项目2 任务 2 混合动力汽车传动系统的认知（课件）-《新能源汽车底盘构造与检修》同步精品课堂（大象版）

项目2 传动系统 任务 2 混合动力汽车传动系统的认知 《新能源汽车底盘构造与检修》大象版 同步精品课堂 图纸幅面和格式 1 CONTENTS 串联式混合动力汽车传动系统 01 并联式混合动力汽车传动系统 02 混联式混合动力汽车传动系统 03 目录 增程式电动汽车传动系统 04 典型的混合动力汽车传动机构 05 图纸幅面和格式 学习目标 知识目标 1.理解串联、并联、混联、增程式四种混动传动形式的结构布置； 2.掌握四种形式的工作模式与优缺点。 能力目标 1. 能识别四种混动传动布置示意图； 2. 能按流程对能量回收故障进行绝缘检测与诊断。 素养目标 1. 树立高压安全意识，养成规范检修习惯； 2. 关注国产混动技术（比亚迪DM-i）发展。 图纸幅面和格式 温故知新 回顾：纯电动汽车传动系统 动力流：动力电池 → 电机控制器 → 驱动电机 → 单速减速器 → 驱动车轮。按布置形式分：后驱、前驱、四驱；轮边/轮毂电机是发展方向。 对比：传统燃油汽车传动系统 发动机 → 离合器 → 多挡变速器 → 传动轴 → 驱动桥（主减速器+差速器+半轴）→ 车轮。发动机调速范围窄，必须多挡变速。 思考引入：如果车上同时有"发动机"和"驱动电机"，动力该如何传递、如何耦合？这就是本节课要解决的核心问题。 图纸幅面和格式 情景导入 作业案例 雷克萨斯CT200h混动轿车，系统故障灯点亮、动力下降、能量回收功能下降。松油门时不再有减速拖拽感。 请思考： ① 发动机和电机，动力如何传递到车轮？ ② "能量回收"为什么会消失？ ③ 混动与纯电、燃油传动有何本质区别？ 高压安全提醒 检修前必须断电、验电、挂牌 图纸幅面和格式 01 串联式混合动力汽车传动系统 串联式结构：发动机—发电机—驱动电机—车轮 核心部件 · 发动机（唯一功能：发电） · 发电机（机械→电能） · 功率变换器（控制器） · 驱动电机（唯一驱动力） · 动力电池（蓄能平衡） · 变速器、差速器 动力传递链：发动机 → 发电机（发电）→ 功率变换器 → 驱动电机 → 变速器/差速器 → 驱动车轮。发动机与车轮之间没有机械连接，全部走"电"。 图2-2-1串联式混合动力系统布置形式 图纸幅面和格式 01 串联式混合动力汽车传动系统 1. 串联式混合动力汽车传动系统工作模式及应用场景 动力电池电量充足时，单独驱动车辆行驶，发动机关闭。 动力电池 驱动电机 驱动车轮 应用场景：车辆起步、低速行驶、轻载行驶。 此时车辆相当于一辆纯电动车，发动机不启动，零油耗、零排放、噪声低，是最经济安静的工况。 1）纯电驱动模式 2）纯发动机驱动模式 发动机 发电机 驱动电机 车轮 电池电量降到下限，发动机启动，带动发电机发电供给驱动电机。 应用场景：车辆长途行驶、高速巡航。 发动机始终工作在最佳经济区间，多余电能顺便给电池补电。这就是"增程器"工作的基本逻辑。 图纸幅面和格式 01 串联式混合动力汽车传动系统 1. 串联式混合动力汽车传动系统工作模式及应用场景 1）纯电驱动模式 发动机带动发电机发电，发电机和动力电池同时向驱动电机供电，共同发力。 应用场景：车辆急加速、上坡行驶，需要大功率输出时。 两路电能叠加，驱动电机输出最大功率。 利用车辆惯性带动驱动电机反向发电，把动能转化为电能充入动力电池。 应用场景：车辆制动、减速、下坡行驶。 这就是"能量回收"，也是导入案例中失效的功能。 （3）混合驱动模式 （4）再生制动模式 图纸幅面和格式 01 串联式混合动力汽车传动系统 2.串联式混合动力驱动系统的特点 优点 ① 发动机始终在最佳经济区稳定运行，油耗低、排放好 ② 发动机与车轮无机械连接，整车布置灵活，空间优化好 ③ 结构相对简单，控制策略容易实现 缺点 ① 能量多次转换：机械能→电能→机械能，每步都有损失 ② 电池充放电过程也有能量损失 ③ 中高速行驶时整体效率不高 结论：串联式传动系统更适用于低速行驶工况（城市公交、市内代步） 图纸幅面和格式 02 并联式混合动力汽车传动系统 并联式结构：发动机与电机通过动力耦合装置共同驱动 核心特征 · 发动机和驱动电机都能直接驱动车轮 · 两者通过动力耦合装置（变速器）汇合 · 驱动电机兼作发电机 · 动力电池负责储能 · 结构比串联复杂，但效率更高 图2-2-2 并联式混合动力汽车传动系统布置形式 图纸幅面和格式 02 并联式混合动力汽车传动系统 并联式的四种工作模式 (1)纯电驱动模式 特点： 此时动力电池电量充足,单独驱动车辆行驶,发动机关闭。 优点： 该车辆就是一辆纯电动汽车,具备静谧性好,平顺性佳,起步快等优势,且经济性好。 应用场景： 车辆起步、短途低速行驶时。 (2)发动机直驱模式 特点： 此时发动机通过动力耦合装置(变速器)直接连接驱动桥。 优点： 此时发动机可工作于较高的效率区域且排 放性也较好。 应用场景： 车辆在高速行驶且中等负荷时。 图纸幅面和格式 02 并联式混合动力汽车传动系统 (3)混合驱动模式 特点： 发动机和驱动电机同时通过动力耦合装置(变速器)驱动车辆。 此时车辆所需动力超过发动机工作能力或不在发动机高效区时,驱动电机对发动机进行助力。 若此时动力电池电量不足，为了保护电池,只能由发动机单独驱动。 应用场景： 车辆在急加速或爬坡等大负荷时 。 (4)再生制动模式 特点： 利用车辆动能带动驱动电机以发电模式发电,给动力电池充电,实现能量回收。 在保证制动安全的前提下尽可能多地回收再生制动能量,剩余的能量由机械制动系统消耗掉。 应用场景： 车辆制动、减速、下坡行驶时。 并联式的四种工作模式 图纸幅面和格式 02 并联式混合动力汽车传动系统 主要优点 ① 发动机效率更高、燃油经济性更好 ② 动力输出更足，加速性能好 ③ 高速直驱，能量损失小 主要缺点 ① 发动机在不良工况下油耗较高 ② 纯电驱动时动力要经变速器，有能量损失 ③ 结构比串联复杂 代表车型：48V轻混系统广泛应用 大众GTE系列 · 宝马3系 · 宝马5系 · 奔驰C级 · 奔驰E级 这些车型的48V轻混系统，都属于并联式混合动力方案。 并联式的优缺点与代表车型 图纸幅面和格式 03 混联式混合动力汽车传动系统 混联式结构：发动机功率可分可合 核心特点 1. 低速工况 2. 中高速 / 大负荷工况 3. 行车发电 4. 能量回收 核心部件：动力耦合装置 作用：实现发动机动力、电机动力的汇合与分配，是混联系统最关键部件。 组成 发动机、发电机、驱动电机、动力蓄电池、动力耦合装置、变换器、电子控制单元、减速器。 图2-2-3 混联式混合动力汽车传动系统布置形式 图纸幅面和格式 03 混联式混合动力汽车传动系统 混联式的优缺点与代表车型 优点 · 综合串联+并联两者优点 · 低速纯电/串联省油，高速并联高效 · 动力强、平顺性好 缺点 · 结构复杂，需要精密的动力耦合装置 · 制造成本较高 · 控制策略开发难度大 目前应用最广泛，代表车型 比亚迪DM-i 系列（秦PLUS、宋PLUS、汉DM-i 等）、丰田HYBRID / 双擎系列（卡罗拉双擎、雷凌双擎、凯美瑞双擎等） 这两套系统是国产与国际混联技术的典型代表。 图纸幅面和格式 04 增程式电动汽车传动系统 定义：在纯电动汽车基础上加装辅助发电机组（增程器），电池电量不足时发电补电，解决纯电续航短板。 组成 动力电池系统、动力驱动系统、增程器、整车控制系统。 核心原理 车辆始终依靠驱动电机驱动车轮；发动机不直接驱动车轮，仅带动发电机发电。 高电量：纯电行驶； 低电量：增程器启动发电，供电驱动电机并给电池充电。 图2-2-4 增程式电动汽车动力传动系统布置形式 特点：属于串联混动；发动机工作在高效区间，油耗低；驾驶感受与纯电车一致。 图纸幅面和格式 04 增程式电动汽车传动系统 （1）动力电池系统 组成：动力电池、电池管理系统、车载充电机。 特点：结构类似纯电车，电池容量更小，降低成本；是车辆驱动主能源，储存回收能量。 （2）动力驱动系统 组成：驱动电机、电机控制器。 特点：与纯电驱动结构相近；电机功率更大，宽转速区间效率优异。 （3）增程器【核心部件】 组成：发动机、发电机、控制器。 工作原理：电量不足时，发动机驱动发电机发电，给动力电池补电。 优势：发动机工作在最优工况，油耗低、排放小。 图纸幅面和格式 04 增程式电动汽车传动系统 工作模式 工作原理 应用场景 纯电驱动 增程器不启动，仅动力电池供电，相当于纯电车 起步、加速、爬坡、怠速 增程器单独驱动 发动机最佳工况带动发电机，电能供驱动电机，多余充电池 电池电量不足时 混合驱动 增程器+电池同时向驱动电机供电，发挥最大功率 爬坡、急加速 制动能量回收 制动时动能转化为电能，充入动力电池 制动、下坡 停车充电 外接电网给动力电池充电，与纯电车相同 驻车补能 增程式的五种工作模式 图纸幅面和格式 04 增程式电动汽车传动系统 增程式的五种工作模式 优点 · 解决纯电动车里程焦虑，续航更长 · 中低速动力体验好（电驱特性） · 燃油消耗较低，经济性、环保性好 · 结构比纯电只多一个发电模块，成本相对低 缺点 · 高速工况下油耗偏高 · 原因：发动机不能直驱车轮 · 能量多次转换（机械→电→机械） · 搭载内燃机，整车重量增加 代表车型 理想ONE · 宝马i3 增程版 · 雪佛兰沃蓝达（Volt） 图纸幅面和格式 05 典型的混合动力汽车传动机构—丰田卡罗拉双擎传动桥 结构组成 丰田P410传动桥采用行星齿轮组变速器，主要包括： · 复合齿轮装置 · MG1（发电机） · MG2（驱动电机） · 中间轴从动齿轮 · 差速器齿轮、主减速齿轮 关键记忆： MG1 = 发电机（启动发动机、发电） MG2 = 驱动电机（驱动车轮、能量回收） 图2-2-5丰田P410混合动力车辆传动桥 图纸幅面和格式 05 典型的混合动力汽车传动机构—丰田卡罗拉双擎传动桥 图2-2-6传动桥齿轮组连接桥 复合齿轮装置 = 两套行星齿轮 ① 动力分配行星齿轮组件 太阳轮 → MG1 行星架 → 发动机 齿圈 → 复合齿轮装置 ② 电动机减速行星齿轮组件 太阳轮 → MG2 齿圈 → 复合齿轮装置 行星架 → 固定于传动桥外壳 动力分流：发动机动力一部分驱动MG1发电，另一部分直接输出到车轮。 图纸幅面和格式 总结 四种混动传动形式对比总结 形式 发动机能否直驱车轮 核心特点 代表车型 串联式 不能，只发电 发动机始终经济区；低速高效、高速效率低 城市公交、早期混动客车 并联式 能，高速直驱 发动机+电机经耦合装置共同驱动；高速高效 大众GTE、宝马/奔驰48V轻混 混联式 能，可串可并 综合串+并优点；行星齿轮动力分流；结构复杂 比亚迪DM-i、丰田双擎 增程式 不能，只发电 纯电为主+增程器补电；中低速好、高速油耗高 理想ONE、宝马i3增程版 图纸幅面和格式 案例分析 故障现象：车辆仪表提示系统故障，动力下降明显，能量回收功能失效。 故障诊断过程 1. 连接诊断仪读取故障码：动力电池电压系统隔离故障，判断高压系统异常。 2. 优先排查，排除动力电池本体故障。 3. 执行高压安全操作后，对高压部件进行绝缘测试。 4. 检测 MG1、MG2 电机绕组，发现绕组绝缘不良，存在短路问题。 故障处理：完成电机绕组绝缘修复处理，装配试车，故障排除。 图纸幅面和格式 新能源汽车类型 超级链接 纯电动汽车 驱动能量全部由动力电池供给，依靠驱动电机驱动车辆。 ✅优点： 零排放无污染，动力响应好 ❌缺点： 充电耗时久，存在续航焦虑，电池成本高。 混合动力汽车 搭载发动机 + 驱动电机，改善低速动力输出、降低油耗；分为插电式 PHEV 与非插电式 HEV。 ✅优点： 燃油经济性好，续航能力强 ❌缺点： 配备内燃机，仍存在一定尾气污染 图纸幅面和格式 新能源汽车类型 超级链接 增程式电动汽车 具备纯电车辆动力性能，额外配备车载发电装置；电池可通过充电桩或车载充电器补能。 ✅优点： 续航大幅提升，中低速燃油经济性较好 ❌缺点： 自带内燃机，车重增加，高速工况油耗偏高 燃料电池汽车 依靠车载燃料电池发生电化学反应发电驱动车辆，本质属于纯电车型，动力原理不同，主流为氢燃料电池汽车。 ✅优点： 零污染、续航长、加注燃料速度快 ❌缺点： 制造成本高，加氢基础设施不完善 图纸幅面和格式 填一填 1. 并联式混合动力，车辆高速中等负荷时优先采用________驱动模式。 2. 比亚迪DM‑i、丰田HYBRID系列属于________式混合动力汽车代表车型。 3. 增程式电动汽车在动力电池电量充足时，优先采用________驱动模式。 4. 混合动力汽车制动减速时，利用驱动电机发电给动力电池充电，该模式叫做________模式。 参考答案：1.发动机直驱 2.混联 3.纯电 4.再生制动 图纸幅面和格式 判一判 1. 再生制动模式，是利用车辆动能带动电机发电，向动力电池充电，实现能量回收。（） 2. 混联式混合动力结构简单，制造成本很低。（） 3. 并联混合动力车辆，急加速爬坡可以进入混合驱动模式，发动机与电机共同输出动力。（） 4. 增程式电动汽车可以外接电网给动力电池充电。（） 参考答案：1.√ 2.× 3.√ 4.√ 图纸幅面和格式 课堂小结 本节课我们认识了混合动力汽车四类传动系统，对比学习串联、并联、混联、增程式的动力传递路径，分清各系统发动机能否直接驱动车轮，了解不同传动形式的优缺点与代表车型；认识丰田行星齿轮动力耦合机构，结合故障案例梳理能量回收失效的诊断思路，掌握混动车辆高压检修操作规范；我们要明白混动传动系统兼顾发动机与电机的动力优势，不是简单叠加两套动力装置，希望同学们立足专业，持续关注国产混动底盘技术的创新发展。 图纸幅面和格式 课后作业 ①列表对比串联、并联、混联、增程式混动系统，写明发动机能否直驱车轮以及优缺点； ②简述雷克萨斯 CT200h 能量回收失效故障诊断流程。 预习：后续底盘行驶系统相关内容。 图纸幅面和格式 感谢观看 图纸幅面和格式 $