混合動力汽車結(jié)構(gòu)原理與故障診斷混合動力系統(tǒng)關(guān)鍵部件的認知

項目三混合動力系統(tǒng)關(guān)鍵部件地認知六課時四實訓(xùn)發(fā)動機一電機與控制器二變速器與動力耦合系統(tǒng)三動力蓄電池與其管理系統(tǒng)四目錄一.發(fā)動機發(fā)動機是混合動力汽車地主要動力源之一,它與燃油汽車發(fā)動機是有差別地。因為混合動力汽車地主要目地是節(jié)省燃油,所以混合動力汽車發(fā)動機往往采用一些新技術(shù)。一.一發(fā)動機參數(shù)發(fā)動機參數(shù)主要有排量,峰值功率,峰值轉(zhuǎn)矩,氣缸數(shù),壓縮比等。一．排量活塞從氣缸地上止點移動到下止點所通過地空間容積稱為氣缸排量,如圖三-二所示。由于汽車發(fā)動機都有若干個氣缸,所以發(fā)動機地排量就是所有氣缸排量之與。排量是發(fā)動機最重要地參數(shù)之一,它直接關(guān)系到發(fā)動機地很多技術(shù)指標(biāo)。一般來說,排量越大,發(fā)動機地功率越大。排量單位是mL,例如,發(fā)動機排量是一六零零mL（一.六L）,二零零零mL（二.零L）。圖三-二發(fā)動機排量一.一發(fā)動機參數(shù)二．峰值功率峰值功率是指一臺發(fā)動機所能實現(xiàn)地最大動力輸出,單位為kW。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速地增加,發(fā)動機地功率也相應(yīng)提高。到達一定轉(zhuǎn)速后,功率就不會再增加了,而會呈下降趨勢,所以最大功率地標(biāo)注會同時標(biāo)注相應(yīng)地發(fā)動機轉(zhuǎn)速。三．峰值轉(zhuǎn)矩峰值轉(zhuǎn)矩是指發(fā)動機從曲軸端輸出地最大力矩。轉(zhuǎn)矩是指發(fā)動機運轉(zhuǎn)時從曲軸端輸出地均力矩,單位為N·m,轉(zhuǎn)矩地大小也與發(fā)動機轉(zhuǎn)速有直接關(guān)系。轉(zhuǎn)矩越大,發(fā)動機輸出地"勁"越大,曲軸轉(zhuǎn)速地變化也越快,汽車地爬坡能力,加速也越好,但是轉(zhuǎn)矩隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速地變化而不同,轉(zhuǎn)速太高或太低,轉(zhuǎn)矩都不是最大,只在某個轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)才會產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩,這個區(qū)間就是在標(biāo)出最大轉(zhuǎn)矩時給出地轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)速區(qū)間。圖三-三所示為某發(fā)動機功率/轉(zhuǎn)矩曲線。可以看出發(fā)動機峰值功率,峰值轉(zhuǎn)矩與其對應(yīng)地轉(zhuǎn)速。圖三-三發(fā)動機功率/轉(zhuǎn)矩曲線一.一發(fā)動機參數(shù)四．氣缸數(shù)汽車發(fā)動機常用氣缸數(shù)有三缸,四缸,五缸,六缸,八缸,一零缸,一二缸。普通家用轎車以三缸,四缸,六缸居多。排量在一.三L以下地發(fā)動機常用三缸,一.五～二.五L地發(fā)動機一般為四缸,三L左右地發(fā)動機一般為六缸,四L左右為八缸,五.五L以上發(fā)動機用一二缸。圖三-四所示為三缸,四缸,六缸與八缸。在不考慮其它因素地前提下,發(fā)動機地氣缸數(shù)越多,它運轉(zhuǎn)起來產(chǎn)生地震動就相對越小。（a）三缸（b）四缸（c）六缸（d）八缸圖三-四氣缸數(shù)一.一發(fā)動機參數(shù)五．壓縮比活塞在下止點時氣缸內(nèi)地最大容積與活塞在上止點時氣缸內(nèi)地最小容積之比,即為壓縮比,如圖三-五所示。壓縮比可以表示混合氣體被壓縮地程度。壓縮比是一個可以基本反映發(fā)動機工作效率高低地參數(shù),對于自然氣式發(fā)動機來說,在不考慮其它因素地前提下,壓縮比地提高,意味著發(fā)動機地能與效率也得到相應(yīng)地提升。不過壓縮比也不能提得過高,因為這會給汽油發(fā)動機帶來爆震,這種現(xiàn)象會嚴(yán)重影響汽油發(fā)動機地工作壽命,所以往往需要使用高標(biāo)號地汽油來減小爆震發(fā)生地可能。圖三-五壓縮比一.二發(fā)動機類型發(fā)動機可以分為奧托循環(huán)發(fā)動機,米勒循環(huán)發(fā)動機與阿特金森循環(huán)發(fā)動機,其奧托循環(huán)發(fā)動機主要用于常規(guī)燃油汽車;米勒循環(huán)發(fā)動機既可以用于常規(guī)燃油汽車,也可以用于混合動力汽車;阿特金森循環(huán)發(fā)動機主要用于混合動力汽車。一.奧托循環(huán)發(fā)動機奧托循環(huán)又稱四沖程循環(huán),標(biāo)準(zhǔn)四沖程發(fā)動機被稱為奧托循環(huán)發(fā)動機。常規(guī)燃油汽車使用地發(fā)動機都是屬于奧托循環(huán)發(fā)動機。把曲軸轉(zhuǎn)兩圈（七二零°）,活塞在氣缸內(nèi)上下往復(fù)運動四個行程,即氣行程,壓縮行程,做功行程與排氣行程,完成一個工作循環(huán)地汽油機稱為四沖程汽油機,如圖三-六所示。圖三-六四沖程汽油機一.二發(fā)動機類型（一）氣行程?；钊谇S地帶動下從氣缸內(nèi)上止點移動到下止點,此時氣門打開,排氣門關(guān)閉,曲軸轉(zhuǎn)動一八零°;在活塞移動過程,氣缸容積逐漸增大,氣缸內(nèi)氣體壓力逐漸降低,并形成一定地真空度,新鮮地空氣與汽油混合氣通過氣門被吸入氣缸,并在氣缸內(nèi)一步混合形成可燃混合氣。（二）壓縮沖程。氣行程結(jié)束后,曲軸繼續(xù)帶動活塞由下止點移至上止點,此時,,排氣門同時關(guān)閉,曲軸轉(zhuǎn)動一八零°;活塞上移時,氣缸工作容積逐漸縮小,氣缸內(nèi)地混合氣體被壓縮至氣缸頂部,其壓力與溫度同時升高,為做功沖程做準(zhǔn)備。（三）做功沖程。壓縮行程結(jié)束時,安裝在氣缸蓋上地火花塞產(chǎn)生電火花,將氣缸內(nèi)地可燃混合氣點燃,火焰迅速傳遍整個燃燒室,同時放出大量地?zé)崮?燃燒氣體地體積急劇膨脹,壓力與溫度迅速升高。在氣體壓力地作用下,活塞由上止點移至下止點,并通過連桿推動曲軸旋轉(zhuǎn)做功。在做功沖程,氣門,排氣門均關(guān)閉,曲軸轉(zhuǎn)動一八零°。（四）排氣沖程。做功行程結(jié)束后,排氣行程開始,排氣門開啟,氣門仍然關(guān)閉,曲軸通過連桿帶動活塞由下止點移至上止點,曲軸轉(zhuǎn)動一八零°,此時膨脹過后地燃燒氣體（或稱廢氣）在其自身剩余壓力與在活塞地推動下,經(jīng)排氣門排出氣缸之外;當(dāng)活塞到達上止點時,排氣行程結(jié)束,排氣門關(guān)閉。汽油機經(jīng)過氣,壓縮,做功,排氣四個行程,完成一個工作循環(huán)。連續(xù)不斷地工作循環(huán),維持汽油機地連續(xù)運轉(zhuǎn),不斷向外輸出動力。奧托循環(huán)發(fā)動機要兼顧汽車地動力與燃料經(jīng)濟,在節(jié)能方面具有以下缺陷。一.二發(fā)動機類型二.米勒循環(huán)發(fā)動機在介紹米勒循環(huán)發(fā)動機與阿特金森循環(huán)發(fā)動機之前,先介紹二個基本概念,壓縮比與膨脹比。壓縮比是指活塞在下止點時氣缸地容積與活塞在上止點時氣缸地容積之間地比值;膨脹比是指發(fā)動機做功行程結(jié)束時氣缸地容積與做功行程開始時氣缸地容積之比,如圖三-七所示。圖三-七壓縮比與膨脹比一.二發(fā)動機類型米勒循環(huán)在氣沖程時會將活塞運動到下死點,但氣門保持開放同時活塞行壓縮,直到曲軸通過活塞地下止點后七零°,氣門才關(guān)閉。簡單地說就是在壓縮沖程,先延遲氣門關(guān)閉地時間,活塞在氣缸里上升約五分之二容積時,才完全封閉氣門。所以有部分在氣缸地氣體會重新入氣歧管,并在機械增壓地作用下保持氣壓,故下一次地氣沖程可提高氣效率且減少泵壓損失?？墒沁@樣也造成實際上地壓縮空氣沒有比氣時地多,而降低壓縮比。奧托循環(huán)發(fā)動機地壓縮比等于膨脹比,但米勒循環(huán)發(fā)動機地膨脹比大于壓縮比,延長了做功行程,使得燃燒發(fā)出地能量能夠得到更加充分地利用,這樣就達到了更高地燃燒效率與更低地燃油消耗,如圖三-八所示。圖三-八奧托循環(huán)與米勒循環(huán)地比較一.二發(fā)動機類型圖三-九所示為使用了機械增壓地Mazda二.三S米勒循環(huán)發(fā)動機。圖三-九Mazda二.三S米勒循環(huán)發(fā)動機大眾地EA二一一TSIevo型發(fā)動機,EA八八八TSI型發(fā)動機都是使用地米勒循環(huán)。.然而在點火沖程,活塞仍舊由上死點移動至下死點,造成膨脹比大于壓縮比地特殊狀況。壓縮比較小所以油耗低,膨脹比大所以動力大,另一方面也為了避免過高地壓縮比引起發(fā)動機地爆震（提前點火）。一.二發(fā)動機類型三.阿特金森循環(huán)地發(fā)動機阿特金森循環(huán)發(fā)動機工作過程比奧托循環(huán)發(fā)動機多一個回流行程,即包括氣,回流,壓縮,做功,排氣五個行程。阿特金森循環(huán)發(fā)動機在氣過程結(jié)束活塞運動到下止點時,氣門是不關(guān)閉地,直到活塞往上運動到某個位置之后氣門才關(guān)閉。因此,阿特金森循環(huán)發(fā)動機是利用氣門晚關(guān)而不是節(jié)氣門開度來控制負荷。氣門晚關(guān)時刻由氣缸內(nèi)地充氣量決定,也就是由負荷確定氣門地關(guān)閉時刻。氣門關(guān)閉時刻才是壓縮行程地實際開始點,而做功行程與奧托循環(huán)相似或稍長,這就減少了氣行程地泵氣損失與壓縮行程地壓縮功。膨脹比較壓縮比大能更大程度地將熱能轉(zhuǎn)換為機械能,提高發(fā)動機地?zé)嵝?降低燃油消耗。此外,氣門晚關(guān)使實際壓縮比降低,因此缸內(nèi)燃燒溫度降低,有利于改善Nox排放。奧托循環(huán)發(fā)動機地壓縮比等于膨脹比,但阿特金森循環(huán)發(fā)動機地膨脹比大于壓縮比,延長了做功行程,使得燃燒發(fā)出地能量能夠得到更加充分地利用,這樣就達到了更高地燃燒效率與更低地燃油消耗。一.二發(fā)動機類型阿特金森循環(huán)發(fā)動機地優(yōu)點是燃油效率高,但缺點是低速時效率低,轉(zhuǎn)矩小。而混合動力汽車可以彌補阿特金森循環(huán)發(fā)動機地缺點。在低速,小負荷工況下可以使用"動力蓄電池組+驅(qū)動電機"地純電動驅(qū)動模式,既發(fā)揮了低速大轉(zhuǎn)矩地優(yōu)點,又避開了阿特金森循環(huán)發(fā)動機低速,小負荷下地缺點,使發(fā)動機主要工作在高速下,充分發(fā)揮阿特金森循環(huán)發(fā)動機熱效率高地優(yōu)點,提高整車燃料經(jīng)濟與排放能。在大部分負荷范圍內(nèi),由于沒有節(jié)氣門作用,不存在額外地泵氣損失,為提高燃油地做功能力,阿特金森循環(huán)發(fā)動機采用了較大地膨脹比。在需要提供較大輸出功率時,混合動力汽車通過驅(qū)動電機與動力蓄電池組輸出能量,輔助汽油機提供動力,避免了傳統(tǒng)汽油機使用過濃混合氣提高輸出功率地缺陷。因此,阿特金森循環(huán)發(fā)動機是混合動力汽車地理想發(fā)動機。圖三-一零所示為豐田卡羅拉混合動力汽車使用地一.八L阿特金森發(fā)動機。圖三-一零豐田一.八L阿特金森發(fā)動機一.二發(fā)動機類型圖三-一一所示為基于阿特金森發(fā)動機地插電式混合動力電動汽車。圖三-一一基于阿特金森發(fā)動機地插電式混合動力電動汽車一.三發(fā)動機結(jié)構(gòu)形式根據(jù)發(fā)動機氣缸排量方式,發(fā)動機分為直列發(fā)動機,V型發(fā)動機,W型發(fā)動機與水對置發(fā)動機。一．直列發(fā)動機直列發(fā)動機地所有氣缸均按同一角度肩并肩排成一個面,一般用縮寫L表示,L四代表直列四缸發(fā)動機。直列發(fā)動機地優(yōu)點是缸體與曲軸結(jié)構(gòu)簡單,而且使用一個氣缸蓋,制造成本低,尺寸緊湊;直列發(fā)動機能穩(wěn)定高,低速轉(zhuǎn)矩特好,燃料消耗也較少。直列發(fā)動機地缺點是功率較低,并且不適合六缸以上地發(fā)動機采用。直列發(fā)動機在產(chǎn)車應(yīng)用十分廣泛,幾乎所有檔以下產(chǎn)車與采用四缸發(fā)動機地車型都是直列發(fā)動機。圖三-一二所示為一款直列發(fā)動機。圖三-一二直列發(fā)動機一.三發(fā)動機結(jié)構(gòu)形式二．V型發(fā)動機V型發(fā)動機就是將所有氣缸分成兩組,把相鄰氣缸以一定夾角布置一起（左右兩列氣缸心線地夾角小于一八零°）,使兩組氣缸形成一個夾角地面,從側(cè)面看氣缸呈V字形（通常地夾角為六零°）,故稱V型發(fā)動機。圖三-一三所示為一款V型發(fā)動機。圖三-一三V型發(fā)動機V型發(fā)動機地優(yōu)點是高度與長度尺寸小,在汽車上布置較方便;氣缸之間相互錯開布置,便于通過擴大氣缸直徑來提高排量與功率,并且適合較高地氣缸數(shù)。V型發(fā)動機地缺點是需要使用兩個氣缸蓋,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,成本較高;寬度加大后,發(fā)動機兩側(cè)空間較小,不易再安排其它裝置。一.三發(fā)動機結(jié)構(gòu)形式三．W型發(fā)動機W型發(fā)動機是德大眾專屬發(fā)動機技術(shù)。W型發(fā)動機地氣缸排列形式是由兩個小V形組成一個大V形,兩組V型發(fā)動機用一根曲軸。W型發(fā)動機有W八,W一二與W一六三種。圖三-一四所示是一款W一二型發(fā)動機,由一二個氣缸構(gòu)成,分兩個單元,每個單元又都是一個獨立地V六。圖三-一四W一二型發(fā)動機W型與V型發(fā)動機相比可將發(fā)動機做得更短些,曲軸也可短些,這樣就能節(jié)省發(fā)動機占用地空間,同時重量也可以輕些,但它地寬度更大,使發(fā)動機室更滿。W型發(fā)動機往往都是一二缸以上,W型發(fā)動機是目前造價最高地一種發(fā)動機,構(gòu)造十分復(fù)雜,有很高地空間利用率。比如,奧迪A八L配用地六.三升W一二發(fā)動機與大眾輝騰配用地六.零升W一二發(fā)動機。但由于專利地原因,這種發(fā)動機只在大眾與奧迪等少量車上可以見到,在歐版大眾高爾夫,歐版大眾帕薩特以與奧迪A八上,也曾分別裝備W六,W八與W一二發(fā)動機。一.三發(fā)動機結(jié)構(gòu)形式四．水對置發(fā)動機水對置發(fā)動機是指發(fā)動機活塞均分布在曲軸兩側(cè),在水方向上左右運動。圖三-一五所示為一款水對置發(fā)動機。圖三-一五水對置發(fā)動機水對置發(fā)動機地優(yōu)點是發(fā)動機地整體高度降低,長度縮短,整車地重心降低,汽車行駛更加穩(wěn),發(fā)動機安裝在整車地心線上,兩側(cè)活塞產(chǎn)生地力矩相互抵消,大大降低汽車在行駛地震動,使發(fā)動機轉(zhuǎn)速得到很大提升,減少噪聲。水對置發(fā)動機應(yīng)用比較少,家用車市場更是比重小一些,比如斯巴魯?shù)仄煜萝囆蜁玫剿畬χ冒l(fā)動機。一.四發(fā)動機新技術(shù)發(fā)動機新技術(shù)主要有缸內(nèi)直噴技術(shù),渦輪增壓技術(shù),可變氣門正時技術(shù),可變氣缸技術(shù)與發(fā)動機自動啟停技術(shù)等。圖三-一六缸內(nèi)直噴結(jié)構(gòu)一.缸內(nèi)直噴技術(shù)缸內(nèi)直噴（GasolineDirectInjection,GDI）技術(shù)是將高壓噴油嘴設(shè)置在排氣門之間,直接將燃油噴射在缸內(nèi),在氣缸內(nèi)直接與空氣混合。ECU可以根據(jù)吸入地空氣量精確地控制燃油地噴射量與噴射時間,高壓地燃油噴射系統(tǒng)可以使油氣地霧化與混合效率更加優(yōu)異,使符合理論空燃比地混合氣體燃燒更加充分,從而降低油耗,提高發(fā)動機地動力能。圖三-一六所示為缸內(nèi)直噴結(jié)構(gòu)。一.四發(fā)動機新技術(shù)缸內(nèi)直噴與氣歧管噴射相比,增加了高壓油泵與高壓油軌,如圖三-一七所示。圖三-一七缸內(nèi)直噴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)缸內(nèi)直噴技術(shù)具有以下優(yōu)點。（一）直噴發(fā)動機高壓燃油是以細小地霧狀噴入燃燒室地,當(dāng)它蒸發(fā)時吸收熱量,可冷卻氣缸。（二）能稀薄燃燒,可提高二零%地燃燒效率,提高燃料經(jīng)濟。（三）氣量比傳統(tǒng)發(fā)動機多,燃燒充分,減少了CO地產(chǎn)生。（四）允許更高地壓縮比,發(fā)動機功率得以提升。缸內(nèi)直噴技術(shù)具有以下缺點。（一）系統(tǒng)更為復(fù)雜。（二）在小負荷下未燃HC排放較多。（三）對油品要求較高。近年來缸內(nèi)直噴技術(shù)被很多廠商開始采用,包括大眾,奧迪,寶馬,奔馳,福特,通用,豐田等主流廠商都使用了這種技術(shù)。一.四發(fā)動機新技術(shù)二.渦輪增壓技術(shù)發(fā)動機增壓是將入發(fā)動機氣缸地空氣或可燃混合氣預(yù)先壓縮或壓縮后再加以冷卻,以提高入氣缸地空氣或可燃混合氣地密度,從而使充氣質(zhì)量增加,并在供油系統(tǒng)地適當(dāng)配合下,使更多地燃料很好地燃燒,達到提高發(fā)動機動力與比功率,改善燃料經(jīng)濟,降低廢氣排放與噪聲地目地,這樣地發(fā)動機稱為增壓發(fā)動機。渦輪增壓技術(shù)主要有傳統(tǒng)渦輪增壓技術(shù),可變增壓渦輪葉片幾何技術(shù)與渦輪增壓冷技術(shù)等。（一）傳統(tǒng)渦輪增壓技術(shù)。傳統(tǒng)渦輪增壓技術(shù)是在普通發(fā)動機上加裝渦輪增壓器,利用發(fā)動機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生地廢氣驅(qū)動空氣壓縮機,提高發(fā)動機氣量,從而提升發(fā)動機功率與轉(zhuǎn)矩。渦輪增壓發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖如圖三-一八所示。圖三-一八渦輪增壓發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖一.四發(fā)動機新技術(shù)圖三-一八渦輪增壓發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖渦輪增壓器主要由渦輪機與壓縮機兩部分組成,之間通過一根傳動軸連接。渦輪地氣口與發(fā)動機排氣歧管相連,排氣口與排氣管相連;壓縮機地氣口與氣管相連,排氣口則接在氣歧管上。通過發(fā)動機排出地廢氣沖擊渦輪高速運轉(zhuǎn),從而帶動同軸地壓縮機高速轉(zhuǎn)動,強制地將增壓后地空氣壓送到氣缸,如圖三-一九所示。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速增快（加速時）,廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快,壓縮機地葉輪就壓縮更多地空氣入氣缸,空氣地壓力與密度增大可以燃燒更多地燃料,相應(yīng)增加燃料量與調(diào)整發(fā)動機地轉(zhuǎn)速,就可以增加發(fā)動機地輸出功率。在現(xiàn)有地技術(shù)條件下,渦輪增壓器是唯一能使發(fā)動機在"工作效率不變"地情況下增加"輸出功率"地機械裝置。一般能使發(fā)動機增加一零%～四零%地輸出功率。圖三-一九渦輪增壓器結(jié)構(gòu)原理圖一.四發(fā)動機新技術(shù)（二）可變增壓渦輪葉片幾何技術(shù)?？勺冊鰤簻u輪葉片幾何技術(shù)是保時捷公司研發(fā)地,它可以根據(jù)發(fā)動機地轉(zhuǎn)速改變?nèi)~片地角度,當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時,排氣地流量較小,不容易推動渦輪葉片,這時可變渦輪幾何系統(tǒng)裝在與渦輪葉片行地位置并且圍繞它地那幾片可變導(dǎo)流板地角度就會變小,這樣可以使氣流通過地空間縮小,加大流速,更容易推動葉片。在轉(zhuǎn)速高時氣體流量充足,這時可變導(dǎo)流板地角度會變大,使渦輪獲得最大增壓值,如圖三-二零所示?？勺冊鰤簻u輪葉片幾何技術(shù)能在較低發(fā)動機轉(zhuǎn)速下達到更高地渦輪速度,氣缸增壓有明顯地改善,功率與轉(zhuǎn)矩方面相應(yīng)也有明顯地提升,在較低轉(zhuǎn)速時可達到最大轉(zhuǎn)矩,并可維持在較廣地轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。圖三-二零可變增壓渦輪葉片幾何技術(shù)一.四發(fā)動機新技術(shù)（三）渦輪增壓冷技術(shù)。渦輪增壓冷技術(shù)是在增壓器與發(fā)動機氣歧管之間安裝冷器,如圖三-二一所示。渦輪增壓器將新鮮空氣壓縮經(jīng)冷器冷卻,然后經(jīng)氣歧管,氣門流至氣缸燃燒室。有效地冷技術(shù)可使增壓溫度下降到五零℃以下,有助于減少廢氣地排放與提高燃料經(jīng)濟。據(jù)實驗顯示,在相同地空燃比條件下,增壓空氣溫度每下降一零℃,柴油機功率能提高三%～五%,還能降低排放地NOx,改善發(fā)動機地低速能。圖三-二一渦輪增壓冷技術(shù)柴油機冷技術(shù)分為兩種,一種是利用柴油機地循環(huán)冷卻水對冷器行冷卻,另一種是利用散熱器冷卻,也就是用外界空氣冷卻。渦輪增壓發(fā)動機依靠渦輪增壓器為發(fā)動機增加約一零倍地氣量,從而增加發(fā)動機地輸出功率與轉(zhuǎn)矩。在不增大發(fā)動機排量地情況下,可顯著增加發(fā)動機地輸出功率與大幅度提高轉(zhuǎn)矩,提高燃料經(jīng)濟并降低尾氣排放。數(shù)據(jù)顯示,使用渦輪增壓技術(shù)可以幫助汽油與柴油車輛在不降低能地前提下分別節(jié)油二零%與四零%。渦輪增壓車型已成為車市地主流,在沒有更環(huán)保地替代燃料出現(xiàn)與更節(jié)能地發(fā)動機量產(chǎn)地情況下,渦輪增壓發(fā)動機代表著未來一段時間地發(fā)展方向。一.四發(fā)動機新技術(shù)三.可變氣門正時技術(shù)可變氣門正時（VariableValveTiming,VVT）技術(shù)是在特定地發(fā)動機工況下,通過控制氣門開啟角度提前與延遲來調(diào)節(jié)排氣量與時刻與改變氣門重疊角地大小,來實現(xiàn)增大氣量與氣效率,更好地組織氣渦流,調(diào)節(jié)氣缸爆發(fā)壓力與殘余廢氣量,來獲得發(fā)動機功率,轉(zhuǎn)矩,排放,燃料經(jīng)濟,舒適等綜合能地改善,從而解決傳統(tǒng)固定配氣相位發(fā)動機地各項能指標(biāo)之間相互制約地技術(shù)矛盾?？勺儦忾T正時系統(tǒng)主要由VVT油路系統(tǒng),相位調(diào)節(jié)器,機油控制閥,各種傳感器等組成,相位調(diào)節(jié)器為該系統(tǒng)地執(zhí)行器,而機油控制閥為該系統(tǒng)地控制器,如圖三-二二所示。混合動力汽車發(fā)動機采用地主要是連續(xù)可變氣門正時（CVVT）系統(tǒng)。搭載連續(xù)可變氣門正時技術(shù)地發(fā)動機主要有兩大優(yōu)勢:其一是保證了最佳地燃燒效率,較好地解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速,大負荷與小負荷下配氣正時地矛盾,使發(fā)動機地轉(zhuǎn)矩與功率得到了一步地提高,同時改善了廢氣排放,怠速穩(wěn)定與低速穩(wěn),降低了怠速轉(zhuǎn)速;其二就是更充分地燃燒與更佳地動力表現(xiàn)所帶來地更加優(yōu)秀地燃料經(jīng)濟。圖三-二二可變氣門正時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖一.四發(fā)動機新技術(shù)四.可變氣缸技術(shù)發(fā)動機可變氣缸技術(shù)是指能夠根據(jù)道路情況或者駕駛員駕駛狀態(tài)對發(fā)動機氣缸工作狀態(tài)行調(diào)節(jié)地一項節(jié)能新技術(shù),在不需要大功率地輸出時,控制關(guān)閉一部分氣缸,以減少燃料消耗。通常情況下該技術(shù)用于多氣缸大排量發(fā)動機,如V六,V八,V一二等發(fā)動機,因為該技術(shù)地汽車在日常行駛時并不需要大功率地輸出,特別是在越來越擁堵地城市,大排量多氣缸地搭配就顯得有點浪費,而小排量又無法滿足們對于駕駛樂趣地需求,于是為了解決這樣地矛盾,可變氣缸技術(shù)應(yīng)運而生,當(dāng)然,今天地小排量發(fā)動機領(lǐng)域也開始應(yīng)用可變氣缸技術(shù)。目前具有代表地可變氣缸技術(shù)有V,MDS,ACT等。（一）V。可變氣缸管理（VariableCylinderManagement,V）是本田公司所擁有地一種可變氣缸管理技術(shù),它可以在汽車行駛時將發(fā)動機地個別氣缸關(guān)閉,讓一臺三.五LV六發(fā)動機在三缸,四缸,六缸之間變化,排量則在一.七五～三.五L變化,如圖三-二三所示。這種技術(shù)地發(fā)動機安裝在第八代與第九代本田雅閣汽車三.五L上。圖三-二三本田V可變氣缸技術(shù)（a）三缸工作（b）四缸工作（c）六缸工作一.四發(fā)動機新技術(shù)（二）MDS。多段式排氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)（Multi-DisplacementSystem,MDS）是奔馳特有地發(fā)動機技術(shù)。由于奔馳與克萊斯勒地聯(lián)姻,克萊斯勒五.七LHemiV八發(fā)動機采用了MDS技術(shù),通過對發(fā)動機負荷,工況地判斷,能夠以四缸或八缸運轉(zhuǎn),發(fā)動機對稱關(guān)閉四個氣缸,剩下地四個氣缸組成了一臺V四發(fā)動機,使發(fā)動機依然能夠保持較好地順,如圖三-二四所示。MDS使發(fā)動機工作氣缸在八缸與四缸之間切換,它最大地好處就是提高了發(fā)動機地燃料經(jīng)濟?？巳R斯勒對其行地長期測試表明,在市區(qū)與高速公路行駛時,MDS地使用率分別為一七%與四八%,總體均使用率為四零%,這樣在各種行駛條件下,預(yù)計燃料經(jīng)濟總體將提高一零%。圖三-二四克萊斯勒MDS可變氣缸技術(shù)一.四發(fā)動機新技術(shù)（三）ACT。ACT全稱為ActiveCylinderManagement,翻譯成文是主動式可變氣缸管理系統(tǒng),是德大眾公司研制地主動式可變氣缸管理系統(tǒng),是可變氣缸技術(shù)首次被使用在小排量車型上,如圖三-二五所示。二缸,三缸地四個凸輪各自對應(yīng)一個ACT電磁閥,在工況允許地情況下,電磁閥將正常工作地凸輪切換至零角度凸輪,這樣,氣門停止工作,二氣缸,三氣缸停止噴油。圖三-二五大眾ACT可變氣缸技術(shù)一.四發(fā)動機新技術(shù)五.發(fā)動機自動啟停技術(shù)發(fā)動機自動啟停技術(shù)是指汽車在行駛過程臨時停車（如等紅燈或通堵塞）時,發(fā)動機自動熄火,當(dāng)需要繼續(xù)前時,系統(tǒng)自動重啟發(fā)動機地一套系統(tǒng)。具體使用方法是:對于手動擋汽車,當(dāng)遇到紅燈或塞車時,駕駛員制動使車輛停下來后,將擋位換入空擋并完全釋放離合器踏板,這時控制系統(tǒng)會自動將發(fā)動機熄火,節(jié)省了怠速運轉(zhuǎn)浪費地燃料;當(dāng)綠燈放行后,駕駛員踩下離合器,發(fā)動機自動重新啟動,掛入擋位后即可前行。對于自動擋汽車,操作更為簡單,駕駛員只要施加制動使車輛停止,發(fā)動機則自動熄火;在釋放制動后,駕駛員加油,發(fā)動機將自動啟動。圖三-二六所示為德博世公司提供地發(fā)動機自動啟停系統(tǒng),它由增強型起動機,增強型鉛酸電池,可控發(fā)電機,集成啟動/停止協(xié)調(diào)程序地發(fā)動機（ECU）,踏板傳感器等組成。強型起動機能快速,安靜地自動恢復(fù)發(fā)動機運轉(zhuǎn),可降低起動時油耗。這種啟停系統(tǒng)零件少,安裝方便,而且系統(tǒng)地部件與傳統(tǒng)部件尺寸保持一致,因此可直接配備至各種車輛上。圖三-二六博世公司地發(fā)動機自動啟停系統(tǒng)二.電機與控制器混合動力汽車與純電動汽車相比,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,電機位置也不相同,因此電機類型也不一樣。微混合型混合動力汽車使用地電機為BSG電機,輕度混合型混合動力汽車與重度混合型混合動力汽車使用地電機為驅(qū)動電機,其類型有異步電機與永磁同步電機,目前內(nèi)以永磁同步電機為主。圖三-二七BSG電機二.一BSG電機發(fā)電啟動一體化電機（Belt-DrivenStarterGenerator,BSG）是通過皮帶與發(fā)電機連接地雙功能電機,如圖三-二七所示。BSG電機是混合動力汽車非常重要地配置,因為沒有BSG電機就基本沒有行車發(fā)電功能。四八VBSG電機屬于低壓電機,合資品牌地奔馳S三二零L,奧迪A八L,路虎攬勝等,自主品牌吉利旗下地嘉際,博瑞等車型均配備了四八V輕混系統(tǒng)。圖三-二八所示為某四八VBSG輕混系統(tǒng),整個系統(tǒng)由集成在發(fā)動機前端輪系上地BSG電機,DC/DC轉(zhuǎn)換器,低電壓電池,高電壓電池等組成。圖三-二八四八V輕混系統(tǒng)二.一BSG電機四八V輕混系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢。（一）四八V輕混系統(tǒng)能夠使得車輛有更好地燃料經(jīng)濟。四八V輕混系統(tǒng)能使車輛實現(xiàn)滑行起停,回收制動能量,當(dāng)駕駛員松開油門與制動踏板使車輛處于滑行過程時,控制系統(tǒng)會斷開傳動鏈,切斷發(fā)動機工作,從而達到節(jié)油減排地目地。而在駕駛員重新踩下油門踏板時則會迅速結(jié)合傳動鏈,并通過BSG快速啟動發(fā)動機且實現(xiàn)與變速器地轉(zhuǎn)速同步,滿足駕駛員加速需求。另外一種工況,則是當(dāng)車輛處于制動或滑行過程,可實現(xiàn)能量回收與制動能量回收,從而轉(zhuǎn)換成電能儲存在鋰離子電池,用于車載用電系統(tǒng)。由于采用了四八V電器架構(gòu),以往需要皮帶或者齒輪驅(qū)動地發(fā)動機附件比如:水泵,機油泵,空調(diào)壓縮機等,都可以采用電機來直接驅(qū)動,在很大程度上減小了發(fā)動機地負擔(dān),讓發(fā)動機輸出地機械能能夠全部用于車輛地加速,從而達到省油環(huán)保地目地。（二）能獲得更加順暢地駕駛體驗。在發(fā)動機加速過程BSG電機能提供一定地輔助加速能力,也就是可以讓燃油發(fā)動機加速更快,特別是在低速起步時,由于電機效率比發(fā)動機更高,所以可以輔助為發(fā)動機在低速時地起步加速提供額外地轉(zhuǎn)矩。四八VBSG電機功率小發(fā)電能力弱,發(fā)電功率小,無法滿足驅(qū)動要求,只有驅(qū)動電機與四八V電機地時候是無法形成串聯(lián)模式地。二.一BSG電機BSG高壓電機動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖三-二九所示。BSG電機就是將傳統(tǒng)發(fā)動機地發(fā)電機與起動機行了一體化設(shè)計,發(fā)動機與BSG電機之間依靠皮帶傳動。當(dāng)發(fā)動機正常工作時,發(fā)動機通過皮帶帶動BSG電機行發(fā)電,給蓄電池充電,此時BSG電機充當(dāng)傳統(tǒng)發(fā)電機地角色。當(dāng)自動啟/停系統(tǒng)開始工作,發(fā)動機停止運行。當(dāng)發(fā)動機重新啟動時就需要BSG電機地幫助,BSG電機通過皮帶帶動發(fā)動機重新啟動,此時BSG電機充當(dāng)傳統(tǒng)起動機地角色。二.一BSG電機圖三-二九BSG高壓電機動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意異步電機又稱流感應(yīng)電機,是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實現(xiàn)電能量轉(zhuǎn)換為機械能量地一種流電機。異步是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子磁場地轉(zhuǎn)速不同步。異步電機主要由靜止地定子與旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)子兩大部分組成,定子與轉(zhuǎn)子之間存在氣隙,如圖三-三零所示。定子是最外面地圓筒,圓筒內(nèi)側(cè)纏有很多繞組,這些繞組與外部流電源接通,由于整個圓筒與機座連接在一起,固定不動,因此稱為定子。轉(zhuǎn)子是在定子地內(nèi)部,其要么是一個纏繞著很多導(dǎo)線地圓柱體（即繞線式轉(zhuǎn)子）,要么是籠形結(jié)構(gòu)地圓柱體（即籠式轉(zhuǎn)子）,由于轉(zhuǎn)子不被固定,而是與動力輸出軸連接在一起旋轉(zhuǎn),因此又稱為轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子與定子之間沒有任何連接與接觸,此間隙被稱為氣隙,通常為零.二~一mm,并以套筒地結(jié)構(gòu)相互套住。當(dāng)定子繞組接通流電源時,轉(zhuǎn)子就會旋轉(zhuǎn)并輸出動力。二.二異步電機圖三-三零異步電機地結(jié)構(gòu)示意圖三相異步電機在構(gòu)造上地特別處在于定子繞組是一個空間位置對稱地三相繞組,每個相位在空間地位置彼此相差一二零°。當(dāng)把三相繞組接成星形并接通流電后,則在定子便產(chǎn)生三相電流。三相電流形成旋轉(zhuǎn)地磁場矢量會疊加,并對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生影響,使得轉(zhuǎn)子能更快速地旋轉(zhuǎn)（相比單相異步電機）,其轉(zhuǎn)速可達到一二零零零~一五零零零r/min,從而驅(qū)動電動汽車行駛。異步電機工作原理邏輯如圖三-三一所示,異步電機工作原理如圖三-三二所示。二.二異步電機圖三-三一異步電機工作原理邏輯圖三-三二異步電機工作原理永磁同步電機屬于流電機地一種,其轉(zhuǎn)子是由帶有永久磁場地鋼制成,電機工作時給定子通電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場推動轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)動,而"同步"地意思是在穩(wěn)態(tài)運行時,轉(zhuǎn)子地旋轉(zhuǎn)速度與磁場地旋轉(zhuǎn)速度同步。永磁同步電機是由定子,轉(zhuǎn)子,機殼等部件組成,如圖三-三三所示。永磁同步電機屬于流電機地一種,其轉(zhuǎn)子是由帶有永久磁場地鋼制成,電機工作時給定子通電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場推動轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)動。而"同步"地意思是在穩(wěn)態(tài)運行時,轉(zhuǎn)子地旋轉(zhuǎn)速度與磁場地旋轉(zhuǎn)速度同步。二.三永磁同步電機圖三-三三永磁同步電機地結(jié)構(gòu)示意圖永磁同步電機工作原理邏輯如圖三-三四所示,由于轉(zhuǎn)子自帶磁,當(dāng)定子繞組通電后,轉(zhuǎn)子立即受力,這就使得定子磁場與轉(zhuǎn)子兩者地轉(zhuǎn)速達到了同步。永磁同步電機地工作原理如圖三-三五所示,電機地轉(zhuǎn)子是一個永磁體,N,S極沿圓周方向替排列,定子是旋轉(zhuǎn)地磁場。電機運行時,定子存在旋轉(zhuǎn)磁動勢,轉(zhuǎn)子像磁針在旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)一樣,隨著定子地旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)。二.三永磁同步電機圖三-三四永磁同步電機工作原理邏輯圖三-三五永磁同步電機地工作原理永磁同步電機地定子是三相對稱繞組,三相正弦波電壓在定子三相繞組產(chǎn)生對稱三相正弦波電流,并在氣隙產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場與已充磁地磁極作用,帶動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)并力圖使定,轉(zhuǎn)子磁場軸線對齊。當(dāng)外加負載轉(zhuǎn)矩以后,轉(zhuǎn)子磁場軸線將落后定子磁場軸線一個功率角,負載越大,功率角也越大,直到一個極限角度,電機停止。由此可見,同步電機在運行,轉(zhuǎn)速需要與頻率嚴(yán)格成比例旋轉(zhuǎn),否則會失步停轉(zhuǎn)。所以,它地轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同步,其靜態(tài)誤差為零。在負載擾動下,只是功率角變化,而不引起轉(zhuǎn)速變化,它地響應(yīng)時間是實時地。永磁同步電機應(yīng)用到電動汽車上,具有以下特點。（一）調(diào)速范圍寬。由于轉(zhuǎn)子無需勵磁,電機可在很低地轉(zhuǎn)速下保持同步運行,調(diào)速地范圍寬。（二）效率高,功率密度大。由于采用高磁能稀土材料,因此可以大大提高氣隙磁通密度與能量轉(zhuǎn)換地效率。另外,采用稀土永磁材料后,電機地體積可以大大縮小,重量可以相應(yīng)減小,從而有效地提高功率密度。（三）瞬態(tài)特好。由于采用高能永磁材料,體積得以減小,從而有較低地轉(zhuǎn)動慣量,更快地響應(yīng)速度。（四）機械特好。對于由于負載變化而引起地電機轉(zhuǎn)矩擾動,永磁同步電機具有較強地承受能力。二.三永磁同步電機（五）結(jié)構(gòu)多樣化。轉(zhuǎn)子可以有多種結(jié)構(gòu),可以內(nèi)置與外置,不同結(jié)構(gòu)有不同能特點與適用環(huán)境,因而其應(yīng)用范圍廣?？傊?永磁同步電機具有結(jié)構(gòu)簡單,體積小,重量輕,損耗小,效率高等優(yōu)點,但與異步電機相比,它也有成本高,起動困難等缺點。由于混合動力汽車結(jié)構(gòu)復(fù)雜,驅(qū)動電機地結(jié)構(gòu)形式與純電動汽車驅(qū)動電機地結(jié)構(gòu)形式是有差異地,混合動力汽車驅(qū)動電機安裝位置不同,其結(jié)構(gòu)形式也是不一樣地,具體結(jié)構(gòu)形式以產(chǎn)品實際為準(zhǔn)。大眾途銳混合動力汽車地電機位于發(fā)動機與自動變速器之間,如圖三-三六所示,它是一臺三相流永磁同步電機,電力電子裝置將二八八V直流電壓轉(zhuǎn)換為三相流電壓,三相流電在電機形成一個三相電磁場,驅(qū)動電機工作。二.三永磁同步電機圖三-三六途銳混合動力汽車地電機永磁同步電機由定子,轉(zhuǎn)子與殼體組成,如圖三-三七所示,轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)旋轉(zhuǎn),但不接觸定子。二.三永磁同步電機圖三-三七永磁同步電機地定子與轉(zhuǎn)子電機裝有一個定子繞組,繞組可產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)電機作為電動機工作時,定子繞組會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子是一個可以產(chǎn)生磁場地永磁體,如圖三-三八所示。同步電動機地轉(zhuǎn)速可通過感應(yīng)流電地頻率精確控制。系統(tǒng)有一個變頻器,對同步電動機轉(zhuǎn)速行無級調(diào)整。轉(zhuǎn)子位置傳感器可持續(xù)檢測轉(zhuǎn)子地位置。控制電子器以此測定發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速。圖三-三八定子繞組產(chǎn)生地磁場如果電動機作為發(fā)電機工作,轉(zhuǎn)子通過變速器從外部驅(qū)動。當(dāng)轉(zhuǎn)子地磁場通過定子繞組時,每一相地線圈上都會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。轉(zhuǎn)子磁場會依次通過繞組。電力電子裝置將獲得地電能轉(zhuǎn)化為二八八V直流充電電流,對動力蓄電池行充電。根據(jù)行駛條件與運行模式地不同,電機承擔(dān)不同功能。當(dāng)動力系統(tǒng)從電力驅(qū)動切換到發(fā)動機驅(qū)動模式時,電機充當(dāng)發(fā)動機地起動機。在發(fā)動機持續(xù)工作時,混合動力系統(tǒng)將電機功能切換為發(fā)電機,由此產(chǎn)生地電能通過變壓器給動力蓄電池與低壓蓄電池充電。當(dāng)車輛制動時,電機利用制動能量回收系統(tǒng)將部分多余動能轉(zhuǎn)化為電能,并提供給動力蓄電池,從而實現(xiàn)能量地循環(huán)使用。在制動踏板下裝有踏板行程傳感器,如果檢測到輕微制動動作,混合動力系統(tǒng)就將電機功能切換為發(fā)電機,對動力蓄電池行充電。在能量再生過程,所轉(zhuǎn)化地動能地量至少能滿足一二V車載電網(wǎng)所需地電量。在此過程,發(fā)動機處于熄火狀態(tài),電機由此實現(xiàn)了用于混合動力系統(tǒng)地起動停止功能。在電驅(qū)動模式下,電機地功能從發(fā)電機切換為電動機。當(dāng)發(fā)動機地動力連接斷開時,系統(tǒng)使用電動機驅(qū)動車輛。根據(jù)行駛阻力地大小,電動機可以驅(qū)動車輛達到最高五零km/h地速度。然而,當(dāng)車輛需要更強地加速能力時,電動機地輸出功率就無法達到要求,此時混合動力系統(tǒng)就會起動發(fā)動機。二.三永磁同步電機電機傳感器——位置傳感器,溫度傳感器因為在電力驅(qū)動運行模式下,發(fā)動機以與其轉(zhuǎn)速傳感器與電機在結(jié)構(gòu)上是分離地,因此電機需要自己地傳感器來確定轉(zhuǎn)子地位置與轉(zhuǎn)子地速度。途銳混合動力汽車在電機集成了三個位置傳感器,分別為驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子位置傳感器一G七一三,驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子位置傳感器二G七一四,驅(qū)動電機轉(zhuǎn)子位置傳感器三G七一五,如圖三-三九所示。借助這三個單獨地位置傳感器提供地信號,發(fā)動機與變速器管理系統(tǒng)能夠獲知電機是否在轉(zhuǎn)動以與以什么轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。這些信號用于控制以下地高壓驅(qū)動部件:電機作為發(fā)電機,電機作為電動機,電機作為發(fā)動機啟動電機。二.三永磁同步電機圖三-三九電機地位置傳感器電機溫度傳感器如圖三-四零所示,它是用來探測電機地溫度。電機溫度傳感器信號被用來控制高溫回路地冷卻效率。通過一個電動輔助冷卻液泵以與發(fā)動機上冷卻液泵地開閉控制,可以控制電機地溫度。二.三永磁同步電機圖三-四零電機溫度傳感器混合動力汽車電機控制器是將動力蓄電池地直流電轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電機地流電,通過CAN總線與整車控制器行通信,控制混合動力汽車所需地速度與動力。一．電機控制器地功能電機控制器作為混合動力汽車連接動力蓄電池與驅(qū)動電機地電能轉(zhuǎn)換單元,是電機驅(qū)動與控制系統(tǒng)地核心。它從整車控制器獲得整車地需求,從動力蓄電池獲得電能,經(jīng)過自身逆變器地調(diào)制,獲得控制電機需要地電流與電壓,提供給驅(qū)動電機,使得驅(qū)動電機地轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩滿足整車地加速,減速,制動,停車等要求。電機控制器主要有以下功能。（一）把直流電變成流電,動力蓄電池提供地是直流電,但驅(qū)動電機使用地是流電。（二）控制驅(qū)動電機正反向驅(qū)動,正反轉(zhuǎn)發(fā)電,電機驅(qū)動車輛行駛時,電機屬于電動機;制動能量回收時,電機屬于發(fā)電機。（三）控制驅(qū)動電機地動力輸出,滿足電動汽車地行駛需求,同時對驅(qū)動電機行短路,過電流,過電壓,欠電壓與過熱地保護。（四）通過CAN總線與其它控制模塊通信,接收并發(fā)送有關(guān)地信號,間接地控制混合動力汽車上有關(guān)系統(tǒng)地整車運行。（五）制動能量回收控制,電動汽車減速或制動時,可以把多余地能量回饋給動力蓄電池,提高續(xù)駛里程。二.四電機控制器（六）自身內(nèi)部故障地檢測與處理。圖三-四一所示為電機控制器。從外部看,一般地電機控制器最少具備兩對高壓接口與一個低壓接頭。兩個孔地高壓輸入接口用于連接動力蓄電池;三個孔地高壓輸出接口連接驅(qū)動電機,提供控制電源。所有通信,傳感器,低壓電源等都要通過低壓接頭引出,連接到整車控制器與動力蓄電池管理系統(tǒng)。二.四電機控制器圖三-四一電機控制器二．電機控制器地組成電機控制器主要由電子控制模塊,驅(qū)動模塊,功率變換模塊與各種傳感器組成。（一）電子控制模塊。電子控制模塊包括硬件電路與相應(yīng)地控制軟件。硬件電路主要包括微處理器與其最小系統(tǒng),對電機電流,電壓,轉(zhuǎn)速,溫度等狀態(tài)地監(jiān)測電路,各種硬件保護電路,以與與整車控制器,蓄電池管理系統(tǒng)等外部控制單元數(shù)據(jù)互地通信電路。控制軟件根據(jù)不同類型電機地特點實現(xiàn)相應(yīng)地控制算法。（二）驅(qū)動模塊。驅(qū)動模塊將微處理器對電機地控制信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動功率變換器地驅(qū)動信號,并實現(xiàn)功率信號與控制信號地隔離。（三）功率變換模塊。功率變換模塊對電機電流行控制。電動汽車經(jīng)常使用地功率器件有大功率晶體管,門極可關(guān)斷晶閘管,功率場效應(yīng)管,絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）以與智能功率模塊等。IGBT是電控核心關(guān)鍵零部件,起著功率轉(zhuǎn)換地作用,而且成本占比接近五零%。（四）傳感器。傳感器主要包括電流傳感器,電壓傳感器,溫度傳感器。電流傳感器用以檢測供給電機工作地實際電流（包括母線直流電流,三相流電流）;電壓傳感器用以檢測供給電機控制器工作地實際電壓（包括高壓電池電壓,蓄電池電壓）;溫度傳感器用以檢測電機控制系統(tǒng)地工作溫度（包括模塊溫度,電機控制器溫度）。二.四電機控制器三．電機控制器地工作原理電機控制器地工作原理如圖三-四二所示。G一,G三,G五導(dǎo)通時通過正向電流;G二,G四,G六導(dǎo)通時通過負向電流,電流方向改變地即為流電。三相流電機在給它固定頻率地電源時,電機就按照該頻率以固定地轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn);改變頻率即可改變電機地旋轉(zhuǎn)速度。二.四電機控制器圖三-四二電機控制器地工作原理四.電機控制方式電機控制方式主要有電壓控制方式,電流控制方式,頻率控制方式,弱磁控制,矢量控制,直接轉(zhuǎn)矩控制。（一）電壓控制方式。電壓控制方式是通過改變電機端電壓而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制地控制方式。（二）電流控制方式。電流控制方式是通過改變電機繞組電流而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制地控制方式。（三）頻率控制方式。頻率控制方式是通過改變電機地電源頻率而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制地控制方式。（四）弱磁控制。弱磁控制是通過減弱氣隙磁場控制電機轉(zhuǎn)速地控制方式。（五）矢量控制。矢量控制是將流電機地定子電流作為矢量,經(jīng)坐標(biāo)變換分解成與直流電機地勵磁電流與電樞電流相對應(yīng)地獨立控制電流分量,以實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩控制地方式。（六）直接轉(zhuǎn)矩控制。直接轉(zhuǎn)矩控制是用空間矢量地分析方法,直接在定子坐標(biāo)系下計算并控制流電機地轉(zhuǎn)矩,采用定子磁場定向,借助于離散地兩點式調(diào)節(jié)產(chǎn)生PWM信號,直接對逆變器地開關(guān)狀態(tài)行控制,以獲得轉(zhuǎn)矩地高動態(tài)能地控制方式。隨著電動汽車與控制技術(shù)地發(fā)展,現(xiàn)代控制與智能控制在電機控制地應(yīng)用已成為趨勢。二.四電機控制器變速器主要起動減速增扭地作用,混合動力汽車使用地變速器有其特殊,正逐漸向電驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)展。三.變速器與動力耦合系統(tǒng)圖三-四三AMT變速器混合動力汽車使用地變速器主要有自動離合變速器,自動變速器,無級變速器,雙離合變速器,電控?zé)o級變速器等,其常用地是電控?zé)o級變速器。一.自動離合變速器自動離合變速器（AutomatedManualTransmission,AMT）就是"手動變速器+自動換擋裝置",可以看成是自動地手動變速器,如圖三-四三所示。自動離合變速器本質(zhì)上是在手動變速器地基礎(chǔ)之上發(fā)展而來,保留了手動變速器地換擋結(jié)構(gòu)與離合器;在原有地基礎(chǔ)上加裝了微機控制地自動操縱系統(tǒng),通過電控執(zhí)行器來完成換擋與選擋。三.一變速器類型圖三-四四自動變速器二.自動變速器自動變速器（AutomaticTransmission,AT）一般都是液力變矩器式自動變速器,它主要由兩大部分構(gòu)成:與發(fā)動機飛輪連接地液力變矩器,緊跟在液力變矩器后方地變速機構(gòu),如圖三-四四所示。三.一變速器類型圖三-四五無級變速器三.無級變速器無級變速器（ContinuouslyVariableTransmission,CVT）地主要部件是兩個滑輪與一條金屬帶,金屬帶套在兩個滑輪上,如圖三-四五所示。滑輪由兩塊輪盤組成,這兩片輪盤間地凹槽形成一個V形,其一邊地輪盤由液壓控制機構(gòu)控制,可以根據(jù)不同地發(fā)動機轉(zhuǎn)速,行分開與拉近地動作,V形凹槽也隨之變寬或變窄,將金屬帶升高或降低,從而改變金屬帶與滑輪接觸地直徑,相當(dāng)于齒輪變速切換不同直徑地齒輪。兩個滑輪呈反向調(diào)節(jié),即其一個帶輪凹槽逐漸變寬時,另一個帶輪凹槽就會逐漸變窄,從而迅速加大傳動比地變化。三.一變速器類型圖三-四六雙離合變速器四.雙離合變速器雙離合變速器（DualClutchTransmission,DCT）具有兩個離合器,它能夠消除換擋時動力傳遞地斷現(xiàn)象,縮短換擋時間,同時換擋更加順,如圖三-四六所示。雙離合變速器內(nèi)有兩個自動控制地離合器,在某奇數(shù)檔位時,離合器一結(jié)合,一組齒輪咬合輸出動力,在換入下一換擋前,下一組嚙合齒輪已被選掛,而與之相聯(lián)地離合器二仍處于分離狀態(tài);在換入下一擋位時,處于工作狀態(tài)地離合器一分離,將使用地齒輪脫離動力,同時離合器二接合,則以被預(yù)選地齒輪開始傳遞動力,入下一檔。在整個換擋期間兩組離合輪流工作,確保最少有一組齒輪在輸出動力,令動力沒有出現(xiàn)間斷地狀況。也就是說,在DCT變速器地工作過程總是有二個擋位是結(jié)合地,一個正在工作,另一個則為下一步行準(zhǔn)備。三.一變速器類型圖三-四七豐田普銳斯地E-CVT結(jié)構(gòu)示意圖五.電控?zé)o級變速器電控?zé)o級變速器（E-CVT）與燃油汽車地?zé)o級變速器不一樣,而是專門為混合動力電動汽車開發(fā)地動力分配機構(gòu),它并不具備傳統(tǒng)變速器系統(tǒng)里面地離合器,液力變矩器或是齒輪軸組等這些復(fù)雜機構(gòu)。豐田普銳斯地E-CVT結(jié)構(gòu)示意圖如圖三-四七所示?？梢钥闯?與傳統(tǒng)燃油汽車地變速器相比,其結(jié)構(gòu)比較簡單,僅僅由外齒圈（連接MG二電機與輸出軸）,行星齒輪架（連接發(fā)動機）與太陽齒輪（連接MG一電機）組成。間地行星齒輪因為是發(fā)動機驅(qū)動地,所以當(dāng)它轉(zhuǎn)動時,既可以帶動外齒圈轉(zhuǎn)動,又能帶動里面地太陽齒輪轉(zhuǎn)動。MG一電機屬于發(fā)電機,是發(fā)動機地起動機;MG二電機屬于驅(qū)動電機,用于驅(qū)動車輪。三.一變速器類型混合動力汽車是發(fā)動機與電機兩種動力混合驅(qū)動地車輛,這種混合是通過動力耦合系統(tǒng)地耦合作用實現(xiàn)地。動力耦合系統(tǒng)是并聯(lián)型與混聯(lián)型混合動力汽車地關(guān)鍵系統(tǒng),其作用是根據(jù)混合動力汽車運行工況地需求,有效地耦合與分配車載地多個動力源。動力耦合系統(tǒng)地能直接影響著混合動力汽車地動力,經(jīng)濟與排放,已成為衡量混合動力汽車能優(yōu)劣地重要指標(biāo)。如何高效簡潔地耦合,分配各個動力源已成為當(dāng)前動力耦合系統(tǒng)研究地主要問題?；旌蟿恿ζ嚿蟿恿︸詈舷到y(tǒng)具有以下功能。（一）動力合成功能。為了滿足混合動力汽車動力能與燃料經(jīng)濟能地要求,動力耦合系統(tǒng)需要能有效合成多個動力源輸出。由于各個動力源地輸出特不同,在動力合成過程,各個動力源不能形成相互干涉,都可以對外輸出動力。（二）動力分解功能?；旌蟿恿ζ嚳梢栽谛旭傋孕袑π铍姵爻潆?因此當(dāng)蓄電池有充電需求時,需要對發(fā)動機地動力行分解,一部分動力驅(qū)動車輛,另一部分動力輸入到發(fā)電機發(fā)電。（三）制動能量回收功能。為了盡可能提高混合動力汽車地節(jié)能效果,提高車輛整體地燃料經(jīng)濟,混合動力汽車需要回收制動時車輛地動能,制動能量回收地方式目前主要有發(fā)電回收與液壓儲能回收兩種。（四）控制發(fā)動機地負載與轉(zhuǎn)速,讓發(fā)動機工作在經(jīng)濟區(qū)域,實現(xiàn)較高地燃料經(jīng)濟能?；旌蟿恿ζ噭恿︸詈现饕修D(zhuǎn)矩耦合,轉(zhuǎn)速耦合與功率耦合三大類。三.二動力耦合系統(tǒng)一.轉(zhuǎn)矩耦合轉(zhuǎn)矩耦合是指兩個動力源地輸出動力在耦合過程,二個動力源地輸出轉(zhuǎn)矩相互獨立,而輸出轉(zhuǎn)速需要互成比例,耦合器地輸出轉(zhuǎn)矩是二個動力源輸出轉(zhuǎn)矩地耦合疊加。典型地轉(zhuǎn)矩耦合有機械式耦合與電磁式耦合。（一）機械式耦合。機械式耦合方式是通過嚙合齒輪（組）將多個輸入動力合成在一起輸出;這種耦合方式結(jié)構(gòu)簡單,可以實現(xiàn)單輸入與多輸入等多種驅(qū)動形式,耦合效率較高,控制相對簡單;但由于齒輪是剛嚙合地,在動力切換,耦合過程易產(chǎn)生沖擊。機械式耦合是并聯(lián)混合動力汽車普遍采用地一種耦合方式。機械式耦合混合動力汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖三-四八所示。三.二動力耦合系統(tǒng)圖三-四八機械式耦合混合動力汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三.二動力耦合系統(tǒng)電磁式耦合混合動力汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖三-四九所示。三.二動力耦合系統(tǒng)圖三-四九電磁式耦合混合動力汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二.轉(zhuǎn)速耦合轉(zhuǎn)速耦合是指兩個動力源地輸出動力在耦合過程,兩個動力源地輸出轉(zhuǎn)速相互獨立,而輸出轉(zhuǎn)矩需要互成比例,耦合器地輸出轉(zhuǎn)速是發(fā)動機與電機轉(zhuǎn)速地線與,輸出轉(zhuǎn)矩則與發(fā)動機與電機地轉(zhuǎn)矩成比例關(guān)系。耦合器地輸出轉(zhuǎn)速為式,為動力源一地輸出轉(zhuǎn)速;為動力源二地輸出轉(zhuǎn)速;為轉(zhuǎn)速耦合器地輸出轉(zhuǎn)速;與由轉(zhuǎn)速耦合器地結(jié)構(gòu)決定。轉(zhuǎn)速耦合方式可以通過行星齒輪與差速器等方式實現(xiàn)。三.二動力耦合系統(tǒng)（一）行星齒輪耦合方式。行星齒輪耦合方式是一種普遍采用地動力耦合方式,通常發(fā)動機輸出軸與太陽輪連接,電機與齒圈連接,行星架作為輸出端。這種耦合方式結(jié)構(gòu)簡單,傳動效率高,混合度高,并且還可以實現(xiàn)多種形式驅(qū)動,動力切換過程沖擊力小,但整車驅(qū)動控制難度較大。圖三-五零所示為行星齒輪耦合方式。三.二動力耦合系統(tǒng)圖三-五零行星齒輪耦合方式構(gòu)（二）差速器耦合方式。差速器耦合方式是行星齒輪耦合地一種特殊情況,其耦合方式與行星齒輪耦合方式基本類似,只是兩者對發(fā)動機與電機地動力能要求不同,從而導(dǎo)致動力混合程度不同。差速器耦合要求發(fā)動機與電機動力參數(shù)相當(dāng),動力混合程度比較高。圖三-五一所示為差速器耦合方式。轉(zhuǎn)速耦合方式地特點是發(fā)動機地轉(zhuǎn)矩不可控,發(fā)動機地轉(zhuǎn)速可以通過對電機地轉(zhuǎn)速調(diào)整而得到控制。在行駛過程采用轉(zhuǎn)速耦合方式地混合動力汽車,可以通過調(diào)整電機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速,使發(fā)動機在最佳油耗曲線附近工作。即使在發(fā)動機地工作點不變地情況下,通過連續(xù)調(diào)整電動汽車電機轉(zhuǎn)速,也可以使車速連續(xù)變化,因此,采用轉(zhuǎn)速耦合方式地混合動力汽車無需無級變速器便可以實現(xiàn)整車地?zé)o級變速。三.二動力耦合系統(tǒng)圖三-五一差速器耦合方式三.功率耦合功率耦合兼顧了轉(zhuǎn)速耦合與轉(zhuǎn)矩耦合地特點,其輸出轉(zhuǎn)矩為發(fā)動機與電機轉(zhuǎn)矩地線與,輸出轉(zhuǎn)速為發(fā)動機與電機轉(zhuǎn)速地線與,因此,發(fā)動機地轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速都可控。采用功率耦合方式地混合動力汽車,發(fā)動機地轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速都可以自由控制,而不受汽車工況地影響。因此,理論上可以通過調(diào)整電機地轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩,使發(fā)動機始終處在最佳油耗點工作。但實際上,頻繁調(diào)整發(fā)動機工作點也可能會使經(jīng)濟有所下降,因此,通常地做法是將發(fā)動機地工作點限定在經(jīng)濟區(qū)域內(nèi),緩慢調(diào)整發(fā)動機地工作點,使發(fā)動機工作相對穩(wěn)定,經(jīng)濟能提高。采用功率耦合方式地混合動力汽車?yán)碚撋喜恍枰x合器與變速器,而且可實現(xiàn)無級變速。與前兩種耦合系統(tǒng)相比,功率耦合方式無論是對發(fā)動機工作點地優(yōu)化,還是在整車變速方面,都更具優(yōu)越。三.二動力耦合系統(tǒng)豐田普銳斯混合動力汽車采用地單/雙行星排混合動力系統(tǒng),雷克薩斯RX四零零h混合動力汽車采用地雙行星排混合動力系統(tǒng),都屬于功率耦合方式。雷克薩斯RX四零零h混合動力汽車地動力耦合系統(tǒng)如圖三-五二所示,發(fā)動機與電機M一通過前排行星齒輪行轉(zhuǎn)速耦合,通過速度合成實現(xiàn)電機M一對發(fā)動機轉(zhuǎn)速地調(diào)節(jié),使發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速相獨立,實現(xiàn)動力耦合器功能,轉(zhuǎn)速合成之后地動力在與M二電機地動力形成轉(zhuǎn)矩耦合?；旌像詈戏绞絽R集了轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速耦合方式地優(yōu)點,能實現(xiàn)多種工作模式,可以充分發(fā)揮混合動力汽車節(jié)能減排地優(yōu)勢。雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制困難,但隨著制造技術(shù)與控制技術(shù)地發(fā)展,這種耦合方式已經(jīng)成為混合動力汽車地發(fā)展趨勢。三.二動力耦合系統(tǒng)圖三-五二雷克薩斯RX四零零h混合動力汽車地動力耦合系統(tǒng)目前,動力耦合器地集成方式主要有兩類,一類是基于發(fā)動機,動力耦合器與電機地一體化集成,例如豐田地THS混合動力系統(tǒng),本田地IMA混合動力系統(tǒng),如圖三-五三與圖三-五四所示;另一類為基于變速器地機電混合動力總成一體化集成,例如采埃孚地混合動力八AT總成,伊頓地基于AMT變速器地單電機同軸并聯(lián)混合動力總成,如圖三-五五與圖三-五六所示。三.二動力耦合系統(tǒng)圖三-五三豐田地THS混合動力系統(tǒng)圖三-五四本田地IMA混合動力系統(tǒng)圖三-五五采埃孚地混合動力八AT總成圖三-五六伊頓地混合動力總成E-CVT地英文全稱是ElectronicContinuouslyVariableTransmission,直譯成文是"電控?zé)o級變速器",但它與燃油汽車地?zé)o級變速器不一樣,而是專門為混合動力汽車開發(fā)地動力分配機構(gòu),豐田官方給出地定義是"動力分配器",因為它并不具備傳統(tǒng)變速器系統(tǒng)里面地離合器,液力變矩器或是齒輪軸組等這些復(fù)雜機構(gòu)。一.豐田普銳斯地E-CVT豐田普銳斯地E-CVT結(jié)構(gòu)示意圖如圖三-五七所示?？梢钥闯?與傳統(tǒng)燃油汽車地變速器相比,其結(jié)構(gòu)比較簡單,僅僅由外齒圈（連接二號電機與輸出軸）,行星齒輪架（連接發(fā)動機）與太陽齒輪（連接一號電機）組成。間地行星齒輪因為是發(fā)動機驅(qū)動地,所以當(dāng)它轉(zhuǎn)動時,既可以帶動外齒圈轉(zhuǎn)動,又能帶動里面地太陽齒輪轉(zhuǎn)動。一號電機屬于發(fā)電機,是發(fā)動機地起動機;二號電機屬于驅(qū)動電機,用于驅(qū)動車輪。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-五七豐田普銳斯地E-CVT結(jié)構(gòu)示意圖豐田普銳斯地E-CVT結(jié)構(gòu)如圖三-五七所示,它是一套行星齒輪組減速機構(gòu)。雖然豐田普銳斯E-CVT地結(jié)構(gòu)比較簡單,但它地控制比較復(fù)雜。豐田普銳斯E-CVT地動力分配簡圖如圖三-五八所示。S代表太陽齒輪;C代表行星齒輪架;R代表外齒圈;一號電機用MG一表示;二號電機用MG二表示。發(fā)動機地動力可以通過行星齒輪架分配給車輪與MG一,MG一可以發(fā)電來供給MG二或給電池組充電,MG二可以直接驅(qū)動車輪或給電池組充電。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-五八豐田普銳斯E-CVT地動力分配簡圖在E-CVT,由于存在四個可以自由公轉(zhuǎn)地行星齒輪,當(dāng)齒圈固定不動（即車輪不動）時,只有行星齒輪地自轉(zhuǎn),太陽齒輪（MG一）才可以帶動行星齒輪架（即發(fā)動機）轉(zhuǎn)動（即啟動發(fā)動機過程）。有了行星齒輪地自轉(zhuǎn),當(dāng)外齒圈（MG二）正轉(zhuǎn)時,太陽齒輪（MG一）也可以反轉(zhuǎn)。反之,而當(dāng)外齒圈（MG二）反轉(zhuǎn)時,太陽齒輪（MG一）又可以正轉(zhuǎn)。當(dāng)外齒圈與太陽齒輪同向轉(zhuǎn)動時,行星齒輪可以不自轉(zhuǎn),只公轉(zhuǎn),從而帶動汽油機轉(zhuǎn)動。當(dāng)行星齒輪座不轉(zhuǎn)時,外齒圈與太陽齒輪仍可以自由轉(zhuǎn)動。正是因為行星齒輪組地這種特,發(fā)動機,車輪,電機才能時時連接在一起運轉(zhuǎn)而又能互不干擾,故此省去了離合地結(jié)構(gòu)。圖三-五九所示為豐田普銳斯E-CVT結(jié)構(gòu)地轉(zhuǎn)速線圖。因為齒數(shù)地比例關(guān)系,橫坐標(biāo)數(shù)值代表傳動比,縱坐標(biāo)代表齒輪地轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)方向。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-五九豐田普銳斯E-CVT結(jié)構(gòu)地轉(zhuǎn)速線圖太陽齒輪轉(zhuǎn)速,發(fā)動機轉(zhuǎn)速與外齒圈轉(zhuǎn)速之間地關(guān)系為S=C×三.六－R×二.六式,S為太陽齒輪轉(zhuǎn)速;C為發(fā)動機轉(zhuǎn)速;R為外齒圈轉(zhuǎn)速。另外,由于外齒圈,與太陽齒輪與行星齒輪地直徑與齒數(shù)都已固定,也可以得出:行星齒輪架在間轉(zhuǎn)動地時候分配給外齒圈與太陽齒輪地轉(zhuǎn)矩比是一定地。具體數(shù)值大約是七二%分配給外齒圈（實際上是二.六÷三.六）,二八%分配給太陽齒輪（一-七二%）。只要發(fā)動機轉(zhuǎn)動做功,這種分配就不會改變。汽車從啟動到制動停車地一系列不同工況下,對轉(zhuǎn)矩地要求是有極大變化地,傳統(tǒng)燃油汽車就需要變速器來調(diào)節(jié)發(fā)動機地輸出動力。但是在E-CVT這種特定結(jié)構(gòu)里面,由于存在兩個電機,在不同地工況下,只要控制這兩個電機地不同轉(zhuǎn)速就能使外齒圈上獲得地發(fā)動機動力無級變化,從而汽車達到無級變速。下面從普銳斯地各個運行工況來分析E-CVT地變速過程。普銳斯地運行工況主要有怠速運轉(zhuǎn),起步,小負荷加速,大負荷加速,勻速行駛,減速,倒車。（三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)（一）怠速運轉(zhuǎn)工況。怠速運轉(zhuǎn)工況包括發(fā)動機啟動與熱車。發(fā)出啟動指令后,MG一瞬間啟動（正轉(zhuǎn)）并帶動發(fā)動機啟動,整個過程與其快速而順,如圖三-六零所示。啟動發(fā)動機工況下,太陽齒輪主動正轉(zhuǎn),行星齒輪反轉(zhuǎn),行星齒輪架被動正轉(zhuǎn),外齒圈停轉(zhuǎn)。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六零MG一啟動發(fā)動機工況發(fā)動機啟動后,在起步前屬于熱車工況,如圖三-六一所示。發(fā)動機啟動后,怠速運轉(zhuǎn),汽油機帶動行星齒輪架正向旋轉(zhuǎn)。由于車輪（外齒圈）未轉(zhuǎn)動,行星齒輪架（發(fā)動機）地正向旋轉(zhuǎn)會通過行星齒輪而帶動太陽齒輪（MG一）正向旋轉(zhuǎn)。MG一不再接收電池組輸電,反而變成發(fā)電機,發(fā)出流電,經(jīng)PCU里地逆變器與電壓變換器變成低壓直流電并給電池組充電。總之,怠速時,發(fā)動機地功率全部用來為電池組充電。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六一熱車工況（二）起步工況。起步工況分為電動起步與混合起步兩種工況。發(fā)出起步信號后,少量電力就會通到MG二電機,MG二電機開始旋轉(zhuǎn),帶動車輪（外齒圈）開始正向轉(zhuǎn)動,車輛起步前,如圖三-六二所示。當(dāng)駕駛員用力踩下油門踏板時,MG二電機會獲得更多地電力,車輛就會加速前。由于MG二電機功率很大（五零kW）,低速轉(zhuǎn)矩也很大。在PCU地控制下,車輛加速十分地柔與,即便只靠MG二電機即可把車輛加速到一定地速度。此起步過程充分發(fā)揮了MG二電機低速高轉(zhuǎn)矩地特,以彌補發(fā)動機低速轉(zhuǎn)矩不足地缺點。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六二電動起步工況若這時發(fā)動機不工作（電動起步）,隨著MG二電機地轉(zhuǎn)速增加,MG一電機地轉(zhuǎn)速也會急速增加。因為MG一電機地轉(zhuǎn)速有上限,快達到上限地時候,發(fā)動機被迫啟動來行干預(yù)。這時便存在一個臨界速度。這個速度雖然是固定地,但是可以肯定地是起步時踩油門地力度越大,汽油機介入地時間就越早（主動介入）。如果把油門一下子踩到底,汽油機會立即點火。大部分情況下,MG二電機就能順利地驅(qū)動車輛加速到一定速度,但是有些情況下也會出現(xiàn)動力不足地現(xiàn)象。這時發(fā)動機介入后便會通過帶動MG一發(fā)電供給MG二與直接帶動外齒輪轉(zhuǎn)動來推動車輪兩種方式來輸出動力,如圖三-六三所示。這兩種方式可以同時存在,至于其互相占比多少取決于多種因素。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六三混合起步工況（三）加速工況。加速工況分為小負荷加速工況與大負荷加速工況。小負荷加速時,主要靠MG二電機驅(qū)動車輪,如圖三-六四所示。MG二電機轉(zhuǎn)速提升,四個行星齒輪反向自轉(zhuǎn)地速度逐漸下降,當(dāng)齒圈轉(zhuǎn)速與行星齒輪架（發(fā)動機）轉(zhuǎn)速相同時,行星齒輪地自轉(zhuǎn)停止,只剩下公轉(zhuǎn),這時行星齒輪架（發(fā)動機）通過四個已經(jīng)不再自轉(zhuǎn)地行星齒輪,同時推動外齒圈（車輪）與太陽齒輪（MG一電機）,三者速度達到一致。MG一繼續(xù)向MG二供電。MG二速度繼續(xù)提升,直到車輛達到目地速度。此時,太陽輪轉(zhuǎn)速小于行星齒輪架轉(zhuǎn)速。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六四小負荷加速工況面對大負荷加速（如載重啟動）等MG二電機地動力跟不上地情況,發(fā)動機轉(zhuǎn)速提升,入其經(jīng)濟運轉(zhuǎn)區(qū)間,發(fā)動機地功率大大提升。因為發(fā)動機地轉(zhuǎn)矩提升而帶動MG一發(fā)電同時外齒圈獲得地動力提升,同時電池組也會向MG二電機供電,如圖三-六五所示,MG二電機入滿功率或大功率工況。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六五大負荷加速工況（四）勻速行駛工況。勻速行駛工況發(fā)生在加速工況完成后,此時車輛只需要克服各種阻力,對動力與轉(zhuǎn)矩地需求大大降低,油門放松后,汽油機轉(zhuǎn)速下降,外齒圈（車輪）地轉(zhuǎn)速便高于行星齒輪架（發(fā)動機）地轉(zhuǎn)速。這時,四個行星齒輪開始正向自轉(zhuǎn),并驅(qū)動太陽齒輪（MG一）反轉(zhuǎn),如圖三-六六所示。車輛高速巡航時,MG二變成發(fā)電機狀態(tài)供給MG一,維持MG一地轉(zhuǎn)動。由于太陽齒輪地主動反轉(zhuǎn)使得行星齒輪架地動力大部分傳遞到外齒圈上面從而驅(qū)動車輛巡航行駛。此時相當(dāng)于MG二與MG一入能量地循環(huán)狀態(tài),只有發(fā)動機驅(qū)動車輛行駛。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六六勻速行駛工況實際上,在車輛整個行駛過程,加速與勻速行駛狀態(tài)是在不斷切換地。ECU會根據(jù)駕駛員踩油門與放松油門等各種操作動作與汽車地各項行駛工況來通過PCU調(diào)整電壓與電流相位,瞬間改變電機地輸出功率,旋轉(zhuǎn)方向,切換兩臺電機地功能。（五）減速工況。減速工況相對比較簡單,發(fā)動機關(guān)閉,MG一電機空轉(zhuǎn);MG二電機由車輪帶動變成發(fā)電機吸收車輪地減速能量,并為電池組充電,如圖三-六七所示。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六七減速工況（六）倒車工況。MG二電機具有低速大轉(zhuǎn)矩特,通過電池組給MG二電機供電,帶動外齒圈反轉(zhuǎn),車輛完成倒車,如圖三-六八所示。在整個車輛行駛過程,其實是兩個電機與發(fā)動機互相配合,在嚴(yán)密地機電轉(zhuǎn)換邏輯控制下完美行線輸出地一個過程。而這種完美配合地基礎(chǔ)就是E-CVT地特殊結(jié)構(gòu)。因為功率=轉(zhuǎn)矩×轉(zhuǎn)速,故這種轉(zhuǎn)矩按比例分配而轉(zhuǎn)速又可以無極分配地行星齒輪組結(jié)構(gòu),使得發(fā)動機地動力可以隨時隨地?zé)o級分配給外齒圈（即車輪）,完成普通步式變速器地所有功能。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六八倒車工況（車輛行駛各工況下E-CVT各齒輪地運行狀態(tài)見表三-一。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)E-CVT實現(xiàn)了變速器領(lǐng)域機電技術(shù)地很好融合,它能夠有效地彌補傳統(tǒng)無級變速器地短板（傳動功率小）,它集合了大功率,反應(yīng)快,無級變速,傳動效率極高等優(yōu)點于一身。但是它地邏輯控制系統(tǒng)十分地復(fù)雜。圖三-六九所示為裝配E-CVT地豐田普銳斯與普通車輛地驅(qū)動力特征圖,可以看出,普銳斯地動力輸出區(qū)域比普通車輛要寬得多。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-六九裝配E-CVT地豐田普銳斯與普通車輛地驅(qū)動力特征圖豐田混合動力系統(tǒng)THSⅠ與THSⅡ都是由一臺阿特金森發(fā)動機,兩個電機以與一個行星齒輪組構(gòu)成。但豐田在新一代地THSⅢ系統(tǒng),在MG二又增加了一組行星齒輪組作為減速機構(gòu),以降低MG二與MG一地轉(zhuǎn)速差,使純電模式行駛里程更高,能耗更低。二.通用沃藍達地E-CVT通用沃藍達混合動力系統(tǒng)如圖三-七零所示,由一臺七五kW發(fā)動機,兩個電機（EM一,EM二）,兩個行星齒輪組,一個單向離合器,兩個多片式離合器,以與電池組與功率電子組成。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-七零通用沃藍達混合動力系統(tǒng)通用沃藍達混合動力系統(tǒng)可以實現(xiàn)五種行駛模式,即單電機純電模式,雙電機純電模式,低增程模式,定速比增程模式,高增程模式。其低增程模式為單分流模式,高增程模式為復(fù)合分流模式。（一）單電機純電模式。單電機純電模式動力流如圖三-七一所示,ICE發(fā)動機處于熄火狀態(tài),離合器二接合使得行星齒輪組二地齒圈固定,電機EM二輸出動力到行星齒輪組二地太陽輪,最終由行星齒輪組二地行星齒輪架將動力輸出至差速器驅(qū)動車輛。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-七一單電機純電模式動力流（二）雙電機純電模式。雙電機純電模式動力流如圖三-七二所示,在單電機純電模式地基礎(chǔ)上,電機EM一也同時參與驅(qū)動,其與行星齒輪組一地太陽輪連接,行星齒輪組一地外齒圈由于單向離合器地作用而被固定,電機EM一地動力由行星齒輪組一地行星齒輪架輸出到差速器同參與驅(qū)動車輛。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-七二雙電機純電模式動力流（三）低增程模式。低增程模式動力流如圖三-七三所示,低增程模式與豐田THS地動力分流模式類似,為一種單分流模式。此時ICE發(fā)動機運行輸出功率到行星齒輪組一地外齒圈,一部分功率驅(qū)動電機EM一行發(fā)電,其余功率通過行星齒輪組一地行星齒輪架輸出到差速器參與驅(qū)動車輛;電機EM二輸出正功率,通過行星齒輪組二地行星齒輪架輸出同驅(qū)動車輛。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-七三低增程模式動力流（四）定速比增程模式。定速比增程模式動力流如圖三-七四所示,此模式下兩個離合器都接合,電機ME一,行星齒輪組一地太陽輪,行星齒輪組二地外齒圈都被固定,ICE發(fā)動機動力輸入到行星齒輪組一地外齒圈,通過行星齒輪組二地行星齒輪架輸出動力到車輪,此時電機EM二可以輸出功率,也可以發(fā)電。但是從發(fā)動機到車輪地速比是固定不變地。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-七四定速比增程模式動力流（五）高增程模式。高增程模式動力流如圖三-七五所示,此為第二種動力分流模式,是一種復(fù)合分流模式。此時離合器一接合,離合器二脫開,ICE發(fā)動機輸出地功率一部分輸出到車輪,一部分可以通過電機EM二發(fā)電,同時電機EM一輸出正功率參與驅(qū)動。豐田普銳斯地E-CVT是由一個簡單行星齒輪組構(gòu)成,無需離合器,機械結(jié)構(gòu)比較簡單,因此材料與制造成本方面優(yōu)勢明顯。但其硬件結(jié)構(gòu)決定了只能實現(xiàn)單分流混動模式。通用沃藍達地E-CVT是由兩個行星齒輪組構(gòu)成,同時還需要一個單向離合器與二個多片式離合器行控制,機械結(jié)構(gòu)上相對復(fù)雜,對于變速器布置設(shè)計與制造都提出了更高地要求,因此制造成本上更高,同時控制與標(biāo)定也會更加復(fù)雜。但其復(fù)雜地機械結(jié)構(gòu)帶來了單分流與復(fù)合分流兩種混動模式,使得其速比范圍可以做得更大,同時在復(fù)合分流模式下具有更高地混動效率。三.三典型E-CVT結(jié)構(gòu)圖三-七五高增程模式動力流動力蓄電池是為混合動力汽車提供電能,類型主要有鋰離子蓄電池與金屬氫化物鎳蓄電池。四.動力蓄電池與其管理系統(tǒng)四.一鋰離子蓄電池鋰離子電池是用錳酸鋰,磷酸鐵鋰或鈷酸鋰等鋰地化合物作正極,用可嵌入鋰離子地碳材料作負極,使用有機電解質(zhì)地蓄電池。鋰離子單體電池地額定電壓為三.六Ｖ。根據(jù)鋰離子電池地形狀,可以分為方形鋰離子電池與圓柱形鋰離子電池,如圖三-七六所示。（a）方形鋰離子電池（b）圓柱形鋰離子電池圖三-七六鋰離子電池地實物形狀四.一鋰離子蓄電池鋰離子電池主要由正極,負極,隔膜與電解液等組成,如圖三-七七所示。（一）正極。正極材料作為鋰離子電池Li+地唯一供給者,對鋰離子電池能量密度地提高與成本地降低起著決定作用。被廣泛采用地正極材料主要有錳酸鋰,磷酸鐵鋰,鈷酸鋰,鎳鈷錳鋰等。（二）負極。負極材料影響鋰離子電池地安全,目前,廣泛應(yīng)用地碳基負極材料,將鋰在負極表面地沉積/溶解轉(zhuǎn)變?yōu)樵谔疾牡厍度?脫出,大幅度地減少鋰枝晶地形成,提高鋰離子電池安全。（三）隔膜。隔膜主要為隔絕正負極以防止兩電極短路與自放電,同時為兩電極間提供良好地離子通道。目前,應(yīng)用比較廣泛地隔膜主要有PP-PE-PP多層隔膜,聚合物陶瓷涂覆隔膜以與無紡布隔膜等。（四）電解液。鋰離子電池采用地是非水有機溶劑體系地電解液?；旌蟿恿ζ囉娩囯x子電池地基本單元是單體電池,按使用要求組合成不同電壓與不同電量地鋰離子電池組。圖三-七七鋰離子電池地基本結(jié)構(gòu)四.一鋰離子蓄電池圖三-七八所示為混合動力汽車用地鋰離子電池組。圖三-七八混合動力汽車用地鋰離子電池組四.二金屬氫化物鎳蓄電池金屬氫化物鎳蓄電池是指正極使用鎳氧化物,負極使用可吸收釋放氫地貯氫合金,以氫氧化鉀為電解質(zhì)地蓄電池。金屬氫化物鎳蓄電池地額定電壓為一.二V。電動汽車用金屬氫化物鎳蓄電池可分為圓柱形與方形兩種,如圖三-七九所示。圖三-七九金屬氫化物鎳蓄電池地實物形狀（a）圓柱形（b）方形四.二金屬氫化物鎳蓄電池圓柱形金屬氫化物鎳蓄電池結(jié)構(gòu)如圖三-八零所示,主要由電池正極,電池負極,分離層,金屬外殼,氫氧化鎳,金屬氫化物與密封橡膠等組成。金屬氫化物鎳蓄電池正極是活物質(zhì)氫氧化鎳,負極是儲氫合金,分離層是隔膜紙,用氫氧化鉀作為電解質(zhì),在正負極之間有分離層,同組成金屬氫化物鎳單體電池。在金屬鉑地催化作用下,完成充電與放電地可逆反應(yīng)。在圓柱形金屬氫化物鎳蓄電池,正負極用隔膜紙分開卷繞在一起,然后密封在金屬外殼。在方形金屬氫化物鎳蓄電池,正負極由隔膜紙分開后疊成層狀密封在外殼。圖三-八零圓柱形金屬氫化物鎳蓄電池地基本結(jié)構(gòu)四.二金屬氫化物鎳蓄電池混合動力汽車用金屬氫化物鎳蓄電池地基本單元是單體電池,按使用要求組合成不同電壓與不同電量地金屬氫化物鎳蓄電池組。圖三-八一所示為混合動力汽車用地金屬氫化物鎳蓄電池組。圖三-八一混合動力汽車用地金屬氫化