5.1 混合动力汽车构造及控制技术（课件）-《新能源汽车结构与检修》同步精品课堂（人交版）

单元五 混合动力汽车构造与检修 5.1 混合动力汽车构造及控制技术 《新能源汽车结构与检修》（人交版） 人民交通出版社 专题复习讲练测 1 学习目标 知识目标 1.让学生了解不同类型混合动力系统的布局特点以及性能指标的含义，为后续学习和分析混合动力汽车的性能奠定基础。 2.使学生掌握混合动力汽车的核心部件及其作用，明白各部件如何协同工作以实现混合动力的功能。 能力目标 1.学生能够观察混合动力汽车的结构和工作过程，分析不同部件的作用和相互关系。 2.学生能够运用所学知识，解决混合动力汽车在实际使用中可能出现的问题，如蓄电池故障、传动系统异常等。 情感目标 1.让学生认识到混合动力汽车对环境保护的重要意义，增强环保意识，积极推广和使用环保型交通工具。 2.激发学生对混合动力汽车技术的兴趣，培养对科技的热爱和探索精神，为未来从事相关领域的工作奠定基础。 导入情景 01 串联式混合电力系统 一、混合动力系统布置及性能参数 国产双擎卡罗拉是将燃油发动机和电机产生的驱动力同时或者分别驱动车辆,使用的是丰田第二代混合动力系统(Toyota Hybrid System-ITHS-I),其采用发动机节能技术以及发动机与电机驱动力耦合技术。卡罗拉混合动力系统布置如图5-1 所示。 新知学习 02 二、混合动力系统的组成 丰田混合动力系统(THS)由汽油发动机和电机等组成,THS的核心是用行星齿轮组组成的动力组合器,用于协调发动机和电机的运动和动力传递。THS 已有多种变型产品,例如在 THS 基础上改进的 THS-I(图 5-2),在 THS 基础上增加无级变速器的 THS-C(C代表无级变速器),在 THS-II基础上增加电气式四轮驱动系统(E-Four)的THS-I+E-Four 等,其基本原理非常相似。 新知学习 02 三、混合动力汽车蓄电池 双擎卡罗拉的混合动力系统采用了两个蓄电池,即辅助蓄电池和混合动力蓄电池(HV 蓄电池)。 1.辅助蓄电池 辅助蓄电池(直流 12V 铅酸蓄电池)向电气部件(如前照灯音响设备以及各ECU)供电。 2.HV蓄电池 HV 蓄电池总成主要包括 HV 蓄电池(蓄池模块)HV 蓄电池温度传感器HV 蓄电池进气温度传感器HV 蓄电池接线盒总成HV 蓄电池冷却鼓风机总成蓄电池智能单元(蓄电池电压传感器)和维修塞把手(维修开关),如图5-3 所示。 新知学习 02 三、混合动力汽车蓄电池 新知学习 02 三、混合动力汽车蓄电池 HV 蓄电池采用塑料容器型单格。因此,其实现了卓越的大功率密度、轻量化结构和长使用寿命。 采用HV蓄电池冷却鼓风机总成作为专用冷却系统(图5-4)确保了 HV蓄电池的正常工作,从而不受其在反复充电和电循环过程中产生大量热量的影响。 新知学习 02 三、混合动力汽车蓄电池 HV 蓄电池采用镍氢(Ni-MH)蓄电池,单体数量168 个,6 个单体组成1个模块,共28 个模块,如图5-5 所示。 新知学习 02 五、不同工况下混合动力系统工作状况 双擎卡罗拉 THS-I属于混联式输入功率分流型混合动力系统。该系统采用了丰田汽车公司拥有发明专利的双排行星齿轮机构的混合动力车辆传动桥,传动桥能实现电动无级变速功能(Electric Continuous Variable Transmission,ECVT)其构型如图5-17 所示。 新知学习 02 五、不同工况下混合动力系统工作状况 从图5-17中可以看出,发动机通过扭转减振阻尼器与前排行星齿轮架相连前排太阳齿轮与电机MG1 相连,后排太阳齿轮与电机 MG2相连后排行星齿轮架固定因此电机MG2将动力以固定传动比传输给后排齿圈。而前排齿圈与后排齿圈相连为复合齿圈,动力在此处实现耦合,然后一起输出给中间轴减速齿轮组至车轮。图5-18 所示为双排行星齿轮机构模型。 新知学习 02 六、混合动力系统控制 由于混合动力汽车具有两个动力来源,因此,最重要也是最具有挑战性的控制任务就是根据行驶状况、道路状况和天气情况,将汽车所需的来自发动机的驱动力和来自电机的驱动力进行分配耦合,以获得最佳的燃油经济性、最少的废气排放和能量存储系统的最长使用寿命。 新知学习 02 六、混合动力系统控制 首先.HV ECU 要获取车辆上的各种相关信号,如车速发动机转速发电机转速、电动机转速、蓄电池 SOC、电压电流、加速踏板位置、变速器挡位、制动踏板位置、制动液压油压力、各种温度/时间等。根据这些信号或信号组合,判断车辆所处的工作状态和工作模式,然后按照相应的程序发出动作指令,实现对动力与能量流的高效控制,并且在监控到系统发生故障时,发出故障警告信息,采取限制系统运行或失效保护措施,保证系统的安全。图 5-27 所示为 THS-II 控制系统。 新知学习 02 六、混合动力系统控制 新知学习 02 七、再生制动与液压制动协调控制 再生制动是混合动力汽车的重要工作模式它能在汽车减速或下坡时,根据加速踏板与制动踏板信号在保证车辆制动性能不变的前提下将驱动电机当作发电机运行。再生制动的作用如下。 (1)将汽车的动能和势能变成电能回收到混合动力系统的储能装置中。 (2)利用驱动电机当作发电机运行时产生的电磁阻力进行制动减速,起到减少制动摩擦片磨损和节能的效果,双擎卡罗拉可以回收大约 30% 的再生制动能量,车辆再生制动系统控制如图 5-33 所示。 新知学习 02 七、再生制动与液压制动协调控制 新知学习 02 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 1： 在混合动力汽车起步时，通常由（ ）提供动力。 A. 发动机 B. 电机 C. 发动机和电机同时 D. 传动桥阻尼器 解析：混合动力汽车在起步时通常由电机提供动力，以实现零排放和低噪音。答案是 B。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 在匀速行驶时，混合动力汽车的动力主要来自于（ ）。 A. 发动机 B. 电机 C. 发动机和电机根据工况自动切换 D. 再生制动 解析：在匀速行驶时，混合动力汽车的动力主要来自于发动机，电机在需要时提供辅助动力。答案是 A。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 3： 在减速滑行与再生制动时，（ ）将动能转化为电能存储到蓄电池中。 A. 发动机 B. 电机 C. 变速器 D. 传动桥阻尼器 解析：在减速滑行与再生制动时，电机将动能转化为电能存储到蓄电池中。答案是 B。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 混合动力汽车倒车时，动力通常由（ ）提供。 A. 发动机 B. 电机 C. 发动机和电机同时 D. 辅助蓄电池 解析：混合动力汽车倒车时通常由电机提供动力。答案是 B。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 5： 混合动力系统的驱动力控制主要是通过（ ）实现的。 A. 调整发动机输出功率 B. 控制电机输出扭矩 C. 调整变速器传动比 D. 以上都是 解析：混合动力系统的驱动力控制可以通过调整发动机输出功率、控制电机输出扭矩和调整变速器传动比等方式实现。答案是 D。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 6： 发动机起停控制的目的是（ ）。 A. 提高舒适性 B. 降低油耗 C. 增加动力输出 D. 延长发动机寿命 解析：发动机起停控制可以在车辆停止时自动关闭发动机，减少燃油消耗和排放。答案是 B。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 7： 再生制动与液压制动协调控制的目的是（ ）。 A. 提高制动效果 B. 延长制动系统寿命 C. 实现能量回收最大化 D. 以上都是 解析：再生制动与液压制动协调控制可以提高制动效果、延长制动系统寿命，并实现能量回收最大化。答案是 D。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 8： HV ECU 的主要控制功能不包括（ ）。 A. 控制发动机启停 B. 监测蓄电池电量 C. 调整车辆悬挂高度 D. 控制电机输出扭矩 解析：HV ECU 主要负责控制混合动力系统的运行，不包括调整车辆悬挂高度。答案是 C。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 9： 简述混合动力传动桥的主要结构及作用。 答案：混合动力传动桥主要结构包括电机、复合齿轮装置、传动桥阻尼器和传动桥油泵。电机为车辆提供动力或进行能量回收；复合齿轮装置实现动力分配，根据不同工况将发动机和电机的动力合理分配到车轮；传动桥阻尼器减少传动过程中的振动和冲击；传动桥油泵为传动系统提供必要的液压油，保证传动部件的正常工作。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 10： 不同工况下混合动力系统如何工作？请举例说明。 答案：在起动时，通常由电机单独启动车辆，安静且无排放。起步阶段，也主要由电机提供动力，实现零排放起步。加速时，发动机和电机同时工作，提供更大的驱动力。匀速行驶时，发动机提供主要动力，电机在需要时辅助。减速滑行与再生制动时，电机将动能转化为电能存储到蓄电池中。倒车时，一般由电机提供倒车动力。 本节课我们深入学习了混合动力汽车构造及控制技术，涵盖了多个重要知识点。首先，我们了解了混合动力系统的布置及性能参数，认识到混合动力汽车在燃油经济性、动力性能等方面的优势。不同工况下混合动力系统的工作状况是重点内容之一。在起动和起步时，电机通常发挥主要作用，实现零排放和低噪音。加速时，发动机和电机协同工作，提供强大动力。匀速行驶时，发动机为主力，电机适时辅助。减速滑行与再生制动时，电机将动能转化为电能存储到蓄电池中。倒车时一般由电机提供动力。此外，我们还学习了再生制动与液压制动协调控制，以及 HV ECU 的控制功能。HV ECU 对电机输出扭矩、发动机起停、蓄电池充放电等进行管理，确保混合动力系统高效、稳定运行。 课堂小结 03 简述混合动力系统的三种常见布置形式及其特点。 分别说明辅助蓄电池和 HV 蓄电池在混合动力汽车中的作用。 解释混合动力传动桥中复合齿轮装置的工作原理。 描述混合动力汽车在加速工况下，混合动力系统是如何工作的？ 谈谈 HV ECU 在混合动力系统控制中的重要性。 作业布置 04 感谢观看 $$