《新能源汽車構(gòu)造與維修》課件 能力模板三 新能源汽車高壓系統(tǒng)組成的認(rèn)知

能力模塊三混合動力汽車結(jié)構(gòu)與原理的認(rèn)知序言混合動力汽車（HybridVehicle）是指車輛驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運(yùn)轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個驅(qū)動系統(tǒng)單獨(dú)或共同提供。通常所說的混合動力汽車，一般是指油電混合動力汽車（HybridElectricVehicle,HEV），即采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)（柴油機(jī)或汽油機(jī)）和電機(jī)作為動力源，也有的發(fā)動機(jī)經(jīng)過改造使用其他替代燃料，例如壓縮天然氣、丙烷和乙醇燃料等。01知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備一、混合動力汽車的分類根據(jù)混合動力驅(qū)動模式，混合動力系統(tǒng)主要分為以下3類1.串聯(lián)式混合動力汽車2.并聯(lián)式混合動力汽車3.混聯(lián)式混合動力汽車知識準(zhǔn)備1.串聯(lián)式混合動力汽車

串聯(lián)式混合動力汽車由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電機(jī)三部分組成，它們之間用串聯(lián)方式組成串聯(lián)式混合動力汽車動力單元系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過控制器輸送到動力蓄電池組或電動機(jī)，由電動機(jī)通過變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動汽車。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由發(fā)動機(jī)直接帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動機(jī)，由電動機(jī)通過變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動汽車。小負(fù)荷時由動力蓄電池組驅(qū)動電動機(jī)驅(qū)動車輪，大負(fù)荷時由發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電驅(qū)動電動機(jī)，當(dāng)車輛處于啟動、加速、爬坡工況時，則由動力蓄電池組驅(qū)動電動機(jī)；當(dāng)電池組缺電時，則由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)組向動力蓄電池組充電。知識準(zhǔn)備2.并聯(lián)式混合動力汽車并聯(lián)式混合動力汽車的驅(qū)動系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)與電機(jī)兩大動力總成組成，可采用“并聯(lián)”的方式驅(qū)動車輛。驅(qū)動電機(jī)的動力要與車輛驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合。并聯(lián)式混合動力汽車由發(fā)動機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動汽車，發(fā)動機(jī)與電機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)矩，在不同的工況下既可以共同驅(qū)動又可以單獨(dú)驅(qū)動。當(dāng)汽車加速爬坡時，電機(jī)和發(fā)動機(jī)能夠同時向傳動機(jī)構(gòu)提供動力，一旦車速達(dá)到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動機(jī)維持該速度。電機(jī)既可以作電動機(jī)，又可以作發(fā)電機(jī)使用，由于沒有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，發(fā)動機(jī)可以直接通過傳動機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，機(jī)械效率損耗與普通汽車差不多﹐得到比較廣泛的應(yīng)用。知識準(zhǔn)備3.混聯(lián)式混合動力汽車

混聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，即在并聯(lián)的基礎(chǔ)上加入一臺發(fā)電機(jī)，即燃油汽車+電動機(jī)+發(fā)電機(jī)=混聯(lián)。但它不具備普通燃油汽車上配置的變速器，通常是一種所謂“ECVT”行星齒輪結(jié)構(gòu)的耦合單元替代了變速器，起到連接、切換兩種動力以及減速增矩的作用。也有一些廠家在混聯(lián)結(jié)構(gòu)中使用普通的變速器，如雙離合變速器、無級變速器等，但是效果遠(yuǎn)不及這種ECVT變速結(jié)構(gòu)。與并聯(lián)式工作模式相比，有些混聯(lián)式增加了充電模式，即在電動機(jī)驅(qū)動車輛的時候發(fā)動機(jī)起動，帶動發(fā)電機(jī)為動力蓄電池充電。知識準(zhǔn)備根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中，電機(jī)的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比例（即常說的混合度），混合動力系統(tǒng)還可以分為以下四類：（1）微混合動力系統(tǒng)（2）輕混合動力系統(tǒng)（3）中混合動力系統(tǒng)（4）完全混合動力系統(tǒng)知識準(zhǔn)備4.串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)式混合動力汽車的對比串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)式混合動力汽車在燃油經(jīng)濟(jì)性、尾氣排放等方面的比較知識準(zhǔn)備知識準(zhǔn)備二、混合動力電動汽車的特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)（1）混合動力電動汽車對比純電動汽車的優(yōu)點(diǎn)1）由于發(fā)動機(jī)作為輔助動力，動力蓄電池的數(shù)量和質(zhì)量可減少，因此汽車總質(zhì)量可以減少。2）汽車的續(xù)駛里程和動力性可達(dá)到燃油汽車的水平。3）借助發(fā)動機(jī)的動力，可帶動空調(diào)、真空助力、轉(zhuǎn)向助力及其他輔助電器，無需消耗動力蓄電池有限的電能，從而保證了駕車和乘坐的舒適性。（2）混合動力電動汽車對比燃油汽車的優(yōu)點(diǎn)1）可使發(fā)動機(jī)在最佳的工況區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行，避免或減少了發(fā)動機(jī)變工況下的運(yùn)行，使得發(fā)動機(jī)的排污和油耗大為降低。2）在人口密集的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等地，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，可用純電動方式驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)零排放。3）可通過電機(jī)提供動力，因此可配備功率較小的發(fā)動機(jī)，并可通過電機(jī)回收汽車減速和制動時的能量，進(jìn)一步降低汽車的能源消耗和排污。顯然，混合動力電動汽車研發(fā)對于減少石油能源的消耗，減少汽車排氣中的有害氣體量能夠起到積極有效的作用。知識準(zhǔn)備2.缺點(diǎn)與純電動汽車相比，混合動力電動汽車未能完全擺脫對傳統(tǒng)能源的依賴，在純油或混動模式下依然有污染物的排放。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，混合動力電動汽車的控制和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，車身較重，純油工況下油耗較高。知識準(zhǔn)備三、插電式混合動力汽車

插電式混合動力汽車是一種新型的混合動力電動汽車。區(qū)別于傳統(tǒng)汽油動力與電驅(qū)動結(jié)合的混合動力，插電式混合動力的驅(qū)動原理、驅(qū)動單元都與純電動汽車無異，之所以稱其為混合動力，是這類車上裝備有一臺發(fā)動機(jī)，且動力蓄電池能夠外接充電，故名插電式混合動力汽車知識準(zhǔn)備1.比亞迪·秦混合動力汽車外觀認(rèn)知1）車身上標(biāo)有DM雙模電動車（有兩種模式：EV模式和HEV模式；兩種動力源：內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)）字樣，一般標(biāo)注在汽車尾部知識準(zhǔn)備2）查看汽車尾部是否有充電裝置。比亞迪·秦可充電也可放電。車不僅可以接受外部電量，還可以反向放電，給外部充電知識準(zhǔn)備3）查看車身側(cè)面是否有加油口。比亞迪·秦有純電、純油和混動三種工作模式知識準(zhǔn)備2.比亞迪·秦混合動力汽車前機(jī)艙認(rèn)知查看前機(jī)艙內(nèi)是否同時擁有內(nèi)燃機(jī)和驅(qū)動電機(jī)控制器；若兩者皆有，則為混合動力汽車知識準(zhǔn)備3.比亞迪·秦混合動力汽車動力蓄電池認(rèn)知1）打開行李艙，取出隔板知識準(zhǔn)備2）查看動力蓄電池知識準(zhǔn)備4.比亞迪·秦混合動力汽車車內(nèi)配置認(rèn)知模式調(diào)節(jié)開關(guān)可切換EV-ECO（純電動-節(jié)能模式）、EV-SPORT（純電動-運(yùn)動模式）、HEV-ECO（混合動力-節(jié)能模式）、HEV-SPORT（混合動力-運(yùn)動模式）四種工作模式，如圖3-11所示。按下EV按鈕并逆時針旋轉(zhuǎn)MODE旋鈕，車輛進(jìn)入EV-ECO（純電動-節(jié)能模式），按下EV按鈕并順時針旋轉(zhuǎn)MODE旋鈕，車輛進(jìn)入EV-SPORT（混合動力-節(jié)能模式），按下HEV按鈕并逆時針旋轉(zhuǎn)MODE旋鈕，車輛進(jìn)入HEV-ECO（混合動力-節(jié)能模式），按下HEV按鈕并順時針旋轉(zhuǎn)MODE旋鈕，車輛進(jìn)入HEV-SPORT（混合動力-運(yùn)動模式）。知識準(zhǔn)備四、增程式混合動力汽車由整車控制器完成運(yùn)行控制策略，動力蓄電池組可由地面充電樁或車載充電機(jī)充電，發(fā)動機(jī)可采用燃油型或燃?xì)庑?。整車運(yùn)行模式可根據(jù)需要工作于純電動模式、增程模式或混合動力模式（HEV）。當(dāng)工作于增程模式時，節(jié)油率隨動力蓄電池組容量增大無限接近純電動汽車，是純電動汽車的平穩(wěn)過渡車型。低速轉(zhuǎn)矩大，高速運(yùn)行平穩(wěn)，制動能量回收效率高，結(jié)構(gòu)簡單，易維修，實(shí)用性強(qiáng)。知識準(zhǔn)備當(dāng)電池電量充足時﹐動力蓄電池驅(qū)動電機(jī)，提供整車驅(qū)動功率需求，此時發(fā)動機(jī)不參與工作。當(dāng)電池電量消耗到一定程度時，發(fā)動機(jī)起動，發(fā)動機(jī)為動力蓄電池提供能量，對動力蓄電池進(jìn)行充電。當(dāng)電池電量充足時，發(fā)動機(jī)停止工作，由動力蓄電池驅(qū)動電機(jī)進(jìn)而驅(qū)動整車。典型車型代表為理想L9知識準(zhǔn)備五、混合動力汽車的運(yùn)行模式與原理（一）串聯(lián)式混合動力汽車1.基本結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)知識準(zhǔn)備2.串聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的三種基本控制模式1）主要利用動力蓄電池來驅(qū)動車輛，僅當(dāng)SOC降低到最小限值時，發(fā)動機(jī)才起動。發(fā)動機(jī)在最高效率區(qū)以輸出恒定功率的方式工作，當(dāng)SOC回升到最大限值時發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)。2）“負(fù)荷跟隨”控制模式。3）上述兩種控制模式的一個折中方案。知識準(zhǔn)備3.串聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)（1）串聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1）能運(yùn)行在其轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性圖上的任何工作點(diǎn)，而且能始終在最佳的工作區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。因此，發(fā)動機(jī)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和低的排放性能。此外，發(fā)動機(jī)從驅(qū)動輪上的機(jī)械解耦，使高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)能夠得到應(yīng)用。2）整車結(jié)構(gòu)布置的自由度較大，各種驅(qū)動系統(tǒng)元件可以放在它最適合的位置。3）由于電動機(jī)的功率大，制動能量回收的潛力大，可以提高能量利用效率。知識準(zhǔn)備（2）串聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的缺點(diǎn)1）發(fā)動機(jī)輸出的能量利用率比較低。串聯(lián)混合動力系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)能保持在最佳工作區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，這一特點(diǎn)的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在低速、加速等工況，而在汽車中、高速行駛時，由于其電傳動效率較低，抵消了發(fā)動機(jī)效率高的優(yōu)點(diǎn)。2）電動機(jī)的功率要足夠大。3）電動機(jī)和動力蓄電池的體積和重量都較大，使得整車較重。4）串聯(lián)式混合動力汽車更適用于經(jīng)常在市內(nèi)低速運(yùn)行的工況，而不適合高速公路行駛工況。知識準(zhǔn)備（二）并聯(lián)式混合動力汽車1.基本結(jié)構(gòu)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)知識準(zhǔn)備2.并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)典型工作模式的功率流1）車輛起動、低速及輕載行駛時，發(fā)動機(jī)關(guān)閉，車輛由電機(jī)驅(qū)動，為純電動工作模式知識準(zhǔn)備2）車輛超車、高速及重載行駛時，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，車輛由電機(jī)和發(fā)動機(jī)共同驅(qū)動，為混合動力工作模式知識準(zhǔn)備（3）在車輛行駛過程中，當(dāng)車載動力蓄電池組電量過低時，發(fā)動機(jī)在驅(qū)動車輛行駛的同時向動力蓄電池充電知識準(zhǔn)備4）車輛減速及制動時，電機(jī)以發(fā)電機(jī)模式工作，回收制動能量向動力蓄電池充電知識準(zhǔn)備3.并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)兩種基本控制模式（1）發(fā)動機(jī)輔助混合動力模式這種模式主要利用電池-電機(jī)系統(tǒng)來驅(qū)動車輛，僅當(dāng)車輛以較高的巡航速度行駛、爬坡和急加速時才使發(fā)動機(jī)起動。這種控制模式的優(yōu)點(diǎn)是大多數(shù)情況下車輛都是用動力蓄電池的電能來工作，車輛的排放和燃油消耗較少，同時發(fā)動機(jī)的起動機(jī)可以取消而利用車輛運(yùn)動的慣性力起動發(fā)動機(jī)。這種控制模式的缺點(diǎn)是，由于發(fā)動機(jī)每次關(guān)機(jī)期間，發(fā)動機(jī)和催化轉(zhuǎn)化裝置的溫度降低而導(dǎo)致它們的效率降低，尾氣排放增加。知識準(zhǔn)備（2）電機(jī)輔助混合動力模式這種模式主要利用發(fā)動機(jī)來驅(qū)動車輛，電機(jī)只在兩種狀態(tài)下使用：一是用于瞬間加速和爬坡需要峰值功率時，可使發(fā)動機(jī)工作在最高效率區(qū)間，以降低排放和減少燃油消耗；二是在車輛減速制動時電機(jī)被用來回收車輛的制動動能對動力蓄電池進(jìn)行充電。這種模式的主要缺點(diǎn)是車輛不具備純電動模式，在行駛過程中若經(jīng)常加速，電池的電能消耗到最低限度，則會失去電機(jī)輔助能力，駕駛?cè)藭械杰囕v動力性能有所降低。知識準(zhǔn)備4.并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的特點(diǎn)1）發(fā)動機(jī)通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動汽車，無機(jī)械能-電能的轉(zhuǎn)換損失，因此發(fā)動機(jī)輸出能量的利用率相對較高。2）當(dāng)電機(jī)僅起功率調(diào)峰作用時，電機(jī)和發(fā)動機(jī)功率可適當(dāng)減小，電池容量也可以減小。3）在繁華的市區(qū)低速行駛時，可通過關(guān)停發(fā)動機(jī)以純電動方式運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)零排放。4）發(fā)動機(jī)與電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動時，還需要動力復(fù)合裝置，因此，并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的傳動機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。5）并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)與車輪之間直接機(jī)械連接，發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況會受車輛行駛工況的影響，因此車輛在行駛工況頻繁變化的情況下運(yùn)行時，發(fā)動機(jī)有可能不在其最佳工作區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，其油耗和排放指標(biāo)可能不如串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。知識準(zhǔn)備（三）混聯(lián)式混合動力汽車混聯(lián)式混合動力汽車在發(fā)動機(jī)和電動機(jī)協(xié)同驅(qū)動汽車行駛的同時，發(fā)動機(jī)還帶動發(fā)電機(jī)為電池充電，而不是像并聯(lián)結(jié)構(gòu)中單一電機(jī)需身兼二職?；旌鲜絼恿ζ嚲哂屑冸?、純油、混合以及充電四種工作模式知識準(zhǔn)備純電模式：發(fā)動機(jī)關(guān)閉，動力蓄電池為電動機(jī)供電，驅(qū)動車輛行駛該模式多用于中低車速，也有部分車型可實(shí)現(xiàn)高速巡航純油模式：發(fā)動機(jī)開啟，驅(qū)動車輛行駛，并帶動發(fā)動機(jī)發(fā)電，為動力蓄電池充電混合模式：發(fā)動機(jī)、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)同時開啟，一邊驅(qū)動車輛一邊充電該模式多用于爬坡、急加速及其他高負(fù)荷工況下充電模式：發(fā)動機(jī)不驅(qū)動車輛行駛，僅僅帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，此時車輛依靠電動機(jī)驅(qū)動，相當(dāng)于串聯(lián)結(jié)構(gòu)的車輛。當(dāng)車速提高后，發(fā)動機(jī)開始介入，即混合模式知識準(zhǔn)備（四）電機(jī)位置介紹P加上阿拉伯?dāng)?shù)字組合（P就是Position的意思）用來描述電動機(jī)的具體位置，一共有P0、P1、P2、P2.5、P3、P4六種結(jié)構(gòu)混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。注：P指的是電機(jī)位置，P2.5是介于P2和P3之間。P2.5電機(jī)架構(gòu)一般是基于雙離合變速器（DCT）出現(xiàn)，由于雙離合變速器是需要在兩根輸入軸之間進(jìn)行切換，于是就可以將電機(jī)集成在其中一根軸上，一般選擇偶數(shù)檔位的軸02典型工作任務(wù)典型工作任務(wù)一、任務(wù)導(dǎo)入1.任務(wù)描述隨著人們環(huán)保意識的日益提高，新能源汽車逐漸成為消費(fèi)者購買的首選。比亞迪·秦PLUSDM-i作為一款超級混動車型，其優(yōu)異的動力表現(xiàn)、寬敞的空間、精細(xì)的內(nèi)飾做工和優(yōu)質(zhì)的材料選擇贏得了市場廣泛的好評。比亞迪·秦PLUSDM-i采用了一種名為“超級混動”的技術(shù)，該技術(shù)可以將電動汽車的節(jié)能優(yōu)勢與混合動力車型的動力優(yōu)勢相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)更高效的能源利用。在純電動模式下，比亞迪·秦PLUSDM-i可以行駛100km以上，而在混合動力模式下，其綜合續(xù)駛里程達(dá)到了1300km。現(xiàn)需要對該車型進(jìn)行車輛基本信息及安全檢查作業(yè)。典型工作任務(wù)2.任務(wù)分析私家車