汽修专业毕业论文-浅析比亚迪秦的混合动力系统

摘要随着世界石油供应的日益短缺和环境污染的加剧，电动汽车以其节约环境的优势日益成为业界关注的焦点，汽车节能已成为新世纪的世界主题。燃料供应越来越紧张，需要新的电力技术。本文详细介绍了比亚迪秦混合动力技术的基本原理和应用现状，分析了比亚迪秦混合动力的关键技术，全面分析了比亚迪混合动力发展中必须克服的技术问题、挑战和机遇。关键词：比亚迪；秦；混合动力；动力系统

新能源汽车概述新能源汽车的概念新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车的种类新动能轿车包含燃油轿车(液化天然气、压缩天然气)、燃油电池电动汽车(FCEV)、纯电车(BEV)、液燃油轿车、氢能源动力汽车、混合动力汽车(燃油混用、油电混用)太阳能电力轿车和一些新动能(如高效率储能器)轿车等，其尾气排放量都相对少。新能源汽车的发展就全球范围内的整个趋势来说，日本是全球电动汽车科技发展速度最高的少数几个大国之一，尤其是在发展混合汽车技术方面，日本一直居于全球领先地位。而当今世界上真正可以批量产销混合轿车的汽车公司，也只有日本的二家汽车企业。1997年12月，首先在日本市场上发布了当今世界上第一个大批量生产的混合动力轿车。到了2012年时，其所有的汽车都将全面装备上了混合动力发动机。在实行混合动力系统低能耗、低污染，以及提高驾驶性能等方面都已迈向了当今世界的先进行列。混合动力汽车是目前国内新能源领域内产业化进行的比较好的一类汽车，目前，已有部分实现小规模的生产。如在2005年12月，中国得一汽集团就下线了Prius，实现小批量生产。在2008年，本田的思域混合动力汽车、丰田雷克萨斯RX400H和LS600H以及GS450H、RX450H多款混合动力车型也进入我国市场，同时通用公司的君越汽车也已在我国上市。当前，我国一些自主品牌也走进该领域的前列，如比亚迪油电混合车BYDF6DM等。比亚迪的F3DM双模混合动力车已进入《节能与新能源汽车示范应用工程推荐车型目录》。2003年，比亚迪并购西安市秦川车辆有限集团(现"比亚迪车辆股份公司")，并着手全面进入小车生产和营销等领域，全面启动了民族自主品质小车的发展征途。发展迄今，比亚迪车辆已形成了西安、北京市、沈阳、上海市、长沙等五个汽车生产培训基地，在整机生产、设计模具开发、车辆研发等方面均已超过了国外的领先水平，行业布局也逐步健全并已快速发展为中国国内最具创新的新锐品牌。汽车生产范围涵盖了所有的高、中、低端产品燃油小汽车，还涵盖了车辆模型、车辆零配件、双模电车和纯电车等。代表车款涵盖F3、F3R、F6、F0、G3、G3R、L3/G6、新速锐等常规优质汽油小车，还有S八等运动型硬顶敞篷概念跑车、高级SUV车辆S六及其MPV车辆M6，此外还有领跑世界的F3DM、F6DM双模电动车辆及其纯电动车辆E六等。2012年4月23日，比亚迪秦、F3速锐、e6抢先者、S6、G6、F0等汽车出现了京城汽车展览会，并且还在当场公布了三款全球级的顶尖科技。秦，搭载了DMⅱ代的动力系统。秦是由比亚迪在全新平台上研发的一种新型插电式双模电动机，既可以充电也可用油，用电用油模式可以随意转换。比亚迪秦动力系统介绍概况作为比亚迪轿车集团在全新平台上研制的插电式混合动力车，在110kW电动机与1.5TID发电机联合驱动下，秦的最大输出功率和最大扭力达到了223kW和440N·m，最大速度达到了185km/h，0至百公里的加速时间也仅为5.9秒。比亚迪的"秦"应用了DMⅡ双模科技(比亚迪最新双模科技)，搭载高电流、高速度电动机，输出功率大幅度提高，F3DM用“16度电才能跑60公里，而秦十度电即可达到50公里”，也因此秦的电池重量比F3DMⅡ降低了50%，并且车体设计也变得更加轻快。每百公里的综合使用成本为16元，只相当于目前二升汽油的售价。秦的充值口设定在后行李箱盖上，利用主驾驶门内板上的按钮电子解锁，充值口盖做到了手动开启;购车时将随车内分配的一套充值袋，只需接通220V家用电源就能正常使用，5小时左右充满电量。秦使用了比亚迪的DMII型双模式混动系统，采取了并联模式，即系统能够以纯电力或汽油+电力模式实现驱动。和以往的DMI一样，DMII系列也将发动机部分更新为一点五LTI发动机，并且引入了DCT双离合变速器，并且在发电机以及系统电路参数等方面也都做出了改善。在汽车发动机领域，比亚迪股份有限公司目前主推的1.5LTI型缸内直喷+涡轮增压发动机，自然是秦汽车取得如此出色发动机成绩的主要功臣所在，最大输出功率154Ps（113kW）/5200rpm、最大扭矩240N·m/1750-3500rp的数据，相对于之前DMI的那款低温度系数1.0L型自然吸气式发动机要强悍了许多，但其也保证了较好的燃油经济性。图2-1发动机实物图比亚迪秦上的永磁同步电机最大速度达到了12000转/分，最大输出功率为110kW，最大转矩为250N·m，并使用冷却液进行制冷。电动机是直接驱动变速器输出轴的，所以在结构上比较简单，并且没有提高变速器扭矩能力。但值得一提的是，DMII系统上的发电机控制器和DMI上的一样，但体型更小，重量也更轻，且保护级别更高，在性能上已经全面升级。比亚迪秦汽车使用了自己研发的6速DCT干式双离合器手动变速箱，该款变速器采用速锐的那台变速箱打造。随着系统增加发电机，变速箱也已经进行了优化调整，可以说是一种专门针对混合动力系统特制的双离合器变速箱。在理论上能够降低发动机损失，并且保持换档时的动力传输比较顺畅。用作储能的动力电池通常置于汽车尾箱上。该动力电池组容积超过了13kWh，标称电压为506V，主要形式为磷酸铁锂电池。由于比DMI模块的电池电压更高，因而整个系统效能也得到了提升。比DMII模块的电池组的保护级别也超过了IP67，并且具有更优异的防尘防水效能和安全。除此之外，对电池组来说非常重要的动力电池管理器功能在比DMII模块上也有所提升，体积及重量都更小，并且控制也更加精细，有效避免了动力电池的过热或过充过放现象，增长了电池寿命以及提升了乘客安全。图2-2电动图发展历程秦是一步一个脚印发展出来的。通过王传福自己的讲话，和比亚迪研发工程师提供的资料，我们可以勾勒出秦的发展轨迹。F3DM绕开丰田专利（1）丰田混合动力结构比亚迪要搞混合动能车辆，碰到了丰田的专利。而丰田发展混合动力车型很早，已经快速发展出了一种采用行星齿轮动能分担机构的混合驱动模型。这套系统中包括了二台电动马达、一台发电厂，以及一台行星齿轮力量分配机构，其核心技术就是利用这种行星齿轮力量分配机构，能够很巧妙的使三者形成并联——由汽车引擎与电力共同驱使车辆，又或是串联模式——由汽车引擎共同发电，一台电机担当发电机，而另一台则担当发电厂共同驱使车辆。而且，这种力量分配机构也是有专利权的。图2-3丰田混合动力结构（2）F3DM混动结构比亚迪如果要搞混动力车就存在了专利问题，因此比亚迪可以选择绕过的模式。比亚迪F3DM并不是动能分享机构，而只是单纯的多个分离器，2个电动机和1.0升的发电机在同一个轴心上。而这些轴经过减速机就径直驱动了轮子。要求全输出功率的并联，发电机和二个电动机锁紧组合，共同驱使汽车;如果要求全并联，则发电机和某个电动机锁紧组成发电机，而另某个电动机则和轮子锁紧，变成了纯电能驱动器。而这种方式同样也能够实现全串联、并联结合的目的，也绕开了丰田的专利权。不过这种模型也有一种致命缺陷，即在全并联模式下，由于发电机速度与轮子进行关联，转速就高了，而发电机的速度快，因此噪音震动也较大，舒适度就很差。比亚迪原来要在发动机和轴之间直接增加一种变速器，不过当时的比亚迪本身还缺乏变速器技术，做不了。F3DM也只是将究，尽管用串联模式避免了这种问题，所以虽然F3DM也有省油的特点，但缺乏比混合动力车加速度快的优势。不过在F3DM上，比亚迪已经在与电池、电机等相关的核心技术上有了一定的经验积累，为秦的诞生奠定了基石。图2-4F3DM混动结构变速箱问题解决电机合二为一秦问世随着汽车科技的进展，比亚迪也开发出了双离合变速器，并顺利使用到G6、速锐等汽车上。虽然还是有些小问题，不过后来比亚迪总算有了自己的变速箱。F3DM上的技术难题也有了破解的方法。同样，通过全产业链化推广比亚迪，在动力电池容积净重比，输出功率净重比，发电机输出功率净重比上都有了很大的提升。而这三项技术指标都是判断电动车的主要科技进步的重要指标，动力电池容积与体重比高，代表在纯电动模式走的长远。而电池与电机输出功率重量比高，则代表加速度更快，而秦的5.9秒百公里加速度正是构建在上述技术突破的基石上的。而对比于F3DM，秦已经从二个小电动机，变为了一个大电动机，没有串联模块了，不寻求油电模式下的省油，而是转而寻求更效率高。图2-5电动原理在发动机和电机内部，不仅是单纯的双离合，而且增加了比亚迪自己的双离合变速箱。这也克服了比亚迪F3DM发动机噪声过大舒适性不好的缺点，并且拥有了相当好的性能。尽管秦与F3DM都是插电混动力车型，可是二者根本有所不同，因为F3DM是混联，而且是技术不很完善的混联，所以性能事实上并不佳;而秦是要求极限性能并联，不要求省油。而且还没有普遍的并联，所以我们在以后还会介绍秦并联的独特之处。秦的性能指标当初秦公布性能指标，不少人都表示不相信，但因为混合动力的车型太多，所以五点九秒对以比亚迪速锐(底盘仿造丰田卡罗拉，发动机和变速器箱逆向大众1.4T和双离合)为核心的原形车来说还是科幻了一些。而秦则用在北京密云的400米挑战赛，证实了自己并没有吹牛。秦是如何实现的呢?奥秘就是秦的混合动力技术。并联式混合发电机，一般的方案都是在发电机上或者变速器箱中直接添加一块薄薄的电动机。汽车引擎和电器之间，均连接在变速器的输入端口。变速箱先接通主减速器，而后接通车轮。图2-6混合动力原理秦的特点好处是，在电机和发动机的所有条件下都能够在最高效率速度区工作，而发动机和电机的综合总输出功率也就是整车的总输出功率;但弊端则是变速器所承载的功率和转矩都是有限的，因此整机性能受到了变速箱的最大承受力。但是大功率变速器是很昂贵的，为照顾整车成本，所以变速器无法承载很大功率。整机性能上也打了对折，200千瓦发电机，100千瓦发电机，但是因为变速器可以承载的210千瓦，所以整机输出功率也可以被控制在210千瓦，90千瓦以上的整体输出功率就浪费了。而秦的把引擎直接加到了改变器的出口端，因为只有加减速器才能够接受，所有动能也才能够用上，而且改变器并不是那么昂贵，也能够使整车的动能大大增加。而从启动速度上来说，如果仅仅给引擎加了减速机器，启动的扭力就要更多大都行，因为动能上没有问题，而加减速器、车轴、车轮的抓地力才是主要问题。所以大秦能跑出远超同级别的5.9秒的百公里加速度。但并非因为比亚迪有火星技术，而只是采用了寻求极限性能的方式。不过这种模式也有弊端，因为电动机不能通过变速器，只能固定地减速，到了高速公路，电动机在高转速下工作效率就会降低，同时供应给轮胎的扭力也会急剧下降。所以，秦的极速标志在185千米每时间。但是这种所谓的缺点，在国内高速限速120千米的路况下没有问题，秦所选用的混合动力方案也是非常适合于中国国情的。秦的前景已经可以感觉到，比亚迪秦在中国新能源汽车市场中的强劲能力，并且不光是对于自己品牌汽车而言，而且对于合资/进口汽车也有优势，再加上国家对于这些汽车的补贴优惠政策。所以比亚迪的市场定位是比较清楚的-做为电动轿车，但是现在对于电动轿车这个儿相比普通汽油车市场来讲可以还算小众范畴，所以更多的人采用的是期待、怀疑，或者抵触的心态。某宝统计结果证明，小众范畴的汽车产品顾客回头率特别高，甚至一些商家完全没有做任何形式的宣传，而单纯地通过老客户和人传人的口碑效应，也可以做出刚上的新款，然后几百甚至上千的存货很快就被一抢而空的效果没跑题了哈，道德上是一致的，但伴随大秦和之后一些汽车产品总销售量的不断上升(就是顾客的积累)，人传人的口碑效应也将会从点到面，我认为在未来几年里比亚迪的电动汽车一定能做出很好。比亚迪秦混合动力原理及工作模式秦运行模式包括：纯电动(EV)，混合动力(HEV)，节能(ECO)，运动(SPORT)纯电动模式0消耗。短途用电与长途混动秦搭载比亚迪最新科技成果——DMⅡ代动力系统。它由高电压、高转速电机(110KW)+高密度、高电容比最新动力电池单元+1.5TID黄金动力组合组成，驱动效率较DMⅠ代提升明显。混合动力模式下，最大功率和最大扭矩可达到223KW和440N.m。这套系统使得秦从设计上突破了充电难的壁垒，让电动车走出“概念”、真正“实用”。据悉，秦单次充电纯电模式可行驶50公里，满足日常上下班代步使用。长途可用混合动力模式。即便无电时，秦搭载的1.5TID传统燃油动力总成，动力十分充沛，可使秦可变身为一辆普通燃油车继续畅通行驶，完全不用担心车辆因找不到充电站而“趴窝”。图3-1纯电动原理节能模式节能模式（仍然属于混合动力运行），发动机不参与驱动，只负责充电混动力模式下的能量回收原理。图3-2节能原理图DMⅡ代技术快省绿兼备作为比亚迪在全新平台上研发的插电式混合动力车，秦有快省绿的三大优点。混动模式下，110kW电动机与1.5TID黄金发动机配合在一起驱动汽车，秦的最高速度达到了185km/h，0至百公里的加速时间也仅为五点九秒。另外，大秦的能耗经济性也非常优秀，混动模型下100公里的综合花费折算仅16块钱，相当于2.0L汽车的花费，达到了动能性和节约用油性的完美均衡，在油价上涨的时期，也为用户节约了一大笔的油耗费用。纯电动汽车管理模式下更能达到零排放，更加节约环境。另外，大秦的汽车充电方式也非常方便，其充值口设定在后行李箱盖上，只