電動汽車故障診斷與分析畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）系部：車輛工程系專業(yè)：汽車檢測與維修題目：電動汽車故障診斷與分析2013年5月

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要電動汽車的出現(xiàn)對解決當(dāng)今世界能源危機(jī)問題和環(huán)保有很大的幫助。而且低碳環(huán)保的概念正成為主流思想，所以在可以預(yù)見的未來電動汽車必將成為大勢。電動汽車的出現(xiàn)對解決當(dāng)今世界能源危機(jī)問題和環(huán)保有很大的幫助。而且低碳環(huán)保的概念正成為主流思想，所以在可以預(yù)見的未來電動汽車必將成為大勢。對此本文對電動汽車的發(fā)展史進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，并闡述了增程式電動汽車的定義、原理、特點(diǎn)以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。著重對電動汽車常見的故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析并對出現(xiàn)的故障給出了解決方案，并且給出了對于電動汽車日常保養(yǎng)的一些建議。關(guān)鍵詞：電動汽車故障檢測故障維修原理畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要Title：Title：ElectricautomotivefaultdiagnosisandanalysisAbstract：Theworld'senergycrisisandenvironmentalprotectionareofgreathelp.Andtheconceptoflow-carbonenvironmentalprotectionisbecomingmainstreamthinking,sointheforeseeablefutureelectricvehicleswillbecomemainstream. Thisarticleonthehistoryofthedevelopmentofelectricvehiclesforamoredetaileddescription,andexpoundedthedefinitionofelectricvehiclesbytheprogram,principles,characteristicsandsystemdesign.Focusesonelectriccarscommonsymptomswereanalyzedandfailuresgivesasolution.Forelectricvehicles,andgivessomesuggestionsforroutinemaintenance.Keyword:Electriccarsfaultdetectbreakdownmaintenanceprinciple目錄TOC\o"1-3"\u1緒論 11.1電動汽車的發(fā)展史 11.2燃油汽車與純電動汽車的優(yōu)缺點(diǎn) 21.3國內(nèi)現(xiàn)狀 51.4國外現(xiàn)狀 72電動汽車動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 92.1電動汽車概論 92.1.1增程式電動汽車的定義 92.1.2增程式電動汽車的工作原理 92.1.3增程式電動汽車的工作特點(diǎn) 92.2電動汽車動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 102.2.1電動汽車的基本結(jié)構(gòu) 102.2.2電驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式 122.2.3儲能裝置的結(jié)構(gòu)形式 132.2.4帶增程器的結(jié)構(gòu)形式 143電動汽車的故障診斷 163.1汽車故障診斷定義 163.2電動汽車故障診斷基本流程 164電動汽車常見故障分析 174.1整車沒電產(chǎn)生的原因 174.2充電機(jī)不充電的原因 174.3局部過熱及抖動的原因 174.4電動機(jī)異響的原因 174.5剎車效果不靈的原因 185電動汽車使用常識及保養(yǎng) 195.1電動汽車使用常識 195.1.1電動汽車怎樣充電 195.1.2影響電池壽命的因素 195.2保養(yǎng)錦囊 19結(jié)論 22致謝 22參考文獻(xiàn) 24常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 PAGE251緒論1.1電動汽車的發(fā)展史自1886年第一輛內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車誕生，經(jīng)過100多年的發(fā)展，汽車生產(chǎn)技術(shù)越來越先進(jìn)，汽車性能越來越完善，汽車工業(yè)已成為世界各國的支柱產(chǎn)業(yè)。汽車工業(yè)的發(fā)展涉及許多產(chǎn)業(yè)部門，帶動了石油化工、鋼鐵冶金、有色金屬材料、橡膠工業(yè)、電子工業(yè)、紡織工業(yè)、機(jī)器制造工業(yè)等的發(fā)展，并促進(jìn)城市的市政建設(shè)以及與汽車相關(guān)的第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，極大的推動了世界經(jīng)濟(jì)前進(jìn)。汽車誕生之初，只是作為有錢人的消遣、娛樂工具，市場有限，產(chǎn)量不高。1905年歐洲汽車產(chǎn)量僅3.7萬輛，當(dāng)年全世界汽車產(chǎn)量共有6.2萬輛。1902年美國人福特提出要使汽車成為人們的生活必須品，并采用先進(jìn)的技術(shù)與生產(chǎn)方式，引入標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化，采用流水線生產(chǎn)。使汽車工業(yè)得到快速發(fā)展，這是汽車工業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重大突破。1920年美國的汽車產(chǎn)量達(dá)到了120萬輛。1950年全世界汽車產(chǎn)量為1000萬輛，保有量為6900萬輛。到20世紀(jì)70年代，生產(chǎn)汽車的技術(shù)愈來愈完善，美國、歐洲各國及日本先后形成了年產(chǎn)1000萬輛以上的生產(chǎn)規(guī)模。1988年全世界汽車產(chǎn)量增加到4800萬輛，保有量5.37億輛。到20世紀(jì)90年代中期，全世界每年汽車產(chǎn)量保持在4700～4900萬輛，保有量超過了6億輛，其中七八成是小轎車。新中國的汽車工業(yè)經(jīng)歷了從無到有的發(fā)展歷程。特別是在最近的十年里，我國汽車工業(yè)處于快速發(fā)展的階段，汽車的產(chǎn)量和保有量大步攀升。1994年的汽車產(chǎn)量達(dá)到了138萬輛，汽車保有量為1000萬輛。2002年中國汽車產(chǎn)量達(dá)到了325萬輛，2003年汽車產(chǎn)量超過了400萬輛。2004年汽車產(chǎn)量超過500萬輛，2010年中國汽車產(chǎn)量達(dá)到1500萬輛。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，轎車將成為我國居民消費(fèi)的主要商品之一。中國汽車工業(yè)將面臨一個(gè)快速發(fā)展的機(jī)遇。轎車進(jìn)入家庭已經(jīng)是不爭的事實(shí)。汽車工業(yè)推動世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展、給人民生活帶來便利的同時(shí)，也引發(fā)了世界范圍的能源危機(jī)和環(huán)境問題。汽車在大量的消耗地球上有限的石油資源。美國每天消耗的石油有2/3用于交通運(yùn)輸，其中一半用于轎車、輕型貨車和廂式貨車上。根據(jù)1976年倫敦國際會議估計(jì)，當(dāng)時(shí)己探明的剩余的可開采儲量不足1000億噸。1991年探明的儲量為1350億噸，1994年全球已探明的石油總儲量為1428億噸。1980年以來全世界每年石油產(chǎn)量在30億噸左右，在未來的50年內(nèi)世界石油資源將消耗殆盡。這就意味著以廉價(jià)石油作為能源的汽車總有一天會被淘汰。燃油汽車同時(shí)也在嚴(yán)重的污染地球的自然環(huán)境。我國環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，汽車尾氣排放是城市大氣污染的主要來源之一。北京市機(jī)動車尾氣排放對大氣污染物中的分擔(dān)率分別為63%，73.5%和46%；上海市更為嚴(yán)重，分別為86%、96%和56%；廣州、天津、重慶等許多大中型城市也有類似情況。目前世界上空氣污染最嚴(yán)重的10個(gè)城市中有7個(gè)在中國。顯然，進(jìn)一步使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展汽車工業(yè)將會給我國的能源安全和保護(hù)環(huán)境造成巨大壓力1.2燃油汽車與純電動汽車的優(yōu)缺點(diǎn)以汽油或柴油為燃料的汽車具有很高的能量密度和功率密度的優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)汽車仍存在許多缺點(diǎn)：a)由于發(fā)動機(jī)自身其有調(diào)速范圍窄的特點(diǎn)，使得汽車需要裝上復(fù)雜的變速箱，這帶來了傳動損失和不靈活的缺點(diǎn)。b)為了在有限的檔位情況下滿足加速和爬坡的功率需求，往往需要增加發(fā)動機(jī)的尺寸。c)目前的汽車在部分載荷與接近滿載的最優(yōu)工作點(diǎn)處工作時(shí)的比油耗有很大不同。發(fā)動機(jī)由于尺寸過大，其運(yùn)行對的工作點(diǎn)偏離最優(yōu)工作點(diǎn)，故工作效率低。而純電動汽車具有傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車所不具備的理想的傳動優(yōu)點(diǎn)。純電動汽車運(yùn)行無污染；其傳動效率明顯比傳統(tǒng)燃油汽車高。而且它可以回收大部分通常在制動過程中損失的動能。牽引電機(jī)所固有的靈活的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩特性使得電機(jī)能在其轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩邊界內(nèi)的任何區(qū)域工作，這使得電機(jī)通?？刹恍枰郊幼兯傧洹Ｊ偷难苌?、汽油和柴油無疑是燃油汽車的唯一燃料，我們目前的運(yùn)輸和交通工具的能源主要依賴石油。但是，按目前的開采和消耗速度，全世界范圍內(nèi)的石油資源將僅夠維持30年。而電能可由熱能、核能、水能、潮汐能、波浪能、風(fēng)能、地?zé)崮?、太陽能、化學(xué)能和生物能等產(chǎn)生，具有廣泛的多樣性如圖1所示。熱能是通過燃燒礦物燃料產(chǎn)生熱量，利用此熱量加熱水形成水蒸氣，用水蒸氣驅(qū)動氣輪機(jī)最終產(chǎn)生電能。熱能發(fā)電常用的三種礦物燃料是煤、石油和天然氣。其中煤占全世界礦物燃料儲藏量的91％，而石油和天然氣分別只有4％和5％。目前可開采的煤，其儲藏量超過一萬億噸，足夠維持200多年。世界煤的產(chǎn)量是每年46億噸，其中70％的煤用來發(fā)電，世界40％的發(fā)電量是由煤產(chǎn)生的。因此，用煤來產(chǎn)生電動汽車所需的電能不僅具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢．而且能大大減輕交通運(yùn)輸對石油的依賴性。圖1多樣化的電動汽車能源圖1多樣化的電動汽車能源核能發(fā)電與熱能發(fā)電類似，但其熱量是由核反應(yīng)產(chǎn)生的。1996年，核電廠提供的電能是有核國家全國發(fā)電量的25％，世界總發(fā)電量的17％。水力發(fā)電基于水從高處流向低處時(shí)，勢能轉(zhuǎn)化為動能驅(qū)動水輪機(jī)，最后產(chǎn)生電能。水力發(fā)電是清潔的，不會產(chǎn)生排放物和溫室氣體，也不會留下廢棄物。水力發(fā)電的成本只有礦物燃料或核能發(fā)電成本的三分之一。潮汐發(fā)電是已發(fā)現(xiàn)的利用海洋能量的最好的技術(shù)。世界所有潛在的潮汐能估計(jì)有64GW，這種能源不會枯竭，而且也無污染。波浪能與潮汐能相似，也是一種海洋能源，它利用了風(fēng)與海洋表面相互作用而形成的波浪。據(jù)估計(jì)沿加利福尼亞海岸的波浪能是4～10MW/km。該技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段。風(fēng)能發(fā)電既經(jīng)濟(jì)且無污染，據(jù)估計(jì)所有潛在的風(fēng)能占全球電力需求的20％。目前德國擁有的風(fēng)力發(fā)電容最超過了1300MW，丹麥至少1000MW，美國已經(jīng)建成了世界上最大的風(fēng)力發(fā)電站，總發(fā)電容量為35MW。地?zé)崮苁堑厍騼?nèi)部包含的熱能，如地?zé)崴釟?、溫泉和火山等，這些是可以回收并有效利用的能量。美國能提供世界上最多的地?zé)岚l(fā)電量，超過2700MW。太陽能發(fā)電一般分為兩種；太陽熱和光電。目前美國商用太陽熱能發(fā)電廠的發(fā)電量超過350MW。光電發(fā)電是直接將太陽光子轉(zhuǎn)化為電能，世界上最大的太陽光電發(fā)電廠在意大利，其發(fā)電容量是3.3MW?；瘜W(xué)能發(fā)電一般是基于燃料電池技術(shù)，將燃料與氧化合產(chǎn)生電能和水。現(xiàn)在最適合于化學(xué)能發(fā)電一般是基于燃料電池技術(shù)，將燃料與氧化合產(chǎn)生電能和水?，F(xiàn)在最適合于電動汽車的車載燃料電池是SPFC，其最大功率等級為l000kW。生物能是由木柴、農(nóng)作物殘?jiān)?、動物糞便、木炭和其它衍生燃料產(chǎn)生的。生物能可以替代傳統(tǒng)的礦物燃料進(jìn)行發(fā)電。綜上所述，電能可以用多種不同的發(fā)電技術(shù)獲得。電能在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用可以解決目前過分依賴石油的問題。純電動汽車在運(yùn)行過程中的有害排放物為零?？紤]到為電動汽車產(chǎn)生電力的發(fā)電廠的排放物，在全球范圍內(nèi)，由電動汽車產(chǎn)生的有害排放物仍然比燃油汽車少得多。然而，純電動汽車也其有以下的缺點(diǎn)：a）低的電池能量密度。汽油的能量密度是12000Wh/kg，而目前的鉛酸電池的能量密度不足40Wh/kg。近年來其他類型的電池，如：鎳氫電池，鋰離子電池等的開發(fā)雖然有進(jìn)展，但它們不同程度的在價(jià)格、性能、工藝等方面欠成熟，近期無法大批進(jìn)入市場。b）過重的電池組。雖然在車身設(shè)計(jì)方面采取了減輕整車質(zhì)量的技術(shù)，但是電池組過重的自身質(zhì)量會使一部電動汽車的總質(zhì)量較同樣大小的內(nèi)燃機(jī)汽車高出20％～30％。c）有限的續(xù)駛里程與汽車的動力性能。電池的能量密度低，電池組的質(zhì)量大，因此即使電動汽車動力系統(tǒng)的效率很高，其續(xù)駛里程和動力性能無法達(dá)到當(dāng)前燃油汽車的水平。d）電池組昂貴的價(jià)格和有限的壽命。一部載容量20人的輕型電動客車電池組的價(jià)格高達(dá)2萬元人民幣，而在內(nèi)燃機(jī)中油箱的成本不過幾百元；以現(xiàn)有的電池循環(huán)使用壽命計(jì)算，電動汽車行駛4萬公里后就需要更換電池，這個(gè)運(yùn)行成本是難以接受的。e)汽車附件的使用受到限制。由于電動汽車所攜帶的電能有限，所以在車上對電能的使用必須注意節(jié)省，車內(nèi)空調(diào)和暖風(fēng)的選用必須充分考慮其對汽車?yán)m(xù)駛里程的影響。除此之外，動力轉(zhuǎn)向、真空助力器、主動懸架以及其他一些車載電器的使用也受到限制。因而電動汽車上乘員的舒適性受到影響。由此可見，純電動汽車在商業(yè)上的成功強(qiáng)烈依賴先進(jìn)電池的發(fā)展。然而，電池在過去幾十年的發(fā)展中，性能和價(jià)格還沒有取得重大突破。因此，純電動汽車的發(fā)展在目前沒有達(dá)到預(yù)期的目的。這為增程式電動汽車的發(fā)展提供了契機(jī)，它保留了內(nèi)燃機(jī)和電驅(qū)動兩者的優(yōu)點(diǎn)，淡化了兩者的缺點(diǎn)。成為一種理想的環(huán)保汽車過渡產(chǎn)品。表1顯示了對純電動汽車、燃料電池汽車、增程式電動汽車和內(nèi)燃機(jī)汽車的比較，可見，目前階段開發(fā)增程式電動汽車是緩解環(huán)境和能源危機(jī)的較好選擇。電動汽車具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢。目前電動汽車技術(shù)的研發(fā)已成為各國政府和汽車行業(yè)的熱點(diǎn)。電動汽車指全部或部分用電能驅(qū)動電動機(jī)作為動力系統(tǒng)的汽車。它包括燃料電池電動汽車（FCEV）、混合動力電動汽車（HEV）和純電動汽車（BEV）3種類型。其中純電動汽車（BatteryElectricVehicle）發(fā)展時(shí)間最長，曾被全球汽車企業(yè)廣泛看好，從20世紀(jì)70年代至今，可以說比其他類型電動汽車的發(fā)展時(shí)間都長，經(jīng)驗(yàn)也豐富，開發(fā)成本也較低。但由于目前蓄電池儲能有限，純電動汽車存在一次充電后續(xù)駛里程短的問題?？紤]采用在純電動汽車上加裝一個(gè)增程器（Range-Extender）的方法來增加純電動汽車的續(xù)駛里程。增程式電動車（ExtendedRangeElectricVehicle，也有人稱為RangeExtendedElectricVehicle）與純電動汽車一樣，都是由且僅由電動機(jī)驅(qū)動的電動汽車。增程式電動車是在純電動汽車的基礎(chǔ)上追加增程器，通過增程器向車輛輸入額外的能量使純電動車車主能夠免于經(jīng)常停車充電的一種電動汽車。如表1：表1不同動力源汽車比較項(xiàng)目純電動汽車燃料電池汽車增程式電動汽車內(nèi)燃機(jī)汽車尾氣排放無無少量多能源來源廣較窄廣窄能量轉(zhuǎn)換率高高適中窄高效工況區(qū)范圍寬寬適中窄能量回收有有有無行駛里程短適中較長長1.3國內(nèi)現(xiàn)狀在當(dāng)前全球汽車工業(yè)面臨金融危機(jī)和能源環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)的情況下，發(fā)展電動汽車，實(shí)現(xiàn)汽車能源動力系統(tǒng)的電氣化，推動傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國際上已經(jīng)形成了廣泛共識。目前，我國已出臺許多政策，扶持和引導(dǎo)電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，政府意欲加速提高國內(nèi)電動車產(chǎn)業(yè)的競爭力，縮短成熟期，實(shí)現(xiàn)對國外汽車工業(yè)的“彎道超車”。電動汽車的發(fā)展步入關(guān)鍵時(shí)期，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存?！鞍宋濉逼陂g發(fā)展?fàn)顩r：電動汽車作為“明日汽車之星”，在我國早已引起了關(guān)注，“八五”期間政府已把電動車技術(shù)研究列入“八五”科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目。1989年初試制成功以日產(chǎn)“陽光”牌小轎車為基礎(chǔ)的四座電動車，車速只有30km/h。1991年試制成功“葉豐”牌五座混合驅(qū)動型電動轎車，該車使用11.9kw汽油機(jī)和鉛酸電池驅(qū)動12kW直流電動機(jī)，最高車速82km/h，一次充電續(xù)駛里程為202km。1993年7月，首次使用鎳鎘、鎳氫電池的電動車，最高車速達(dá)100km/h，一次充電續(xù)駛里程為200km，汽車性能有了較大進(jìn)步。1995年上海國際汽車工業(yè)展覽會上，首次集中展出了我國研制的最新水平電動汽車?！熬盼濉庇?jì)劃期間發(fā)展?fàn)顩r：1996年在北京國際電動汽車展覽會上，展出了我國研制的YW6120DD大型電動客車。采用三相感應(yīng)電動機(jī)，電動機(jī)額定功率為150kW，最大功率為172kW，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到13000r/min，最高車速為90km/h，加速度(0～40km/h)時(shí)間為20s，續(xù)駛里程達(dá)到150km。1999年國際電動汽車研討會(EVS)年會在北京召開，同年科技部、國家環(huán)?？偩?、國家計(jì)委、國家經(jīng)貿(mào)委、國家機(jī)械工業(yè)局、公安部和交通部等13個(gè)部門聯(lián)合發(fā)起“空氣凈化工程一一清潔汽車行動”計(jì)劃，2001年4月北京還成功舉辦了第三屆北京國際電動汽車暨清潔燃料汽車和汽車環(huán)保研討會，2002年7月，北京公交線上兩輛混合動力電動汽車開始運(yùn)營，此外，北京還是世界上擁有天然氣汽車最多的城市之一，我國其它城市也高度重視電動汽車的發(fā)展，如武漢就被科技部批準(zhǔn)為我國電動汽車研發(fā)試驗(yàn)基地?！笆濉庇?jì)劃對發(fā)展電動汽車的規(guī)劃：科技部在“十五”國家863計(jì)劃中特別設(shè)立電動汽車重大專項(xiàng)，將投入24億元人民幣，動員全國有關(guān)專業(yè)的技術(shù)力量協(xié)助攻關(guān)。明確提出將研究重點(diǎn)放在電動汽車整車配置設(shè)計(jì)與通用控制平臺、電動汽車多能源動力總成、電動汽車新型電機(jī)與驅(qū)動系統(tǒng)、電動汽車動力電池及其智能管理系統(tǒng)、電動轉(zhuǎn)向控制及其控制系統(tǒng)、電動汽車電驅(qū)制動器及控制系統(tǒng)的研制上。2001年10月，國家投入8.8億元的電動汽車專項(xiàng)基眾正式啟動，內(nèi)容分5部分：燃料電池汽車技術(shù)、混合動力電動汽車技術(shù)、純電動汽車技術(shù)、電動汽車共性技術(shù)研究，以及推動電動汽車發(fā)展的運(yùn)行機(jī)制、相關(guān)政策、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)的研究。“十一五”計(jì)劃對發(fā)展電動汽車的規(guī)劃：圍繞863計(jì)劃電動汽車重大科技項(xiàng)目成果的轉(zhuǎn)化，財(cái)政部、科技部聯(lián)合下文，創(chuàng)造性地建立了電動汽車科技成果示范推廣補(bǔ)助的“財(cái)政—科技聯(lián)動”新機(jī)制；由4部委聯(lián)合推動實(shí)施“十城千輛”節(jié)能與新能源汽車示范推廣工程。中央財(cái)政投入‘十城千輛’工程節(jié)能與新能源汽車科技成果轉(zhuǎn)化購車補(bǔ)貼資金已超過22億元，帶動社會電動汽車整車、關(guān)鍵零部件及充電基礎(chǔ)設(shè)施全產(chǎn)業(yè)鏈投入百億元以上。以科技為先導(dǎo)，行業(yè)產(chǎn)業(yè)和地方強(qiáng)勢跟進(jìn)，我國新能源汽車戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢?！笆濉庇?jì)劃對發(fā)展電動汽車的規(guī)劃：在由中國汽車工業(yè)協(xié)會與世界汽車組織共同舉辦的全球汽車界領(lǐng)袖盛會“2011OICA中國論壇”上，張志宏指出，發(fā)展電動汽車是中國汽車工業(yè)應(yīng)對能源環(huán)境、保持可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑，是中國培育戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要選擇。根據(jù)各大汽車公司發(fā)布的產(chǎn)品計(jì)劃，未來兩年將有更多的電動汽車產(chǎn)品推向市場?！暗侥壳盀橹?，25個(gè)試點(diǎn)城市共推廣各類節(jié)能汽車超過一萬輛，累計(jì)運(yùn)行里程超過2.5萬公里，已建成充電站51座，換電站9座，充電樁2000多個(gè)，基本滿足現(xiàn)有示范車輛運(yùn)行的需要，標(biāo)志著中國電動汽車科研研發(fā)與財(cái)稅政策相結(jié)合向產(chǎn)業(yè)化邁出關(guān)鍵的一步。”汽車為人類社會帶來了很大的便利，已成為人類杜會日常生活不可或缺的交通工具。但是，在全球汽車工業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)也帶來了兩個(gè)極其嚴(yán)重的負(fù)面效應(yīng)：一是石油能源危機(jī)；二是環(huán)境污染加劇。汽車工業(yè)的發(fā)展受到了能源、環(huán)境等因素的嚴(yán)峻考驗(yàn)與挑戰(zhàn)。各國政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動汽車是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染兩大難題的最佳途徑。但是由于目前階段充電站建設(shè)的限制，純電動汽車受到續(xù)駛里程的制約，難以得到市場的認(rèn)可。國家鼓勵(lì)發(fā)展電動汽車，而增程式電動汽車是電動汽車的重要研究方向之一。1.4國外現(xiàn)狀電動汽車的歷史可以追溯到20世紀(jì)初。甚至在內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車發(fā)明后的一段時(shí)間里，電動汽車仍然十分流行。但是隨著汽油的降價(jià)和啟動電機(jī)發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車統(tǒng)治了交通運(yùn)輸市場近100年。隨著近年來的能源危機(jī)和越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)要求，電動汽車再次成為研究的熱點(diǎn)。在美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家，電動汽車已開始進(jìn)入實(shí)用化階段。由于高新技術(shù)發(fā)展的推動和政府對汽車排放越來越苛刻的要求，各大汽車公司投入了大量的人力、物力和財(cái)力用于電動汽車開發(fā)，不斷推出自己的新產(chǎn)品。美國：1991年美國3大汽車公司簽定協(xié)議，臺作研究電動汽車用先進(jìn)電池，成立先進(jìn)電池聯(lián)合體，同年7月美國電力研究院參加了美國先進(jìn)電池聯(lián)合體。1992年美國電力研究院、克萊斯勒公司與南加州愛迪生公司共同開發(fā)50輛電動貨車。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，美國1995年有190家電動汽車生產(chǎn)企業(yè)，共有電動汽車2000多輛。到2040年，美國電動汽車保有量有望達(dá)到2.5億輛。屆時(shí)美國輕型車耗油量將減少75%，基本擺脫對進(jìn)口石油的依賴。爭取到2020年，全美擁有電動汽車1400萬輛，近1/4的輕型車為純電動汽車或插入式混合動力汽車。日本：日本政府一直很重視電動汽車的發(fā)展，很早就對電動汽車的發(fā)展做出了具體的布置和計(jì)劃。1991年通產(chǎn)省制定了“第3屆電動汽車普及計(jì)劃”，用于推動電動汽車的普及與應(yīng)用。東京電力公司1988年聯(lián)合日本電池公司共同開發(fā)“Iza”電動汽車，體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)最新技術(shù)水平：空載量1573kg，裝有288V鎳鎘電池，4臺直流無刷電機(jī)，輸出功率為100kW，最高車速176km/h，每次充電后可以40km/h行駛548km。日產(chǎn)公司研制成功薄而輕的鎳鎘電池，用一組超薄電極配以高濃度溶液，散熱性能好、質(zhì)量輕、充電時(shí)問短，6min可充至40％的額定容量，15min完全充滿。該電池己在日產(chǎn)公司的未來型電動車(FEV)上使用，該車一次充電后，能以72km/h的速度行駛160km。1976～1991年日本犬發(fā)公司生產(chǎn)各種電動車輛6253輛，成為擁有電動面包車生產(chǎn)線的唯一廠家，1993年已生產(chǎn)和銷售1300輛電動面包車。目前，日產(chǎn)汽車公司約在全國設(shè)置了200座充電站，三菱汽車公司約在全國700家店鋪設(shè)置了充電器，兩家公司已經(jīng)達(dá)成協(xié)議，電動汽車可共享設(shè)在全國各地的900座充電設(shè)備，到2020年，政府計(jì)劃設(shè)置5000處充電設(shè)施。歐洲：法國的標(biāo)致一雪鐵龍與雷諾2大汽車公司一直在積極研制電動汽車，1990年J-5和C-25電動貨車投入生產(chǎn)，1995年標(biāo)致106和雪鐵龍AX電動車投入生產(chǎn)。1972年德國歐寶公司開始研制電動汽車，1981年與ABB公司合作改裝電動轎車。20世紀(jì)80年代初期奔馳生產(chǎn)電動大客車。奔馳公司1997年9月，在法蘭克福汽車展覽會上推出一款燃料電漣電動汽車，該車在奔馳A級轎車基礎(chǔ)上改裝而成，裝有燃料轉(zhuǎn)換裝置，可使用甲醇為燃料。1990年意大利菲亞特汽車公司開始生產(chǎn)電動汽車，滿載質(zhì)量為133kg，車速為70km/h，行駛里程為100km。英國匡際汽車設(shè)計(jì)公司(IAO)從1979年開始研制電動汽車。1991年克羅德里蓄電池公司投資建立電動汽車生產(chǎn)集團(tuán)，研制成MOLC3型混合驅(qū)動電動汽車，行程130km。其他國家和地區(qū)如瑞士、瑞典、丹麥、奧地利、捷克、匈牙利、俄羅斯、澳大利亞、墨西哥等都已開展和研制電動汽車。2009年8月19日，德國政府頒布了《國家電動汽車發(fā)展計(jì)劃》，目標(biāo)是到2020年使德國擁有100萬輛電動汽車。以色列ProjectBetterPlace公司將在全國范圍內(nèi)建立一個(gè)擁有50萬個(gè)充電站的巨型充電網(wǎng)絡(luò)。以色列希望通過推廣電動汽車，到2020年削減至少25％的石油進(jìn)口量。2電動汽車動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1電動汽車概論2.1.1增程式電動汽車的定義增程式電動汽車(ExtendedRangeElectricVehicle)是一種特殊的電動汽車，蓄電池和內(nèi)燃機(jī)作為驅(qū)動裝置的動力源，分割了用電與用油的時(shí)間。電能是驅(qū)動增程式電動汽車的主要能源，汽油則是它的備用能源，只有當(dāng)蓄電池電能不足時(shí)，內(nèi)燃機(jī)才開始工作為驅(qū)動裝置提供驅(qū)動力，驅(qū)動車輛繼續(xù)行駛，增加汽車行駛里程，使其能夠到達(dá)可以充電或加油的地點(diǎn)，不會出現(xiàn)拋錨現(xiàn)象，這也是“增程式電動汽車”(ExtendedRangeElectricVehicle)名稱的由來。2.1.2增程式電動汽車的工作原理當(dāng)蓄電池有足夠電量時(shí)，增程式電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的動力全部來源于蓄電池，在一定的行駛距離范圍內(nèi)，增程式電動汽車的行駛完全依靠蓄電池提供時(shí)動力來完成，實(shí)現(xiàn)“零油耗、零排放”，相當(dāng)于使用純電動汽車。而在超出一定行駛距離、蓄電池的能量耗盡的情況下，內(nèi)燃機(jī)就自動接通為增程式電動汽車驅(qū)動組件提供動力，延長它的行駛里程，從而使車輛能夠到達(dá)充電站或加油站。增程式電動汽車的蓄電池和動力推進(jìn)系統(tǒng)經(jīng)過精準(zhǔn)的設(shè)置，可以使車輛在由蓄電池提供足夠的電能的時(shí)候，不需要發(fā)動機(jī)進(jìn)行工作來產(chǎn)生額外的動力。在由蓄電池驅(qū)動車輛時(shí)，可以保證車輛順利實(shí)現(xiàn)加速、最高時(shí)速以及爬坡等各種性能；當(dāng)由內(nèi)燃機(jī)提供動力時(shí)，增程式電動汽車能夠滿足基本的車輛行駛要求。2.1.3增程式電動汽車的工作特點(diǎn)增程式電動汽車主要由蓄電池驅(qū)動，具備純電動汽車的低噪聲、零排放、綜合利用能源、行駛成本低等特點(diǎn)。有的電動汽車工作在純電動模式下，如比亞迪e6是比亞迪最新自主研發(fā)的純電動汽車，具備環(huán)保、節(jié)能、安全和良好的動力，續(xù)駛里程可以達(dá)到400km，為同類車型之冠。但是，如果它在行駛途中蓄電池電能突然耗盡，駕駛者將對此束手無策。而增程式電動汽車有汽油作為備用能源，不依賴于專業(yè)的充電站，駕駛者可以安心從容地駕駛。有的混合動力電動汽車以弱混合的模式工作，如奇瑞A5BSG(BeltDrivenStarterGenerator)是一款具備怠速停機(jī)和啟動功能(STOP—START)的弱混合動力汽車。當(dāng)汽車遇到紅燈或堵車時(shí)，發(fā)動機(jī)暫停工作；當(dāng)車輛識別到駕駛員有起步意圖時(shí)，系統(tǒng)通過BSG系統(tǒng)快速地啟動發(fā)動機(jī)，消除了發(fā)動機(jī)在怠速工作時(shí)的油耗、排放和噪聲?？梢娙趸旌蟿恿ζ囌Ｐ旭倳r(shí)相當(dāng)于普通燃油汽車，而增程式電動汽車在蓄電池有足夠電能的時(shí)候行駛相當(dāng)于純電動汽車。相比之下，增程式電動汽車具有更好的環(huán)保效果。有的混合動力電動汽車以強(qiáng)混合的模式工作，如豐田普銳斯在怠速時(shí)自動停止內(nèi)燃機(jī)，減少能量浪費(fèi)；在需要最大功率輸出時(shí)內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)同時(shí)出力，一方面滿足了最大功率輸出，另一方面避免了內(nèi)燃機(jī)進(jìn)入高轉(zhuǎn)速、高污染、低效率的區(qū)間工作；在需要較小功率輸出時(shí)，內(nèi)燃機(jī)可以給蓄電池充電；在平緩制動時(shí)，通過控制系統(tǒng)也可以給蓄電池充電?？傊@種混合動力工作模式能使內(nèi)燃機(jī)始終工作在高效區(qū)，使1.5L的發(fā)動機(jī)達(dá)到2.0L發(fā)動機(jī)的動力特性，而能耗和污染很低，當(dāng)然這是以高昂的成本為代價(jià)的。與上述強(qiáng)混合模式的混合動力電動汽車相比，增程式電動汽車結(jié)構(gòu)簡單，主要由蓄電池驅(qū)動，加上一個(gè)小型內(nèi)燃機(jī)，其造價(jià)要低得多。2.2電動汽車動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.2.1電動汽車的基本結(jié)構(gòu)與燃油汽車相比，電動汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是靈活的，這種靈活性源于電動汽車具有以下幾個(gè)獨(dú)特的特點(diǎn)：首先，電動汽車的能量主要是通過柔性的電線而不是通過剛性聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)軸傳遞的，因此，電動汽車各部件的布置具有很大的靈活性；其次，電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的布置不同（如獨(dú)立的四輪驅(qū)動系統(tǒng)和輪轂電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)等）會使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)別很大，采用不同類型的電動機(jī)（如直流電動機(jī)和交流電動機(jī)）會影響到電動汽車的質(zhì)量、尺寸和形狀；不同類型的儲能裝置（如蓄電池和燃料電池）也會影響電動汽車的質(zhì)量、尺寸及形狀。另外，不同的補(bǔ)充能源裝置具有不同的硬件和機(jī)構(gòu)，例如蓄電池可通過感應(yīng)式和接觸式的充電機(jī)充電，或者采用替換蓄電池的方式，將替換下來的蓄電池再進(jìn)行集中充電。如圖5所示，電動汽車系統(tǒng)可分為3個(gè)子系統(tǒng)，即電力驅(qū)動子系統(tǒng)、主能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。其中，電力驅(qū)動子系統(tǒng)又由電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動機(jī)、機(jī)械傳動裝置和驅(qū)動車輪組成；主能源子系統(tǒng)由主電源、電能管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)構(gòu)成；輔助控制子系統(tǒng)具有動力轉(zhuǎn)向、溫度控制和輔助動力供給等功能。根據(jù)制動踏板和加速踏板輸入的信號，電子控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令來控制功率轉(zhuǎn)換器的功率裝置的通斷，功率轉(zhuǎn)換器的功能是調(diào)節(jié)電動機(jī)和電源之間的功率流。當(dāng)電動汽車制動時(shí)，再生制動的動能被電源吸收，此時(shí)功率流的方向要反向。能量管理系統(tǒng)和電控系統(tǒng)一起控制再生制動及其能量的回收，能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)一同控制充電并監(jiān)測電源的使用情況。輔助動力源供給電動汽車輔助系統(tǒng)不同等級電壓并提供必要的動力，它主要給動力轉(zhuǎn)向、空調(diào)、制動及其它輔助裝置提供動力。除了從制動踏板和加速踏板給電動汽車輸入信號外，轉(zhuǎn)向盤也是一個(gè)很重要的輸入信號，動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)向盤的角位置來決定汽車靈活地轉(zhuǎn)向。現(xiàn)代電動汽車很多采用三相交流感應(yīng)電動機(jī)，相應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換器采用脈寬調(diào)制逆變器，機(jī)械變速傳動系統(tǒng)一般采用固定速比的減速器或變速器與差速器。鎳氫電池也是被電動汽車廣泛采用的一種典型的動力能源，相應(yīng)的能源補(bǔ)充系統(tǒng)就是充電器?，F(xiàn)代電動汽車很多采用三相交流感應(yīng)電動機(jī)，相應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換器采用脈寬調(diào)制逆變器，圖2電動汽車基本結(jié)構(gòu)圖2電動汽車基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代電動汽車很多采用三相交流感應(yīng)電動機(jī)，相應(yīng)的功率轉(zhuǎn)換器采用脈寬調(diào)制逆變器，機(jī)械變速傳動系統(tǒng)一般采用固定速比的減速器或變速器與差速器。典型的結(jié)構(gòu)組成如圖2所示。鎳氫電池也是被電動汽車廣泛采用的一種典型的動力能源，相應(yīng)的能源補(bǔ)充系統(tǒng)就是充電器。電動汽車具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢。但由于目前蓄電池儲能有限，純電動汽車存在一次充電后續(xù)駛里程短的問題。考慮采用在純電動汽車上加裝一個(gè)增程器（Range-Extender）的方法來增加純電動汽車的續(xù)駛里程。2.2.2電驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式采用不同的電力驅(qū)動系統(tǒng)可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)形式的電動汽車。根據(jù)電力驅(qū)動系統(tǒng)的不同，電動汽車分為6種，如圖3所示。a)圖3-a所示的這種結(jié)構(gòu)與發(fā)動機(jī)橫向后置、后輪驅(qū)動的燃油汽車的布置方式類似，它把電動機(jī)、固定速比減速器和差速器集成為一個(gè)整體，兩根半軸連接驅(qū)動車輪，這種結(jié)構(gòu)在小型電動汽車上應(yīng)用最普遍。圖3電驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式圖3電驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式電動機(jī)后置式b)雙電機(jī)式c)前置固定速比減速器式d)輪轂電動機(jī)式e)前驅(qū)式f)雙電機(jī)雙固定速比減速器式D—差速器C—離合器M—電動機(jī)GB—變速器FG—固定速比減速器b)圖3-b表示了另一種使用輪轂電動機(jī)的電動汽車結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)采用低速外轉(zhuǎn)子電動機(jī)，徹底去掉了機(jī)械減速變速器，電動機(jī)的外轉(zhuǎn)子直接安裝在車輪的輪緣上，車輪轉(zhuǎn)速和電動汽車的車速控制完全取決于電動汽車的轉(zhuǎn)速控制。c)如果用固定速比的減速器，去掉離合器，可減少機(jī)械傳動裝置的質(zhì)量、縮小其體積。如圖3-c所示，由電動機(jī)、固定速比的減速器和差速器組成電力驅(qū)動系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)的電動汽車由于沒有離合器和可選的變速檔位，不能提供理想的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速特性，因而不適合于使用發(fā)動機(jī)的燃油汽車。d)電動機(jī)也可以裝在車輪里面，稱為輪轂電動機(jī)，可進(jìn)一步縮短從電動機(jī)到驅(qū)動車輪的傳遞路徑，如圖3-d所示。為了將電動機(jī)轉(zhuǎn)速降低到理想的車輪轉(zhuǎn)速，可采用固定減速比的行星齒輪變速器，它能提供大的減速比，而且輸入和輸出軸可布置在同一條軸線上。e)如圖3-e所示的結(jié)構(gòu)是由發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的燃油車發(fā)展而來，它由電動機(jī)、離合器、變速器和差速器組成。離合器用來切斷或接通電動機(jī)到車輪之間傳遞動力的機(jī)械裝置，變速器是一套具有不同速比的齒輪機(jī)構(gòu)，駕駛員可選擇不同的變速比，把力矩傳給車輪。f)圖3-f所示的雙電動機(jī)結(jié)構(gòu)就是采用2個(gè)電動機(jī)通過固定速比的減速器分別驅(qū)動2個(gè)車輪，每個(gè)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立地調(diào)節(jié)控制，便于實(shí)現(xiàn)電子差速，因此，電動汽車不必選用機(jī)械差速器。2.2.3儲能裝置的結(jié)構(gòu)形式采用不同類型的儲能裝置，如不同的蓄電池、燃料電池、超大電容器和高速飛輪等，構(gòu)成不同的電動汽車結(jié)構(gòu)，圖4所示的是6種典型的結(jié)構(gòu)。圖4儲能裝置的結(jié)構(gòu)形式圖4儲能裝置的結(jié)構(gòu)形式a)蓄電池和燃料電池式b)雙蓄電池式c)飛輪式d)電容式e)蓄電池隨意式f)重整器式R—重整器C—電容器B—蓄電池P—功率轉(zhuǎn)換器FW—超高速飛輪FC—燃料電池a)除了蓄電池以外，還可以用燃料電池作儲能裝置，它是一個(gè)小型的發(fā)電裝置。燃料電池的工作原理是利用可逆的電解過程，即用氫氣和氧氣結(jié)合產(chǎn)生電和水。氫氣可以儲存在一個(gè)車載的氫氣罐里，而氧氣可以直接從空氣中獲得。燃料電池能提供高的比能量但不能回收再生制動能量，因此最好與一種能提供高比功率且能高效回收制動能量的蓄電池結(jié)合在一起使用。圖4-a)所示的就是用燃料電池和蓄電池作混合動力的結(jié)構(gòu)框圖。b)為了解決一種蓄電池不能同時(shí)滿足對比能量和比功率的要求這個(gè)問題，可以在電動汽車上同時(shí)采用2種不同的蓄電池，其中一種能提供高比能量，另外一種提供高比功率。圖4-b)顯示的是這種蓄電池作混合動力能源的基本結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅分離了對比能量和比功率的要求，而且在汽車下坡或制動時(shí)可利用蓄電池回收能量。c)與超大容量電容器類似，飛輪是另外一種新興的具有高比功率和高效制動能量回收能力的儲能器。用于電動汽車的飛輪與傳統(tǒng)低速笨重的飛輪是不同的，這種飛輪質(zhì)量輕，且在真空下高速運(yùn)轉(zhuǎn)，超高速飛輪與具有2種工作模式（電動機(jī)和發(fā)電機(jī)）的電動機(jī)轉(zhuǎn)子相結(jié)合，能夠?qū)㈦娔芎蜋C(jī)械能進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)換。圖4-c)顯示了這種飛輪和蓄電池作混合動力的結(jié)構(gòu)，所選用的蓄電池應(yīng)能提供高比能量。飛輪最好與無刷交流電動機(jī)結(jié)合使用，因?yàn)檫@種電動機(jī)的效率比直流電動機(jī)高，因而應(yīng)在蓄電池和飛輪之間加一個(gè)AC-DC轉(zhuǎn)換器。d)當(dāng)用蓄電池與電容器作混合動力時(shí)，所選的蓄電池必須能提供高比能量，因?yàn)殡娙萜鞅旧肀刃铍姵鼐哂懈叩谋裙β屎透咝Щ厥罩苿幽芰康哪芰ΑＳ捎谟迷陔妱悠嚿系碾娙萜鳎ㄍǔ７Q為超大容量電容器）相對而言電壓較低，所以需要在蓄電池和電容器之間加一個(gè)DC-DC功率轉(zhuǎn)換器。圖4-d)顯示了蓄電池和電容器作混合動力的結(jié)構(gòu)框圖。e)圖7-e所示的是現(xiàn)在電動汽車所獨(dú)有的以蓄電池作動力源的一種結(jié)構(gòu)，蓄電池可以布置在車的四周，也可以集中布置在車的尾部或者布置在底盤下面。所選用的蓄電池應(yīng)該能提供足夠高的比能量和比功率，并且在車輛制動時(shí)能回收再生制動能量。同時(shí)具有高比能量和高比功率的蓄電池對電動汽車而言是最理想的動力能源，比能量影響汽車的行駛里程，而比功率影響汽車的加速性和爬坡能力。f)燃料電池所需的氫氣不僅可以以壓縮氫氣、液態(tài)氫或金屬氫化物的形式儲存，還可以由常溫的液態(tài)燃料如甲醇或汽油隨車產(chǎn)生。圖4-f是一個(gè)帶小型重整器的電動汽車的結(jié)構(gòu)簡圖，燃料電池所需的氫氣由重整器隨車產(chǎn)生。2.2.4帶增程器的結(jié)構(gòu)形式增程式電動車是在純電動汽車的基礎(chǔ)上追加增程器，通過增程器向車輛輸入額外的能量使純電動車車主能夠免于經(jīng)常停車充電的一種電動汽車。一般情況下，增程器指的是發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)的組合，發(fā)動機(jī)輸出機(jī)械能并經(jīng)由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能為車輛或動力電池提供能源。增程器在這里充當(dāng)了一個(gè)駐車“補(bǔ)充能量”的角色，目的是為了延長純電動汽車的續(xù)航里程。主要作用是輔助主動力源（電池），為電動機(jī)提供能量。圖5增程式電動汽車的結(jié)構(gòu)形式圖5增程式電動汽車的結(jié)構(gòu)形式通過圖5，我們可以很清楚地了解到增程式電動車的結(jié)構(gòu)形式及純電動汽車與增程式電動車兩者之間的區(qū)別。采用上述內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組的增程驅(qū)動模式，可以省去內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動時(shí)的動力切換裝置，采用上述內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組的增程驅(qū)動模式，可以省去內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動時(shí)的動力切換裝置，但也帶來了增加一臺發(fā)電機(jī)及其效率損失的缺點(diǎn)。采用上述內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組的增程驅(qū)動模式，可以省去內(nèi)燃機(jī)直接驅(qū)動時(shí)的動力切換裝置，但也帶來了增加一臺發(fā)電機(jī)及其效率損失的缺點(diǎn)。通過上述電動汽車的基本結(jié)構(gòu)、電驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式、儲能裝置的結(jié)構(gòu)形式和增程式電動汽車的結(jié)構(gòu)形式，增程式電動汽車選擇圖3-a及圖4-a的結(jié)構(gòu)形式，只需將燃料電池改成增程器即可。3電動汽車的故障診斷3.1汽車故障診斷定義電動汽車故障診斷包含了“診”和“斷”兩個(gè)環(huán)節(jié)。汽車故障診斷的過程就是由技術(shù)人員從汽車的故障現(xiàn)象出發(fā)，熟練應(yīng)用各種檢測設(shè)備對汽車進(jìn)行全面綜合的檢測，完成第一個(gè)“診”的環(huán)節(jié)，而后運(yùn)用對汽車原理與結(jié)構(gòu)的深刻理解，對測試的結(jié)果進(jìn)行綜合分析后對故障部位和原因做出確切的判斷，完成第二個(gè)“斷”的環(huán)節(jié)。汽車故障診斷中的第一環(huán)節(jié)“診”應(yīng)該比汽車檢測的內(nèi)容更深入一些，它不是一個(gè)單純的“檢測”過程，而是一個(gè)綜合的“測試”過程，而測試包括了“參數(shù)檢測和性能試驗(yàn)”兩個(gè)部分。因?yàn)槠嚈z測的目的是判斷被測汽車是否符合安全環(huán)?；蚓C合性能的規(guī)定，檢測參數(shù)超標(biāo)為不合格，未超標(biāo)為合格。檢測是定性分析，它只有通過和不通過兩個(gè)結(jié)果。而汽車診斷的目的是判斷汽車的故障部位和原因，檢測參數(shù)必須做出定量分析，而后通過性能試驗(yàn)才能找到故障部位，查明故障原因。診斷的結(jié)果可能由多個(gè)部位和多種原因造成。所以汽車診斷應(yīng)該包括技術(shù)檢測、性能試驗(yàn)和結(jié)果分析三個(gè)部分。技術(shù)檢測的主要任務(wù)是通過測試儀器和設(shè)備對電動汽車進(jìn)行診斷參數(shù)的測量。性能試驗(yàn)的主要任務(wù)是對被檢測系統(tǒng)進(jìn)行功能性動態(tài)試驗(yàn)，通過改變系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行對比試驗(yàn)分析，旨在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障與診斷參數(shù)之間的聯(lián)系。結(jié)果分析的目的是對診斷的最終結(jié)果做出因果關(guān)系的客觀分析，也就是對故障生成的機(jī)理與故障現(xiàn)象特征之間的必然聯(lián)系以及故障現(xiàn)象與診斷參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系做出理論分析。3.2電動汽車故障診斷基本流程由圖6可以清楚地看出故障診斷的流程。首先是找出故障產(chǎn)生的部位；之后用相應(yīng)的儀器進(jìn)行測試，分析研究故障產(chǎn)生的原因，推理驗(yàn)證故障的產(chǎn)生情況；然后進(jìn)行維修，確認(rèn)故障已修復(fù)，進(jìn)行最后實(shí)際試車，以達(dá)到消除故障的效果。圖6汽車故障診斷基本流程4電動汽車常見故障分析4.1整車沒電產(chǎn)生的原因a)保險(xiǎn)絲壞，用萬用表測量電池端電壓如有電壓輸出則正常，如無電壓輸出則保險(xiǎn)絲壞或電池接插頭掉或電池壞。b)接線插頭松動，檢查電源開關(guān)接插件。c)電源開關(guān)壞，用萬用表測量電源開關(guān)輸入、輸出線兩端電壓，如有正常電壓輸出則電源開關(guān)正常，如無電壓輸出。則電源開關(guān)壞〔電池有電壓輸出情況下〕則予以維修或更換。4.2充電機(jī)不充電的原因a)充電機(jī)保險(xiǎn)絲燒壞，此時(shí)充電機(jī)各指示燈均不亮，須更換保險(xiǎn)絲。b)電池組線掉，則把電池連接線接好。c)充電機(jī)插頭和電池插座接插不到位，應(yīng)重新接插。d)充電機(jī)壞，此時(shí)充電機(jī)保險(xiǎn)絲正常，用萬用表測充電機(jī)輸出電壓應(yīng)為零。注；（我們使用的是智能充電機(jī)。具有欠壓、過壓保護(hù)功能、在電壓不穩(wěn)定或電池充滿電的情況下會自動斷電停機(jī)。這種情況下，先斷開電源、停止使用充電機(jī)，過十幾分種后重新使用充電機(jī)）。4.3局部過熱及抖動的原因a)電動機(jī)進(jìn)水造成短路把電動機(jī)燒壞。b)電動機(jī)超負(fù)載運(yùn)行使換向器短路燒壞。現(xiàn)象是換向器變黑（電動機(jī)超負(fù)載運(yùn)行不能超過一分鐘）。4.4電動機(jī)異響的原因a)電動機(jī)和后橋連接同心度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。b)電刷和換向器接合不好，需較正調(diào)整。c)電動機(jī)里面轉(zhuǎn)子上的軸承壞，則更換。電動機(jī)不轉(zhuǎn)的原因a)保險(xiǎn)絲燒掉，更換。b)電源開關(guān)壞，更換電源開關(guān)。判斷方法：打開電源開關(guān)，用萬用表歐姆檔測量一下電源開關(guān)的輸入端與輸出端之間的電阻，如電阻值為零則正常，如電阻值無窮大，則電源開關(guān)壞。c)加速器壞，用萬用表直流電壓檔測量一下加速器輸出端電壓，如有電壓輸出則正常，如無電壓輸出則不正常，入伍電壓輸出則加速器壞，須更換。d)控制器壞，須更換電控。用萬用表測量電控輸出端電壓，有輸出電壓則好，否則則壞。e)電動機(jī)燒壞，更換電動機(jī)。f)電動機(jī)各連接線線頭松動，把電動機(jī)各連接線頭重新檢查一遍。4.5剎車效果不靈的原因a)檢查剎車油壺里制動液是否缺少，如少則加液。b)檢查制動油壺、制動油管是否漏油，如有則更換。c)檢查剎車片是否磨損嚴(yán)重，如磨損嚴(yán)重則更換。d)檢查制動輪轂剎車片間隙調(diào)整（正常是2-4mm）。轉(zhuǎn)向不靈活的原因：a)如方向機(jī)固定螺栓松動使方向機(jī)位置變形，則緊固螺栓。b)如果方向機(jī)間隙過大，調(diào)整方向機(jī)調(diào)整螺母。c)檢查方向機(jī)軸承是否損壞，如損壞則更換軸承。5電動汽車使用常識及保養(yǎng)5.1電動汽車使用常識5.1.1電動汽車怎樣充電電動汽車充電方便快捷，凡有220V交流電源的地方均可充電。充電時(shí)，先將充電器的輸出端插頭與電池充電插孔連接，再將充電器輸入端插頭接通交流電源，充滿后須先切斷電源再拔下充電器。a)電池充一次電，電耗量是多少？電池充滿一次電，最多耗電（7-10）度電，費(fèi)用極為低廉。b)電動汽車充一次電需要多長時(shí)間？充電時(shí)間視您使用后余電量多少而不一，一般為10-12小時(shí)。c)電池使用壽命是多少？（在正常情況下是多長時(shí)間）在正常使用和保養(yǎng)的條件下，電池的使用壽命在2年左右。5.1.2影響電池壽命的因素a)行駛路程長短；b)路況；c)正確的充電方法；d)充電器的匹配及合理的使用；e)充電器和控制器充、放電性能好壞等。續(xù)行里程是指一次性充滿電后，電動汽車正常狀況下行駛的最長里程。電動汽車?yán)m(xù)行里程為100公里。影響續(xù)行里程的因素很多：電池的新舊，路面是否平坦、風(fēng)速、風(fēng)向、行駛中剎車、啟動次數(shù)、輪胎氣壓，環(huán)境溫度。5.2保養(yǎng)錦囊所有車輛都要求有周期性的保養(yǎng)和維護(hù)，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到車輛的行駛質(zhì)量及電池的使用壽命，用戶一定不要輕視。正常保養(yǎng)所需要費(fèi)用由用戶自己支付。保養(yǎng)操作準(zhǔn)則：作業(yè)前斷開電源，拔出鑰匙并拉上手剎；車底作業(yè)請使用千斤頂并用三角木塞緊前后輪，防止車輛在保養(yǎng)過程中滑動而造成意外事故。保養(yǎng)場所應(yīng)干凈、安全。請按照安全操作規(guī)程起動車輛。工作場所應(yīng)避免火星，并有防火設(shè)備。切勿用明火檢測蓄電池電解液面高度和泄漏與否，勿使用開蓋燃料或易燃液體清洗零部件，以防火災(zāi)。保持工作場所適當(dāng)通風(fēng)。在安全的工作條件下進(jìn)行例行檢查和保養(yǎng)。作業(yè)內(nèi)容包括剎車、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、速度和方向控制系統(tǒng)、警示裝置、車燈、控制器、安全保護(hù)裝置等。按照正確的方法檢修蓄電池蓋。保持汽車清潔、避免火星，并便于檢查松散和缺損零件。蓄電池的保養(yǎng)和維護(hù)：蓄電池組作為電動車的動力電源是電動車的重要部件,對蓄電池的使用與維護(hù)是否正確直接關(guān)系到蓄電池壽命和電動車的續(xù)駛里程。電池的表面連接線及螺栓應(yīng)保持清潔干燥，如有酸液，應(yīng)用綿紗擦去再用清水沖洗擦干。在清洗中嚴(yán)禁自來水進(jìn)入電池。電池的連接必須保持良好。特別是新車，使用2-3天后，應(yīng)對連接頭進(jìn)行一次全面加固。而后應(yīng)每周對蓄電池的接頭進(jìn)行一次全面檢查。對有松動、變色的鋼銹接頭進(jìn)行處理。因接頭接觸不良產(chǎn)生高熱,極柱損壞或火花，造成氫氣爆炸。緊固用力過猛同樣會造成電池極柱損壞。電池上不準(zhǔn)堆放金屬導(dǎo)電物，以免造成短路、燒壞電池。電池放電后，都必須當(dāng)天充電，不允許隔天充電或超過24小時(shí)充電，否則電池使用壽命將會受到影響。電池在使用過程中，由于電解液水中的電解和蒸發(fā)會造成密度升高及液面下降，所以必須經(jīng)常檢查，加蒸鎦水調(diào)整（缺水會嚴(yán)重影響電池使用壽命），電解液面應(yīng)比極板上沿高10mm，比蓄電池容器上沿至少低15-20mm，以免在充電過程中電解液發(fā)熱體積膨脹時(shí)從容器中溢出。電池添加液為純凈的蒸鎦水，嚴(yán)禁將其它液體（電池添加液、礦泉水、自來水等）加入電池。加水應(yīng)在充電末期進(jìn)行，加水后應(yīng)繼續(xù)充電0.5-1小時(shí)，使內(nèi)部均勻一致。電池的每一格電容器是互相獨(dú)立的，應(yīng)分別加注，不能遺漏。電解液是一定濃度的硫酸，有極大的腐蝕性。在操作過程中要防止電解液濺出，對操作人員的手與眼睛造成傷害。電池內(nèi)不準(zhǔn)落入任何有害雜質(zhì)，補(bǔ)水用的器具應(yīng)保持清潔，以免將雜質(zhì)帶入電池內(nèi)。在駕駛過程中，應(yīng)注意電量指示顯示，估計(jì)電動車的行駛里程，以免車輛不能及時(shí)返回充電，造成電池過量放電，縮短使用的壽命。環(huán)境溫度為0攝氏度到40攝氏度，充滿電后，蓄電池電解液的密度為1.28g/㎝3,如果電解液充滿電后密度大于1.30g/㎝3,極有可能是電池添加液中帶有稀硫酸,這種電解液密度異常偏高會導(dǎo)致蓄電池極板脫落,蓄電池迅速損壞,這種情況下應(yīng)迅速用純凈的蒸鎦水將電解液密度調(diào)至正常值,蓄電池放電達(dá)80%(這時(shí),蓄電池電解液的密度在1.13g/㎝3—1.15g/㎝3)只能行走3-5公里,應(yīng)立即充電,若繼續(xù)使用造成電池過放電,經(jīng)常在虧電狀態(tài)下運(yùn)行,電池很快會損壞.若車輛長時(shí)間不用,應(yīng)將電池充滿后存放,并且每月至少要充電為24小時(shí),有條件時(shí)可進(jìn)行一次安全充放電,重新使用前進(jìn)行一次均衡充電。蓄電池的更換；當(dāng)電池的使用壽命接近完成時(shí),電容量會急劇下降,車輛續(xù)駛里程不能滿足需要,這時(shí)應(yīng)更換新的蓄電池.更換方法可咨詢廠家。維護(hù)保養(yǎng)一、勤充電：大電流放電是影響電池壽命的最主要的因素，保持電池的豐電狀態(tài)，有條件的用戶要做到隨用隨充，尤其是冬天。使電池處于“吃飽狀態(tài)”，不能用完了閑置幾天再充，虧電存放易使電池極板硫化，容量下降。但是一次使用10公里以內(nèi)，就沒必要充電，因?yàn)榻?jīng)常這樣勤充電，電池容易失水，也會造成容量下降。二、重保養(yǎng)：a）經(jīng)常檢查剎車是否靈活有效；b）方向盤轉(zhuǎn)向是否可靠；c）輪胎是否氣足；d）緊各固件、螺母、螺栓、接插件是否松動。電源鎖、喇叭、燈泡、按鈕是否有效；f）電動汽車雖然有良好的防雨功能。仍避免長期日曬和雨淋，防止車體和機(jī)械傳動部件生銹，防止電器件進(jìn)水損壞；g）并定期一個(gè)月充電一次。電池充滿電后存放；h）保持清潔；如不清潔電鍍件。噴漆件容易生銹，影響電器散熱。電池表面氧化物變?yōu)閷?dǎo)體會自動放電。結(jié)論電動汽車的研究和應(yīng)用使汽車動力裝置發(fā)生了根本的變化。在汽車?yán)碚摗⒂?jì)算、設(shè)計(jì)及各個(gè)系統(tǒng)的要求、組成等方面都有變化，增加了新的概念、思路及內(nèi)容，通過這次設(shè)計(jì)我總結(jié)了一下幾點(diǎn)。目前，增程式電動汽車仍然是“能量不充?！钡能囕v，如何能更好地利用車載能量是設(shè)計(jì)中的核心問題。設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮汽車的主要用途及形式。市區(qū)用小客車及輕型載貨汽車以市區(qū)行駛循環(huán)方式使用，相對在公路上行駛為主的汽車而言，起動較頻繁，能量利用效率低，對排放及加速性要求較高，續(xù)駛里程的要求相對可以較低，有可能較好地利用制動回收能量。而主要在公路上行駛的電動汽車，特別是在高速公路上行駛時(shí)，則對汽車速度及續(xù)駛里程要求較高。致謝感謝我的論文指導(dǎo)老師劉勺華老師，他在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來審查、修改我的論文.還有教過我的老師們“授人以魚，不如授之以漁”，老師們正是這樣以言傳身教來教導(dǎo)著我們。你們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣：他們循循善導(dǎo)的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。三年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。參考文獻(xiàn)王耀南，夏陽，陳華，陳潔平等湖南大學(xué)，混合動力汽車能量總成制動器[11]授權(quán)公告號CN2712696Y.2005.7.（25）天津清源電動車輛有限責(zé)任公司趙春明，吳志新，李智慧，余楚禮，馬寧，用于電動車輛的故障診斷與高壓電控制裝置[11]授權(quán)公告號CN2895141Y2007.5馮月生，許掌握發(fā)明電動汽車牽式電源設(shè)備，電動汽車及電動汽車供電的方法，2010.08.（18）公告號CN101804829A王國成：用于電動汽車的新結(jié)構(gòu)電池及相應(yīng)的電動汽車結(jié)構(gòu).2010.12.（08）.公告號CN101908638A李芳，孔令靜：電動汽車的故障診斷和處理的控制方法和控制裝置.2010.12.（15）公告號CN101916107A周良勇：電動汽車及其充電方法.2011.05.（04）公告號CN102039823A王健，秦樹人，盧華玲，李金同重慶大學(xué)：隊(duì)列式電動汽車.2011.05.（18）公告號CN102059952A申請人，耿直：電動汽車供電控制方法及電動汽車供電控制器.2011.08.（17）公告號CN102157971A王昱：電動汽車智能運(yùn)動充電系統(tǒng).2011.09.（14）公告號CN102180097A周麗珍：電動汽車運(yùn)行系統(tǒng).2011.10.（12）公告號CN102214942A許海平，原增泉，韓華春：電動汽車智能互動充電網(wǎng)絡(luò)集群系統(tǒng)2011.10.（12）公告號CN102215261A趙春明，周能輝，張廣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