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1、混合动力汽车检修 -混合动力汽车结构,主讲：韦峰 TEL:13033398115,混合动力汽车结构,串联式混合动力汽车 结构特点 通常发动机与发电机集成为一个总成，即辅助动力单元APU。 全部动力来自驱动电机，而电机具有低速恒扭矩和高速恒功率输出特性，从而非常适合于汽车的行驶条件，使汽车加速性能得到提高。 发动机与汽车驱动轮之间无机械连接。具有独立于汽车行驶工况对发动机进行控制的优点。使发动机可稳定于高效区或低排放区附近工作。 该结构尤其适合于难与驱动轮进行机械连接的高效发动机 如燃气轮机 斯特林发动机等。,混合动力汽车结构,串联式混合动力汽车 结构弊端 串联式HEV动力传动系的综合效率较低，
2、这是因为发动机输出的机械能由发电机转化为电能，再由电动机将电能转化为机械能用来驱动汽车。途经两次能量转换，中间必然伴随能量损失。 另外它的三个动力总成，发动机，发电机，电动机，也会给系统总布置带来困难并使成本增加。,混合动力汽车结构,串联式混合动力汽车 通用汽车公司的SeriesSHEV汽车 特点 APU采用柴油发电机组。柴油机装在行李箱的前部，是同类产品中尺寸最小、质量最轻和最省油的涡轮增压直喷式柴油机。 动力电池组采用镍氢电池，驱动和再生制动时提供电能和回收电能。 驱动电机采用100KW交流感应电机，经过减速器后驱动前轮行驶。,混合动力汽车结构,串联式混合动力汽车 通用汽车公司的Serie
3、sSHEV汽车 管理系统 SeriesSHEV的多能源动力总成管理模块，对动力电池组的充、放电，动力电池组中每个电池状态进行监控和检查。镍氢电池组由中央控制器中的电池管理模块控制，当动力电池组的电能下降到40时，立即自动启动柴油机。发电机组进行发电，并使动力电池组恢复到50的充电状态。 发动机采取启动一关闭的控制方式控制柴油机一发电机组发电，发动机保持在最佳效率范围内运转。,混合动力汽车结构,串联式混合动力汽车 通用汽车公司的SeriesSHEV汽车 由于柴油机的燃油经济性好，可以保持柴油机在最佳经济性和有害气体最低排放的条件下稳定地运转和发电，不断地向动力电池组充电，还可以通过电流转换器直接
4、向驱动电动机提供电能，可以延长SeriesSHEV的续驶里程，实现“没有里程限制”的运行。 SeriesSHEV是以电动汽车EV1为基础来开发的，增加了轴距，加大了后座的空间，车速和底盘没有大的改动。电力驱动系统均采用EV上的标准设计，有较好的通用性和互换性。,混合动力汽车结构,串联式混合动力汽车 丰田考斯特(Coaster) SHEV客车 特点 Coaster SHEV可以装载2124名乘客，一次加油的续驶里程达到400500km，所排放的碳氢化合物和NOx比汽油机或柴油机汽车低90，C0比汽油机或柴油机汽车低66。,混合动力汽车结构,串联式混合动力汽车 丰田考斯特(Coaster) SHE
5、V客车 特点 Coaster SHEV的发动机一发电机组装在汽车的前部，发动机与发电机用一个增速器互相连接。发动机为D-4型1.5L直喷式汽油发动机。 发动机保持在最佳状态下运转，由于转速比较低，而且是平稳地连续运转，在排气系统中采用了三元催化剂。因此，动力性能好，有害废气排放量大大地减少，噪声也有所降低。,混合动力汽车结构,串联式混合动力汽车 丰田考斯特(Coaster) SHEV客车 特点 采用了密封式铅酸电池组和交流感应电动机作为驱动电动机。驱动电动机的功率为70kW，驱动电动机经过减速器来驱动SHEV的后轮行驶。 动力电池组的电能，可以经过变频器输送供应驱动电动机。发动机一发电机组所发
6、出的电能，可以经过变频器输送到驱动电动机，也可以输入到动力电池组中。 在市郊行驶时，发动机一发电机组发电，并向动力电池组充电，增加车辆的续驶里程。在城市行驶时，发动机-发电机组停止工作，依靠动力电池组的电能驱动，实行“无污染”的行驶。Coaster SHEV在制动时，能够实现再生制动回收能量。,混合动力汽车结构,串联式混合动力汽车 丰田考斯特(Coaster) SHEV客车 特点 在自动控制系统控制下，当车辆停车时，发动机自动关闭，在动力电池组电压下降到下限时，发动机立即自动启动带动发电机发电，向动力电池组补充电能。在车辆制动时，电动机转换为发电机，回收再生制动反馈的能量。 Coaster S
7、HEV充分利用现成的Coaster汽油车的车身和底盘来改装，发动机、发电机和驱动电动机在总布置上与原来的汽油车基本相同，保留了原车的大部分总成，但取消了变速器、传动轴等总成，这样有利于实现通用化和系列化，并且可以大大地降低成本。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 结构特点 发动机与电动机呈并联结构。 以发动机为主动力，电动机作为辅助动力，其作用是让发动机尽量靠近最有效率状态，从而达到节油的效果。工作时共同驱动，或各自单独驱动车辆。 保留了常规汽车的动力传递方式，发动机通过机械传动机构可以直接驱动车辆，燃油能量利用效率较高。 适合高速公路等稳定行驶路况。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车
8、 结构弊端 发动机受车辆行驶工况影响。 结构上需要变速装置和动力复合装置，结构较为复杂。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 福特汽车公司Prodigy LSR轿车 汽车公司Prodigy轿车是一种“低储能(LSR)”型并联式混合动力汽车，采用4Ah小而轻的镍氢电池来储存电能，使整车的质量降低，整车的整备质量1083kg，比同类型的家庭型轿车轻约450kg。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 福特汽车公司Prodigy LSR轿车 特点 发动机：Prodigy LSR配置直列4缸1.2L 四气门直喷式DLATA发动机。DLATA发动机是一种高性能和高效率的发动机，发动机的功率为54.4k
9、w，转矩为153Nm。发动机装在汽车的前部，通过自动离合器、MTX一75型5挡变速器、主减速齿轮和差速器齿轮，带动汽车前轴行驶，在结构上与传统的内燃机汽车基本相同。Prodigy LSR燃料消耗量降低到33L100km。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 福特汽车公司Prodigy LSR轿车 特点 电动发电机： Prodigy LSR的发动机的输出轴上装有电动机发电机(SA)，电动发电机是一台交流电机，用交流变频器控制，最大输出功率仅为8kW，它代替发动机的飞轮和发动机的启动电动机，在发动机启动时快速启动发动机，在发动机运转时，将所发出的电能储存到动力电池组中。在汽车加速或爬坡时，电动发
10、电机还可以转换为电动机，辅助发动机工作，提供功率为8kW的辅助动力。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 福特汽车公司Prodigy LSR轿车 特点 动力电池组： Prodigy LSR的VARTA动力电池组，是由多个12V的单体镍氢电池组成，只有4Ah的容量，总功率为22kW，能量为1.1kWh。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 福特汽车公司Prodigy LSR轿车 特点 发动机驱动模式： Prodigy LSR主要是以发动机驱动模式来驱动前轮行驶。发动机的启动是依靠电动发电机来带动，发动机不需要启动电动机。 混合驱动模式： 当车辆在加速或爬坡时，需要最大的动力时，发动机的节气门
11、开度最大时，电动发电机转换为电动机，形成发动机一电动发电机共同驱动的混合驱动模式，混合动力在发动机输出轴上组合后，共同通过变速器、驱动桥等带动车轮行驶。 用电动发电机的控制模块，动力电池组在受控状态下输出的电流比较平稳，可以保护电池组并延长电池组的寿命。采用燃料电池后，Prodigy LSR的节能性能还将进一步提高。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 福特汽车公司Prodigy LSR轿车 特点 再生制动能量回收： Prodigy LSR在制动时，电动发电机能够回收再生制动时的能量，转换为电能储存到动力电池组中。在制动过程中，自动离合器会自动分离。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 本
12、田Insight和Civic混合动力车 1997年，本田公司开发出第一代混合动力系统(Integrated Motor Assist) 1999年12月，搭载IMA系统的Insight混合动力车在美国正式上市，本田成为第一个在北美销售混合动力车的公司(图2-6)。 2003年，装配第二代IMA系统的四门小型轿车Civic投放市场，深受消费者欢迎，它们均为并联式混合动力车。到2005年4月，本田混合动力车全球销量突破了l0万台。 现已发展到第四代IMA。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 本田第四代IMA系统 组成：13L，VTEC 4缸汽油机；高功率的超薄永磁同步电动机；无级变速器（CVT
13、）；智能动力单元（Intelligent Power Unit，IPU）。 智能动力单元由一个动力控制单元（Power Control Unit，PCU）、一组高性能镍氢电池和一个空调控制单元组成。汽油机和电动机布置在车的前部，智能动力单元布置在车的后部。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 本田第四代IMA系统 工作过程： 启动加速。发动机以低速配气正时状态运转，同时电动机提供辅助能量。 急加速状态。发动机以高速配气正时状态运转，此时电池会提供额外的功率给电动机与发动机共同驱动车辆，改善整车的加速性能。 低速巡航状态。发动机的4个汽缸阀门全部关闭，燃烧停止，车辆以纯电动状态驱动车辆。 一般
14、加速或高速巡航。发动机以低速配气正时状态运转单独驱动车辆。 减速状态。发动机关闭，电动机此时作为一个发电机。在电动机控制传输系统的帮助下将机械能最大限度地转化为电能，存储到电池组中。 停车状态。发动机自动关闭，减少燃料损失和排放。,混合动力汽车结构,并联式混合动力汽车 本田第四代IMA系统 发动机特点： 2006款Civic混合动力l3L发动机采用了可变气门配气相位和气门升程电子控制(i-VTEC)和智能化双火花塞顺序点火技术(i-DSI)以及可变汽缸管理技术(VCM)，实现了超低油耗，提高燃油经济性。 新系统提供了低速、高速及间歇3种模式的配气正时状态，通过4个汽缸全部间歇，可以提高减速时的
15、能量回收效率，是目前最为先进的气门控制技术。,i-VTEC,简介 HONDA车系列中最为人津津乐道的应该是那套名为“VTEC”系统及后来的iVTEC系统。 VTEC系统的全名是“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control”，中文翻译过来就是“可变气门相位及升程控制系统”，VTEC机构最早出现在1989年，发明者叫松泽健一，车型是“型格”INTEGRA（DA6） XSi和 RSi： 编辑本段性能 本田的VTEC引擎一直是享有“可变气门引擎的代名词“之称，它不只是输出马力超强，它还强调低转速能有排气标准环保又低油耗的特点，而这样完全不同的特点
16、在同一具引擎上面发生， 就因为它在一支凸轮轴上有2种，甚至於3种不同角度的凸轮(凸轮)，中.低转速用小角度凸轮，高转速时，就再切换成高角度的凸轮，所以才有两种完全不同性能表现的输出曲线而同一颗引擎上发生，但是就因为这样的特性，它也种下VTEC被批评成“stage“式的可变气门引擎!本田的工程师把它VTEC分成“平时驾驶“与“战时的激烈驾驶“，所以在引擎转速的最两侧，都有被消费者们喜欢或抱怨的两极看法存在，这也是VTEC引擎长期在网上倍受争议的原因之一! 而Toyota的VVTL-i发表之后，VTEC的技术已经受到严厉的挑战，几个月后，本田发表的i-VTEC于加入“可连续性“变化的正时与重叠角的设计，配合原本的VTEC机置，使i-VTEC也跟VVTL-i一样达到“近似“完美的可变气门引擎!,i-VTEC,VTEC如何切换凸轮(凸轮)的机置，在此voliron已不必多说，i-VTEC多的就是在VTEC引擎上加入VTC=valve overlap control，从名字就可以看出来，它也利用到跟VANOS与VVT-i类似的方式来“
