项目一混合动力汽车基础知识混合动力汽车混联结构分

1.3.3混合动力汽车混联结构分析项目一混合动力汽车基础知识2一、情境引入小林工作到第二周末己掌握了混合动力汽车使用和维护的理论和操作部分，曹师傅对小林同学的求学上进非常满意，打算尽快教他发动机电控系统的诊断。第三周师傅开始让他诊断和维修米勒发动机，一大早就有一辆丰田普锐斯因撞车事故，需要更换前部水箱、大灯、电动空调压缩机和电子节气门体。在更换全部损坏部件后发现纯电动行驶正常，车辆原地稍踩下加速踏板时，可以感觉到高压电机MG1将发动机起动了，排气管排气正常且稳定。但当挂D档行驶，发动机出现抖动并熄火，多次测试现象相同。假如你是车间的小林同学，你知道要解决这个问题，要用到哪些知识吗？

3二、学习目标1.修理发动机之前的操作前注意事项有什么？2.说出发动机转矩控制原理？3.系统原理图和电路图的区别是什么？4.说出症状表的内容包括什么？5.说出丰田普锐斯米勒发动机的传感器有什么？执行器有什么？米勒发动机和奥拓发动机的区别在哪？6.能检查米勒发动机的燃油供给系统？7.能检查米勒发动机的点火系统？？8.能进行丰田普锐斯米勒发动机缸压测量？9.能读出丰田普锐斯发动机数据流中的关键数据？混合动力电动汽车的类型1.按照动力系统划分(1)串联式混合动力电动汽车(SeriesHybridVehicle)车辆行驶系统的驱动力只来源于电机。串联式混合动力电动汽车的结构特点是发动机带动发电机发电,电能通过电机控制器输送给电机,由电机驱动车辆行驶。另外,动力蓄电池可以单独向电机提供电能驱动车辆行驶。混合动力电动汽车的类型(2)并联式混合动力电动汽车(ParallelHybridElectricVehicle)车辆行驶系统的驱动力由电机及发动机同时或单独供给。并联式混合动力电动汽车的结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电机作为动力源,也可以同时使用电机和发动机作为动力源驱动车辆行驶。混合动力电动汽车的类型(3)混联式混合动力电动汽车(CombinedHybridElectricVehicle)具备串联式和并联式两种混合动力系统。混联式混合动力电动汽车的结构特点是可以在串联混合模式下工作,也可以在并联混合模式下工作,同时兼顾了串联式和并联式混合动力电动汽车的特点。典型混合动力电动汽车的构造分析串联式混合动力汽车一1.基本结构串联式混合动力系统的结构及驱动方式如图1-3所示。串联式混合动力系统利用发动机动力发电,从而带动电机驱动车轮。其基本结构是由电机、发动机、发电机、动力蓄电池和变压器等组成。图1-3串联式混合动力系统1—发动机2—发电机3—动力蓄电池4—变压器5—电机6—驱动轮7—减速器串联式混合动力汽车一2.串联式混合动力系统的三种基本控制模式1)主要利用电池来驱动车辆,仅当SOC(StateOfCharge,荷电状态)降低到最小限值时,发动机才起动,发动机在最高效率区以输出恒定功率的方式工作,当SOC回升到最大限值时发动机停止运转。这种控制模式也称为“恒温器式控制”。2)“负荷跟随”控制模式3)上述两种控制模式的一个折中方案。串联式混合动力汽车一3.通用汽车公司Series-SHEV汽车的结构(串联式混合动力电动汽车)(1)Series-SHEV的结构(图1-4)(2)Series-SHEV的管理系统图1-4Series-SHEV的结构1—电流转换器2—充电机3—驱动电机4—动力蓄电池5—中央控制器6—发电机7—发动机串联式混合动力汽车一4.串联式混合动力系统的优点与缺点(1)串联式混合动力系统的优点①能始终在最佳的工作区域内稳定运行,发动机具有良好的经济性和较低的排放性能。②发动机与电机之间无机械连接,整车的结构布置自由度较大,各种驱动系统器件可以放在最适合的位置。③由于电机的功率大,制动能量回收的潜力大,可以提高能量利用效率。串联式混合动力汽车一(2)串联式混合动力系统的缺点①发电机将发动机的机械能转变为电能,电机又将电能转变为机械能,而且电池在充电和放电过程中也会存在能量损失,因此发动机输出的能量利用率比较低。②电机是唯一驱动汽车行驶的动力装置,因此电机的功率要足够大。并联式混合动力汽车二1.基本结构可以采用发动机单独驱动、电机单独驱动或发动机和电机混合驱动三种工作模式。图1-5并联式混合动力系统1—发动机2—变速器3—动力蓄电池4—变压器5—电机6—驱动轮7—减速器并联式混合动力汽车二2.并联式混合动力系统典型工作模式的功率流1)车辆起动、低速及轻载行驶时,发动机关闭,车辆由电机驱动,为纯电动工况,如图1-6所示。图1-6纯电动工作模式图并联式混合动力汽车二2)车辆正常行驶、加速及爬坡时,发动机和电机同时工作驱动车辆行驶,如图1-7所示。图1-7混合动力模式并联式混合动力汽车二3)在车辆行驶过程中,当车载电池组电量过低时,发动机在驱动车辆行驶的同时向动力蓄电池补充充电,如图1-8所示。图1-8向动力蓄电池充电并联式混合动力汽车二4)车辆减速及制动时,电机以发电机模式工作,回收车辆制动能量向动力蓄电池充电,如图1-9所示。图1-9制动能量回收并联式混合动力汽车二3.并联式混合动力系统两种基本控制模式(1)发动机辅助混合动力模式这种模式主要利用电池-电机系统来驱动车辆,仅当以较高的巡航速度行驶、爬坡和急加速时才使发动机起动。(2)电机辅助混合动力模式这种模式主要利用发动机来驱动车辆。并联式混合动力汽车二4.日产风雅混合动力汽车(1)混合动力系统的结构日产风雅混合动力汽车的混合动力系统称为单电机双离合器式混合动力系统,如图1-10所示。

图1-10日产风雅混合动力系统的结构1—离合器22—电子控制式7档自动变速器3—电机4—离合器15—发动机6—逆变器7—锂离子蓄电池并联式混合动力汽车二(2)工作过程①系统起动时。车辆在起动前,发动机冷却状态下的蓄电池剩余电量低时,离合器1接合,电机起动,发动机开始工作,如图1-11所示。发动机暖机后或蓄电池剩余电量足够的情况下,发动机停止工作。

图1-11系统起动时的工作过程1—锂离子蓄电池2—离合器23—驱动电机4—离合器15—发动机6—逆变器并联式混合动力汽车二起动、怠速、低速、中高速时(蓄电池电量足够时),仅利用电机行驶。离合器2为接合状态,离合器1断开,发动机停止工作,如图1-12所示。

图1-12一般行驶时混合动力系统的工作过程1—锂离子蓄电池2—离合器23—驱动电机4—离合器15—发动机6—逆变器并联式混合动力汽车二蓄电池电量少,离合器1接合,发动机开始工作。然后电机转换为发电机,一边给蓄电池充电;一边利用发动机使车辆行驶,如图1-13所示

图1-13电量少时混合动力系统的工作过程1—锂离子蓄电池2—离合器23—驱动电机4—离合器15—发动机6—逆变器并联式混合动力汽车二②减速或制动时。

图1-14制动时混合动力系统的工作过程1—锂离子蓄电池2—离合器23—驱动电机4—离合器15—发动机6—逆变器并联式混合动力汽车二③加速或爬坡时。

图1-15完全加速或爬坡时混合动力系统的工作过程1—锂离子蓄电池2—离合器23—驱动电机4—离合器15—发动机6—逆变器并联式混合动力汽车二④离合器控制。日产风雅混合动力汽车采用电控7档自动变速器,与一般的行星齿轮式自动变速器构造类似。前者中的电机和两个离合器作为电控7档自动变速器的一部分。但是前者不是使用液力变矩器,而是使用了电机,使用手动变速器用离合器代替锁止离合器。并联式混合动力汽车二5.并联式混合动力系统的特点1)发动机通过机械传动机构直接驱动汽车,无机械能、电能的转换损失,因此发动机输出能量的利用率相对较高。2)当电机仅起功率调峰作用时,电机、发动机的功率可适当减小,电池的容量也可减小。3)在繁华的市区低速行驶时,并联式混合动力系统可通过关停发动机,以纯电动方式运行,以实现零排放。4)发动机与电机并联驱动时,还需要动力复合装置,因此,并联驱动系统的传动机构较为复杂。5)并联式混合动力系统最适合于汽车在中、高速工况下稳定行驶。混联式混合动力汽车三1.基本结构混联式混合动力系统的结构和形式如图1-16所示，在结构上综合了串联式和并联式的特点。图1-16混联式混合动力系统1—发动机2—动力分离装置3—发电机4—动力蓄电池5—变压器6—电机7—驱动轮8—减速器混联式混合动力汽车三2.丰田混联式混合动力系统(1)电机起动时的低速大转矩特性注意:点火起动时,发动机将进行运转,直至充分预热。图1-17起动时混联式混合动力汽车三(2)低速-中速行驶时由高效利用能量的电机驱动行驶。注意:动力蓄电池的电量少时,利用发动机来带动发电机发电,为电机提供动力。图1-18低速-中速行驶时混联式混合动力汽车三(3)一般行驶时低油耗的驾驶,使用发动机作为主要动力源。注意:动力蓄电池的电量少时,发动机输出功率会被提高以加大发电量,来给动力蓄电池充电。图1-19一般行驶时混联式混合动力汽车三(4)一般行驶时/剩余能量充电将剩余能量用于动力蓄电池充电。图1-20一般行驶时/剩余能量充电混联式混合动力汽车三(5)全速开进(行驶)时利用双动力来获得更高一级的加速。图1-21全速开进(行驶)时混联式混合动力汽车三(6)减速/能量再生时将减速时的能量回收到动力蓄电池中用于再利用。图1-22减速/能量再生时混联式混合动力汽车三(7)停车时停车时动力系统全部停止。在停车时,发动机、电机、发电机全部自动停止运转。不会因怠速而浪费能量,如图1-23所示。注意:当动力蓄电池的充电量较低时,发动机将继续运转,以给动力蓄电池充电。另外,有时因与空调开关连动,发动机会仍保持运转。图1-23停车时插电式混合动力汽车四插电式混合动力驱动系统(Plug-inHybridElectricVehicle,简写成PHEV)是在三种混合动力系统(串联、并联、混联)基础上发展起来的一种混合动力系统。图1-24为丰田普锐斯并联式Plug-in混合动力