汽車燃料供給系統(tǒng)的總體主要由______、充氣閥、______、減壓閥、混合器部件、壓力表、______等組成。（3）天然氣與空氣在______內(nèi)充分混合，進(jìn)入發(fā)動機(jī)缸內(nèi)，經(jīng)______點燃進(jìn)行燃燒。（4）高壓燃料切斷閥的作用是及時______或______燃料供給。（5）電控調(diào)壓器是一個電子控制的______，在它的內(nèi)部有一個由微處理器控制的大功率的高速電動機(jī)。任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷2．判斷題（1）壓縮天然氣汽車一般是在傳統(tǒng)汽油汽車上改裝而成的，只是燃料供給系統(tǒng)有所不同。（）（2）高壓燃料切斷閥進(jìn)氣口自帶濾芯，維護(hù)時可用干凈的機(jī)油浸泡。（）（3）混合器將天然氣和中冷后的空氣充分混合，使燃燒更充分，并降低NOX排放和排氣溫度。（）（4）CNG汽車電控模塊功能與傳統(tǒng)汽車類似。（）（5）CNG汽車系統(tǒng)斷電（轉(zhuǎn)換開關(guān)無顯示）最可能的原因是電源方面的故障。（）任務(wù)2燃?xì)忸惼囋砼c維護(hù)診斷3．不定項選擇題（1）CNG燃?xì)馄噭恿ο到y(tǒng)主要由（）組成。A．燃料供給系統(tǒng)B．電控系統(tǒng)C．儲氣瓶D．變頻器（2）高壓的壓縮天然氣從儲氣瓶出來，經(jīng)過天然氣濾清器過濾后，經(jīng)高壓電磁閥進(jìn)入（）部件。A．高壓減壓器B．穩(wěn)壓器C．電子節(jié)氣門D．燃燒室（3）（）用于及時切斷或恢復(fù)燃料供給。A．高壓燃料切斷閥B．穩(wěn)壓器C．過濾器D．高壓電磁閥（4）混合器的作用是（）。A．將天然氣和空氣混合B．將天然氣與汽油混合C．將汽油與空氣混合D．將電池電流與發(fā)電機(jī)電流混合（5）當(dāng)CNG燃?xì)廛嚦霈F(xiàn)油氣混燒現(xiàn)象時，可能的原因有（）。A．控制器內(nèi)部故障B．汽油噴油器關(guān)閉不嚴(yán)C．過濾器損壞D．電壓不足任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用提出任務(wù)

作為新能源汽車專業(yè)的學(xué)生，除了我們學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，你知道還有哪些新能源汽車嗎？

查詢資料，檢索看看市場上還有哪些其他類型的新能源汽車，任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用任務(wù)要求知識要求1．能夠描述低速電動汽車的特點與結(jié)構(gòu)；2．能夠描述超級電容的原理與汽車上的運用。能力要求能夠查找其他類型新能源汽車，并掌握其結(jié)構(gòu)原理。任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用相關(guān)知識

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源，綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的汽車。

新能源汽車包括：混合動力汽車（HEV）、純低速電動汽車（BEV）、燃料電池汽車（FCEV）、氫發(fā)動機(jī)汽車以及燃?xì)馄?、醇醚汽車等。除了上面項目中介紹以及被市場接受并獲得一定程度應(yīng)用的新能源汽車外，如低速電動汽車和超級電容汽車等，目前也在局部地區(qū)獲得了成熟運用。下面的任務(wù)，將簡要介紹低速電動汽車及超級電容的原理與汽車上的應(yīng)用。任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用1．低速電動汽車低速電動汽車與普通高速電動汽車相比，成本較為合理、使用經(jīng)濟(jì)、使用便利、技術(shù)適用和市場成熟，具有明顯的優(yōu)勢，低速電動汽車優(yōu)點見表5-3-1。任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用低速電動汽車（圖5-3-1）的售價為2萬～5萬元，即使沒有政府的財政補(bǔ)貼也可以快速普及推廣。低速電動汽車百公里耗電量可控制在15kW·h以下，每公里用電成本極低，大都配套鉛酸電池，雖然使用壽命相對較短，但報廢后可折價回收，從全生命周期考慮，折舊成本仍低于鋰離子電池等高性能動力電池。圖5-3-1低速電動汽車任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用

低速電動汽車易于駕駛操縱，適合退休老年人群、家庭婦女等特殊人群使用；結(jié)構(gòu)簡單、易于維修；對充電基礎(chǔ)設(shè)施要求不高，停放、充電較為方便。低速電動汽車主要使用免維護(hù)鉛酸電池和低功率的驅(qū)動電機(jī)，產(chǎn)品技術(shù)相當(dāng)成熟，盡管低速電動汽車的優(yōu)點顯而易見，但目前的典型產(chǎn)品自身也存在一些明顯的缺點，不容忽視（表5-3-2）。低速電動汽車質(zhì)量可靠性和污染可控性一般，在使用舒適性和安全保障性等方面與高速電動汽車還存在較大的差距。任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用

動力傳動系統(tǒng)是低速電動汽車最主要的系統(tǒng)，低速電動汽車運行性能的好壞主要是由其動力傳動系統(tǒng)的性能決定的。低速電動汽車動力傳動系統(tǒng)由蓄電池、控制器、電機(jī)、變速器、主減速器等組成。電機(jī)控制器接受從加速踏板（相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)汽車的節(jié)氣門）、制動踏板和PRND（停車、倒車、空擋、前進(jìn)）控制按鍵的輸出信號，控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，通過減速器、傳動軸、差速器、半軸等機(jī)械傳動裝置驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)。車輛減速時，電機(jī)對車輛前進(jìn)起制動作用，這時電機(jī)處于發(fā)電機(jī)制動的運動狀態(tài)，給蓄電池充電，也就是所謂的再生制動。動力傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖5-3-2所示。任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用圖5-3-2低速電動汽車主要結(jié)構(gòu)任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用1）蓄電池電池是低速電動汽車的動力源，是能量的存儲裝置。低速電動汽車使用的電池從成本角度考慮，主要選用鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)如圖5-3-3所示。鉛酸蓄電池是由正負(fù)極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等部分組成。極板是鉛酸蓄電池的核心部件，正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海面狀純鉛。隔板是隔離正、負(fù)極板，防止短路；作為電解液的載體，能夠吸收大量的電解液，起到促進(jìn)離子良好擴(kuò)散的作用；它還是正極板產(chǎn)生的氧氣到達(dá)負(fù)極板的“通道”，以順利建立氧循環(huán)，減少水的損失。電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成，主要作用是參與電化學(xué)反應(yīng)，是鉛酸蓄電池的活性物質(zhì)之一。電池槽中裝入一定密度的電解液后，由于電化學(xué)反應(yīng)，正、負(fù)極板間會產(chǎn)生約為2.1V的電動勢。溢氣閥位于電池頂部，起到安全、密封、防暴等作用。任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用圖5-3-3鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)圖任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用

鉛酸蓄電池使用時，把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的過程稱為放電。在實用后，借助于直流電在電池內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，把電池變?yōu)榛瘜W(xué)能儲蓄起來，這種蓄電池過程稱為充電。鉛酸蓄電池是酸性蓄電池，其化學(xué)反應(yīng)式為：任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用2）電機(jī)電機(jī)是低速電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的核心部件，其性能的好壞直接影響低速電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的性能，特別是影響低速電動汽車的最高車速、加速性能及爬坡性能等，因此，在開發(fā)低速電動汽車之前初步確定電機(jī)類型及其參數(shù)而對電機(jī)進(jìn)行選擇是至關(guān)重要的。現(xiàn)有大多數(shù)低速電動汽車采用有刷直流電機(jī)或無刷直流電機(jī)，很少有采用交流電機(jī)的，原因主要在于成本。（1）直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)。直流電機(jī)由定子與轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙稱為氣隙，如圖5-3-4所示。直流電機(jī)定子部分主要是由主磁極、機(jī)座、換向極和電刷裝置等組成，轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器等。任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用圖5-3-4直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用（2）直流電動機(jī)的工作原理。圖5-3-5所示為直流電機(jī)的工作原理示意圖。圖中，定子有一對N、S極，電樞繞組的末端分別接到兩個換向片上，正、負(fù)電刷A和B分別與兩個換向片接觸。圖5-3-5直流電機(jī)的工作原理示意圖任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用

如果給兩個電刷加上直流電源，有直流電從電刷流入，經(jīng)過線圈，從另一電刷中流出。根據(jù)磁力定律，兩端導(dǎo)體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動。如果第一個電刷與另一個換向片接觸，電流流動方向與原來相反，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動，這就是直流電動機(jī)的工作原理。

外加的直流電源是直流的，但由于和電刷和換向片的作用，在線圈中流過的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用（3）無刷直流電機(jī)。無刷直流電機(jī)是用電子換向裝置代替了有刷直流電機(jī)的機(jī)械換向裝置，保留了有刷直流電機(jī)寬闊而平滑的優(yōu)良調(diào)速性能，克服了有刷直流電機(jī)機(jī)械換向帶來的一系列的缺點，體積小、質(zhì)量輕、可制成各種形狀、高效率、高轉(zhuǎn)矩、高精度、數(shù)字式控制，是最理想的電機(jī)之一。

圖5-3-6所示為無刷直流電機(jī)的工作原理。圖5-3-6無刷直流電機(jī)的工作原理任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用3）控制器純低速電動汽車控制器相當(dāng)于汽車的大腦，它在汽車行駛過程中執(zhí)行多項任務(wù)，包括以下功能：（1）接收、處理駕駛?cè)说鸟{駛操作指令，并向各個部件控制器發(fā)送控制指令，使車輛按駕駛?cè)似谕旭?。?）接收處理各個零部件信息，結(jié)合能源管理單元提供當(dāng)前的能源狀況信息。（3）對整車具有保護(hù)功能，視故障的類別對整車進(jìn)行分級保護(hù)，緊急情況下可以關(guān)掉發(fā)電機(jī)。任務(wù)3其他新能源汽車原理與應(yīng)用2．超級電容及汽車上的應(yīng)用超級電容是一種電化學(xué)裝置，是介于電池和普