第五章　电动汽车及混合动力汽车技术

10CD3,主编,第五章电动汽车及混合动力汽车技术第六章汽车传动系统第七章汽车行驶系统,第五章电动汽车及混合动力汽车技术,第一节概述第二节电动汽车结构原理第三节电动汽车控制技术第四节混合动力汽车技术第五节故障诊断与维修,第一节概述,一、电动汽车的历史二、混合动力电动汽车的历史,一、电动汽车的历史,二、混合动力电动汽车的历史,第二节电动汽车结构原理,一、电动汽车的基本结构二、电力驱动的结构形式三、储能装置的结构形式四、单电动机或多电动机驱动形式五、轮毂电动机驱动形式六、电动汽车的行驶性能,一、电动汽车的基本结构,图5-1电动汽车基本结构,一、电动汽车的基本结构,图-典型电动汽车的结构组成,二、电力驱动的结构形式,)如图5-3a所示，由发动机前置前轮驱动的燃油车发展而来，它由电动机、离合器、变速器和差速器组成。)如果用固定速比的减速器，去掉离合器，可减少机械传动装置的质量、缩小其体积。3)图5-3c所示的这种结构与发动机横向前置、前轮驱动的燃油汽车的布置方式类似，它把电动机、固定速比的减速器和差速器集成为一个整体，两根半轴连接驱动车轮，这种结构在小型电动汽车上应用最普遍。,二、电力驱动的结构形式,)图5-3d所示的双电动机结构就是采用2个电动机，通过固定速比的减速器分别驱动2个车轮，每个电动机的转速可以独立地调节控制，便于实现电子调速，因此，电动汽车不必选用机械差速器。)电动机也可以装在车轮里面，称为轮毂电动机，可进一步缩短从电动机到驱动车轮的传递路径，如图5-3e所示。)图5-3f表示了另一种使用轮毂电动机的电动汽车结构，这种结构采用低速外转子电动机，彻底去掉了机械减速变速器，电动机的外转子直接安装在车轮的轮缘上，车轮转速和电动汽车的车速控制完全取决于电动机的转速控制。,二、电力驱动的结构形式,图-电力驱动的结构形式离合器差速器固定速比减速器变速器电动机,)如图5-3a所示，由发动机前置前轮驱动的燃油车发展而来，它由电动机、离合器、变速器和差速器组成。,)如果用固定速比的减速器，去掉离合器，可减少机械传动装置的质量、缩小其体积。,3)图5-3c所示的这种结构与发动机横向前置、前轮驱动的燃油汽车的布置方式类似，它把电动机、固定速比的减速器和差速器集成为一个整体，两根半轴连接驱动车轮，这种结构在小型电动汽车上应用最普遍。,)图5-3d所示的双电动机结构就是采用2个电动机，通过固定速比的减速器分别驱动2个车轮，每个电动机的转速可以独立地调节控制，便于实现电子调速，因此，电动汽车不必选用机械差速器。,)电动机也可以装在车轮里面，称为轮毂电动机，可进一步缩短从电动机到驱动车轮的传递路径，如图5-3e所示。,)图5-3f表示了另一种使用轮毂电动机的电动汽车结构，这种结构采用低速外转子电动机，彻底去掉了机械减速变速器，电动机的外转子直接安装在车轮的轮缘上，车轮转速和电动汽车的车速控制完全取决于电动机的转速控制。,三、储能装置的结构形式,)图5-4a所示的是现在电动汽车所独有的以蓄电池作动力源的一种结构，蓄电池可以布置在车的四周，也可以集中布置在车的尾部或者布置在底盘下面。)为了解决一种蓄电池不能同时满足对比能量和比功率的要求这个问题，可以在电动汽车上同时采用2种不同的蓄电池，其中一种能提供高比能量，另外一种提供高比功率。)除了蓄电池以外，还可以用燃料电池作储能装置。)燃料电池所需的氢气不仅可以以压缩氢气、液态氢或金属氢化物的形式储存，还可以由常温的液态燃料如甲醇或汽油随车产生。,三、储能装置的结构形式,)当用蓄电池与电容器作混合动力时，所选的蓄电池必须能提供高比能量，因为电容器本身比蓄电池具有更高的比功率和更高效回收制动能量的能力。)与超大容量电容器类似，飞轮是另外一种新兴的具有高比功率和高效制动能量回收能力的储能器。,三、储能装置的结构形式,图-4储能装置的结构形式B蓄电池电容器燃料电池超高速飞轮功率转换器重整器,)图5-4a所示的是现在电动汽车所独有的以蓄电池作动力源的一种结构，蓄电池可以布置在车的四周，也可以集中布置在车的尾部或者布置在底盘下面。,)为了解决一种蓄电池不能同时满足对比能量和比功率的要求这个问题，可以在电动汽车上同时采用2种不同的蓄电池，其中一种能提供高比能量，另外一种提供高比功率。,)除了蓄电池以外，还可以用燃料电池作储能装置。,)燃料电池所需的氢气不仅可以以压缩氢气、液态氢或金属氢化物的形式储存，还可以由常温的液态燃料如甲醇或汽油随车产生。,)当用蓄电池与电容器作混合动力时，所选的蓄电池必须能提供高比能量，因为电容器本身比蓄电池具有更高的比功率和更高效回收制动能量的能力。,)与超大容量电容器类似，飞轮是另外一种新兴的具有高比功率和高效制动能量回收能力的储能器。,四、单电动机或多电动机驱动形式,图-机械差速器,四、单电动机或多电动机驱动形式,图-6电子差速器,五、轮毂电动机驱动形式,图5-7轮毂驱动电动机,六、电动汽车的行驶性能,1.驱动力2.电动机的功率与转矩3.电动汽车的动力性,1.驱动力,2.电动机的功率与转矩,图5-8加载时间不同时串励式直流电动机的功率与转矩特性,2.电动机的功率与转矩,图5-9加载时间不同时串励式交流电动机的功率与转矩特性,3.电动汽车的动力性,图5-10驱动力-行驶阻力图,第三节电动汽车控制技术,一、电池管理技术二、电动机与驱动控制三、再生制动控制系统四、运行状态监控系统五、运动控制系统,一、电池管理技术,实时监测蓄电池组各组电池的温度，避免电池温度过高缩短电池的寿命；实时监测各组蓄电池组的端电压，如发现电池组电压过低，应对其维护或更换；能显示实际的蓄电池荷电状态值SOC；通过CAN总线与动力总成控制器通信。表5-1列出了电池管理系统的功能、传感器输入信号及执行元件。1.电池管理系统的组成原理2.温度采集电路3.电压采集电路,实时监测蓄电池组各组电池的温度，避免电池温度过高缩短电池的寿命；实时监测各组蓄电池组的端电压，如发现电池组电压过低，应对其维护或更换；能显示实际的蓄电池荷电状态值SOC；通过CAN总线与动力总成控制器通信。表5-1列出了电池管理系统的功能、传感器输入信号及执行元件。,表5-1电池管理系统功能表,1.电池管理系统的组成原理,图5-11蓄电池管理系统结构框图,1.电池管理系统的组成原理,图5-12温度采集电路,2.温度采集电路,3.电压采集电路,图5-13电压隔离采样电路,二、电动机与驱动控制,图5-14电动汽车的驱动控制系统,三、再生制动控制系统,图5-15XJTUEV1电动汽车再生制动控制系统,四、运行状态监控系统,五、运动控制系统,第四节混合动力汽车技术,一、混合动力汽车的概念与分类二、混合动力汽车控制策略三、实用混合动力汽车分析,一、混合动力汽车的概念与分类,图5-16并联式结构简图,一、混合动力汽车的概念与分类,图5-17串联式结构简图,二、混合动力汽车控制策略,1.混合动力汽车控制策略概述2.串联式混合动力电动汽车控制策略3.并联式混合动力汽车控制策略4.混联式混合动力汽车控制策略,1.混合动力汽车控制策略概述,1)最佳燃油经济性。2)最低的排放。3)最低的系统成本。1)基于最佳燃油经济性、最低排放或者二者相结合，根据发动机的转矩一转速特性曲线确定最优工作点。2)如果发动机需要发出不同的功率，相应的最优工作点就构成了发动机的最优工作曲线。3)应控制发动机的工作转速以避免波动，从而使发动机的动态波动最小。4)当发动机低速运行时，燃油效率很低，因而当发动机转速低于某一值时，应切断发动机的工作。,1.混合动力汽车控制策略概述,5)频繁地开关发动机，会使发动机的油耗和排放增加。6)蓄电池的SOC值应保持在适当的水平上，以便在汽车加速时能提供足够的功率，在汽车制动和下坡时能提供回收能量。7)在驱动循环中，发动机和蓄电池应合理分担汽车所需功率。8)在某些城市或地区混合动力汽车应以纯电动的模式工作，这种转变可以通过手动或自动来控制。,1)最佳燃油经济性。,2)最低的排放。,3)最低的系统成本。,1)基于最佳燃油经济性、最低排放或者二者相结合，根据发动机的转矩一转速特性曲线确定最优工作点。,2)如果发动机需要发出不同的功率，相应的最优工作点就构成了发动机的最优工作曲线。,3)应控制发动机的工作转速以避免波动，从而使发动机的动态波动最小。,4)当发动机低速运行时，燃油效率很低，因而当发动机转速低于某一值时，应切断发动机的工作。,5)频繁地开关发动机，会使发动机的油耗和排放增加。,6)蓄电池的SOC值应保持在适当的水平上，以便在汽车加速时能提供足够的功率，在汽车制动和下坡时能提供回收能量。,7)在驱动循环中，发动机和蓄电池应合理分担汽车所需功率。,8)在某些城市或地区混合动力汽车应以纯电动的模式工作，这种转变可以通过手动或自动来控制。,2.串联式混合动力电动汽车控制策略,(1)恒温器控制模式当蓄电池荷电状态(SOC)降到设定的低门限值时，这时发动机起动，在最低排放或油耗点按恒定功率输出，发动机一部分功率用于满足车轮驱动功率要求，另一部分功率则向蓄电池充电。(2)发动机跟踪器控制模式这种模式的情况是和传统的汽车运行相似，发动机的功率紧紧跟随驱动轮功率的变化。(3)两种工作模式相结合(恒温器控制模式和发动机跟踪器控制模式)两种工作模式相结合，其目的是充分利用发动机和电池的高效率区，使其达到整体效率最高。,2.串联式混合动力电动汽车控制策略,图5-18串联式混合动力系统结构示意图,(1)恒温器控制模式当蓄电池荷电状态(SOC)降到设定的低门限值时，这时发动机起动，在最低排放或油耗点按恒定功率输出，发动机一部分功率用于满足车轮驱动功率要求，另一部分功率则向蓄电池充电。,(2)发动机跟踪器控制模式这种模式的情况是和传统的汽车运行相似，发动机的功率紧紧跟随驱动轮功率的变化。,(3)两种工作模式相结合(恒温器控制模式和发动机跟踪器控制模式)两种工作模式相结合，其目的是充分利用发动机和电池的高效率区，使其达到整体效率最高。,3.并联式混合动力汽车控制策略,(1)发动机功率跟随模式发动机功率跟随控制模式，与传统汽车运行相似。(2)恒温器控制模式在这种模式下，设定电池电量SOC值的工作区间，当电池SOC降到设定的低门限值时，发动机起动，在最低油耗或最佳排放点按恒功率输出，一部分功率用于满足车轮驱动功率要求，另一部分向蓄电池充电。,3.并联式混合动力汽车控制策略,图5-19并联混合动力总成示意图,(1)发动机功率跟随模式发动机功率跟随控制模式，与传统汽车运行相似。,(2)恒温器控制模式在这种模式下，设定电池电量SOC值的工作区间，当电池SOC降到设定的低门限值时，发动机起动，在最低油耗或最佳排放点按恒功率输出，一部分功率用于满足车轮驱动功率要求，另一部分向蓄电池充电。,4.混联式混合动力汽车控制策略,(1)发动机恒定工作点模式这种策略采用发动机作为主要动力源，电动机和蓄电池通过提供附加转矩的形式进行功率调峰，使系统获得足够的瞬时功率。(2)发动机最优工作曲线模式这种策略从静态条件下的发动机万有特性出发，经过动态校正后，跟踪由驱动条件决定的发动机最优工作曲线，从而实现对发动机及整车的控制。(3)瞬时优化模式在发动机最优工作曲线模式思想的基础上，对混合动力汽车的特定工况点下整个动力系统的优化目标(如效率损失、等效油耗)进行优化，便可得到瞬时最优工作点，然后基于系统的瞬时最优工作点，对各个状态变量进行动态再分配。,4.混联式混合动力汽车控制策略,(4)全局优化模式由优化理论可知，瞬时最小值之和并不等于和的最小值，因此瞬时优化模式并不能导致全局最优的控制策略。,(1)发动机恒定工作点模式这种策略采用发动机作为主要动力源，电动机和蓄电池通过提供附加转矩的形式进行功率调峰，使系统获得足够的瞬时功率。,图5-20发动机最优工作曲线,(2)发动机最优工作曲线模式这种策略从静态条件下的发动机万有特性出发，经过动态校正后，跟踪由驱动条件决定的发动机最优工作曲线，从而实现对发动机及整车的控制。,(3)瞬时优化模式在发动机最优工作曲线模式思想的基础上，对混合动力汽车的特定工况点下整个动力系统的优化目标(如效率损失、等效油耗)进行优化，便可得到瞬时最优工作点，然后基于系统的瞬时最优工作点，对各个状态变量进行动态再分配。,(4)全局优化模式由优化理论可知，瞬时最小值之和并不等于和的最小值，因此瞬时优化模式并不能导致全局最优的控制策略。,三、实用混合动力汽车分析,1.丰田Prius混合动力汽车分析2.东风本田Civic混合动力汽车分析,1.丰田Prius混合动力汽车分析,(1)起步模式起步时，视起步功率要求分两种情况：车速低于设定值且SOC高于目标设定值时，发动机不工作，直接由蓄电池向电动机提供电能，驱动汽车行驶，此时起步加速度不大；若轻踩加速踏板，发动机输出功率，此时发电机向电动机提供电能或同时向蓄电池充电，电动机此时处于低速大转矩区，提供大部分起步转矩。(2)加速或爬坡模式在加速或爬坡时，控制系统根据加速踏板的深度和电池的SOC状态，确定发动机的输出功率和电动机的输出转矩。(3)巡航模式汽车在稳定的中低速巡航时，消耗的功率不大，发动机负荷也不大，转速不高。,1.丰田Prius混合动力汽车分析,(4)滑行模式在一定车速下，松开加速踏板，进入滑行模式，发动机不提供驱动功率。(5)制动模式在制动过程中，电动机作为发电机发电，把汽车的动能转化为电能，储存到蓄电池里。,1.丰田Prius混合动力汽车分析,图5-21丰田Prius混合动力系统,(1)起步模式起步时，视起步功率要求分两种情况：车速低于设定值且SOC高于目标设定值时，发动机不工作，直接由蓄电池向电动机提供电能，驱动汽车行驶，此时起步加速度不大；若轻踩加速踏板，发动机输出功率，此时发电机向电动机提供电能或同时向蓄电池充电，电动机此时处于低速大转矩区，提供大部分起步转矩。,(2)加速或爬坡模式在加速或爬坡时，控制系统根据加速踏板的深度和电池的SOC状态，确定发动机的输出功率和电动机的输出转矩。,(3)巡航模式汽车在稳定的中低速巡航时，消耗的功率不大，发动机负荷也不大，转速不高。,(4)滑行模式在一定车速下，松开加速踏板，进入滑行模式，发动机不提供驱动功率。,(5)制动模式在制动过程中，电动机作为发电机发电，把汽车的动能转化为电能，储存到蓄电池里。,2.东风本田Civic混合动力汽车分析,图5-22HondaCivicHybrid系统基本组成示意图,2.东风本田Civic混合动力汽车分析,图5-23IMA动力传动系统的基本组成,2.东风本田Civic混合动力汽车分析,图5-24HondaCivicHybrid输出特性对比示意图,2.东风本田Civic混合动力汽车分析,表5-2HondaCivicHybrid主要性能参数,第五节故障诊断与维修,一、维修前的安全防护措施二、正确的轮胎气压和润滑三、混合动力车辆的故障指示灯四、电动机故障的检测,一、维修前的安全防护措施,图5-25本田Civic发动机转速表面板,二、正确的轮胎气压和润滑,图5-26本田Civic混合动力轿车,二、正确的轮胎气压和润滑,图5-27本田Insight混合动力轿车仪表板,三、混合动力车辆的故障指示灯,四、电动机故障的检测,1.电动机不能起动2.起动时熔断器熔断或热继电器断开3.起动后低于额定转速4.电动机振动5.电动机运转时有噪声，故障发生在电动机的机械部分和电磁部分6.电动机温升过高或绕组烧毁1.与燃油汽车相比，电动汽车的结构有哪些独特的特点？2.电动汽车系统可分为哪几个子系统？它们各有什么功能？3.为什么电动汽车系统中广泛采用串励式直流电动机?4.电池管理系统主要具有哪几种功能？,四、电动机故障的检测,5.什么是混合动力汽车？6.混联式混合动力汽车(SHEV)是由哪几部分组成？它具有哪些优点和缺点？7.维修混合动力轿车前要注意什么？8.电动机不能起动应该如何检测？9.电动机运转时有噪声，可能是哪些地方出现了故障？,1.电动机不能起动,1)电动机不转也没有声音。2)电动机不转，但有“嗡嗡”的响声。3)电动机转速慢且伴有“嗡嗡”声，轴振动。,1)电动机不转也没有声音。,2)电动机不转，但有“嗡嗡”的响声。,3)电动机转速慢且伴有“嗡嗡”声，轴振动。,2.起动时熔断器熔断或热继电器断开,1)故障检查步骤。2)接地故障检查方法。3)绕组短路故障的检查方法。4)定子绕组头尾的判断方法。,1)故障检查步骤。,2)接地故障检查方法。,3)绕组短路故障的检查方法。,4)定子绕组头尾的判断方法。,3.起动后低于额定转速,4.电动机振动,5.电动机运转时有噪声，故障发生在电动机的机械部分和电磁部分,1)机械噪声轴承发出的噪声。可能是轴承钢珠破碎，润滑油太少。检查方法是，用螺钉旋具头部顶在轴承盖的外面，耳朵附在柄部，可听到“咕噜咕噜”的声音(用合适的空心管最好，听出的声音极清楚)，说明系轴承故障。空气摩擦产生的噪声很均匀，不强烈，是正常现象。电动机扫膛引起的噪声，为“嚓嚓”声。新修复的电动机运行时，如发现噪声，可检查电动机电流是否平衡，转动是否灵活，是否达到额定转速。若无以上问题，可能是定子槽内绝缘纸或竹楔突出槽口外，致使转子与某处摩擦。其声音既尖又高。,5.电动机运转时有噪声，故障发生在电动机的机械部分和电磁部分,2)电磁噪声。3)转子轴向移位。,1)机械噪声,轴承发出的噪声。可能是轴承钢珠破碎，润滑油太少。检查方法是，用螺钉旋具头部顶在轴承盖的外面，耳朵附在柄部，可听到“咕噜咕噜”的声音(用合适的空心管最好，听出的声音极清楚)，说明系轴承故障。,空气摩擦产生的噪声很均匀，不强烈，是正常现象。,电动机扫膛引起的噪声，为“嚓嚓”声。新修复的电动机运行时，如发现噪声，可检查电动机电流是否平衡，转动是否灵活，是否达到额定转速。若无以上问题，可能是定子槽内绝缘纸或竹楔突出槽口外，致使转子与某处摩擦。其声音既尖又高。,2)电磁噪声。,3)转子轴向移位。,6.电动机温升过高或绕组烧毁,1)正反转次数过于频繁，电动机经常工作在起动状态下。2)被驱动的机械卡住、周围环境温度过高(超过40度以上)、传动带过紧、电磁部分故障、电源电压过高或过低、电动机气隙不均匀、铁心通风孔堵塞及风扇叶损坏等。,1)正反转次数过于频繁，电动机经常工作在起动状态下。,2)被驱动的机械卡住、周围环境温度过高(超过40度以上)、传动带过紧、电磁部分故障、电源电压过高或过低、电动机气隙不均匀、铁心通风孔堵塞及风扇叶损坏等。,1.与燃油汽车相比，电动汽车的结构有哪些独特的特点？,2.电动汽车系统可分为哪几个子系统？它们各有什么功能？,3.为什么电动汽车系统中广泛采用串励式直流电动机?,4.电池管理系统主要具有哪几种功能？,5.什么是混合动力汽车？,6.混联式混合动力汽车(SHEV)是由哪几部分组成？它具有哪些优点和缺点？,7.维修混合动力轿车前要注意什么？,8.电动机不能起动应该如何检测？,9.电动机运转时有噪声，可能是哪些地方出现了故障？,第六章汽车传动系统,第一节离合器新技术第二节无级变速器第三节双离合器变速器第四节传动系统故障诊断与维修,第一节离合器新技术,一、双质量飞轮(DMF)离合器二、磁粉离合器,一、双质量飞轮(DMF)离合器,1.常见的DMF结构2.DMF的工作原理3.DMF的优点4.DMF的发展与应用,一、双质量飞轮(DMF)离合器,图6-1CTD结构图,一、双质量飞轮(DMF)离合器,图6-2DMF结构图第一飞轮减振器第二飞轮,1.常见的DMF结构,(1)周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮(DualMassFlywheel-CircumferentialSpring，DMF-CS)DMF-CS是目前世界上最具有代表性的双质量飞轮，由德国LUK公司于1989年研制。(2)周向短弹簧双质量飞轮(DualMassFlywheel-CircumferentialShortSpring，DMF-CSMF-CSS扭转减振器较多地沿用传统CTD扭转减振器的概念，如图6-5所示。(3)径向双质量飞轮(DualMassFlywheel-RadialSpring，DMF-RS)DMF-RS扭转减振器的结构特点在于减振弹簧为直弹簧，分组安装在由减振器侧板、从动板组成的沿飞轮径向的弹簧室中，其侧板和从动板通过两个传动销分别与第一飞轮、第二飞轮相连，如图6-7所示。,(1)周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮(DualMassFlywheel-CircumferentialSpring，DMF-CS)DMF-CS是目前世界上最具有代表性的双质量飞轮，由德国LUK公司于1989年研制。,图6-3DMF-CS结构图,(1)周向长弧形螺旋弹簧双质量飞轮(DualMassFlywheel-CircumferentialSpring，DMF-CS)DMF-CS是目前世界上最具有代表性的双质量飞轮，由德国LUK公司于1989年研制。,图6-4复合型DMF-CS,(2)周向短弹簧双质量飞轮(DualMassFlywheel-CircumferentialShortSpring，DMF-CSMF-CSS扭转减振器较多地沿用传统CTD扭转减振器的概念，如图6-5所示。,图6-5DMF-CSS,(2)周向短弹簧双质量飞轮(DualMassFlywheel-CircumferentialShortSpring，DMF-CSMF-CSS扭转减振器较多地沿用传统CTD扭转减振器的概念，如图6-5所示。,图6-6带行星齿轮的DMF-CSS,(2)周向短弹簧双质量飞轮(DualMassFlywheel-CircumferentialShortSpring，DMF-CSMF-CSS扭转减振器较多地沿用传统CTD扭转减振器的概念，如图6-5所示。,图6-7DMF-RS及弹簧室,(3)径向双质量飞轮(DualMassFlywheel-RadialSpring，DMF-RS)DMF-RS扭转减振器的结构特点在于减振弹簧为直弹簧，分组安装在由减振器侧板、从动板组成的沿飞轮径向的弹簧室中，其侧板和从动板通过两个传动销分别与第一飞轮、第二飞轮相连，如图6-7所示。,2.DMF的工作原理,图6-8DMF结构原理图初级质量减振器次级质量,3.DMF的优点,1)抑制起动和停车时发动机产生的噪声。2)没有迫使驾驶员提前换档的振动噪声。3)发动机全部转速范围里具有优良的减振性能。4)从动盘没有扭转减振器，转动惯量小，换档容易。,1)抑制起动和停车时发动机产生的噪声。,2)没有迫使驾驶员提前换档的振动噪声。,3)发动机全部转速范围里具有优良的减振性能。,4)从动盘没有扭转减振器，转动惯量小，换档容易。,4.DMF的发展与应用,图6-9DMF产量增长,二、磁粉离合器,1.磁粉离合器的结构及工作原理2.磁粉离合器的优点3.磁粉离合器的工作特性4.磁粉离合器的发展与应用,1.磁粉离合器的结构及工作原理,图6-10杯形磁粉离合器结构图1主动件2从动件3磁粉4线圈5集电环6输出轴7磁路8工作间隙,2.磁粉离合器的优点,1)在与滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，所以连接时完全没有振动。2)传递转矩与励磁电流大致成比例变化，因而能完善、简单地进行转矩的传递控制。3)断开励磁电流时的剩余转矩非常小，所以断开性能良好，空转时也完全没有发热的现象。4)能够完全连接，传递效率达到100%。5)结构简单，磁粉是干式的，所以容易维护，具有较高的可靠性。,1)在与滑差无关的情况下能够传递一定的转矩，所以连接时完全没有振动。,2)传递转矩与励磁电流大致成比例变化，因而能完善、简单地进行转矩的传递控制。,3)断开励磁电流时的剩余转矩非常小，所以断开性能良好，空转时也完全没有发热的现象。,4)能够完全连接，传递效率达到100%。,5)结构简单，磁粉是干式的，所以容易维护，具有较高的可靠性。,3.磁粉离合器的工作特性,1)磁粉离合器起动平稳，冲击噪声小，工作寿命比传统离合器长。2)磁粉离合器结构简单，控制方便。3)由于计算机判断指挥准确及时，汽油燃烧完全，油耗降低，废气排放减少，汽车燃油经济性得到很大提高。4)汽车驾驶的智能化程度高。,1)磁粉离合器起动平稳，冲击噪声小，工作寿命比传统离合器长。,2)磁粉离合器结构简单，控制方便。,3)由于计算机判断指挥准确及时，汽油燃烧完全，油耗降低，废气排放减少，汽车燃油经济性得到很大提高。,4)汽车驾驶的智能化程度高。,4.磁粉离合器的发展与应用,第二节无级变速器,一、无级变速器分类二、变节圆传动的基本原理三、无级变速传动的工作原理四、无级变速传动的优点五、无级变速器的发展和应用,一、无级变速器分类,1)变节圆传动，如带式、链式传动。2)摩擦传动，如锥、盘、环及球面传动。3)流体传动，如流体静压传动和流体动压传动。,1)变节圆传动，如带式、链式传动。,2)摩擦传动，如锥、盘、环及球面传动。,3)流体传动，如流体静压传动和流体动压传动。,二、变节圆传动的基本原理,图6-11变节圆传动结构示意图,二、变节圆传动的基本原理,图6-12变节圆传动模型,二、变节圆传动的基本原理,图6-13传动带式无级变速传动原理图1输入轴2主动轮固定部分3主动轮可动部分4主动轮液压工作缸5被动轮固定部分6被动轮可动部分7输出轴8被动轮液压工作缸9传动带,三、无级变速传动的工作原理,四、无级变速传动的优点,1.经济性2.动力性3.传动效率4.可靠性与寿命5.排放6.成本,1.经济性,2.动力性,3.传动效率,4.可靠性与寿命,5.排放,6.成本,五、无级变速器的发展和应用,1)随着生产过程的自动化及生产规模的扩大，产品的成本更低廉。2)与发动机控制一起集成控制单元，使控制更优越、反应更快捷。3)部件的优化设计、电子化的精确控制和新材料的应用，使CVT向大排量汽车发展，以实现更广泛的应用。4)混合动力汽车将是未来汽车发展的重要方向之一。,五、无级变速器的发展和应用,图6-14金属带示意图,五、无级变速器的发展和应用,图6-15变速器Multitronic结构图,1)随着生产过程的自动化及生产规模的扩大，产品的成本更低廉。,2)与发动机控制一起集成控制单元，使控制更优越、反应更快捷。,3)部件的优化设计、电子化的精确控制和新材料的应用，使CVT向大排量汽车发展，以实现更广泛的应用。,4)混合动力汽车将是未来汽车发展的重要方向之一。,第三节双离合器变速器,一、双离合器变速器简介二、DCT的工作特点三、直接换档变速器四、DCT的发展与应用,一、双离合器变速器简介,二、DCT的工作特点,1.换档平顺、舒适2.高燃油经济性,1.换档平顺、舒适,2.高燃油经济性,三、直接换档变速器,1.技术数据2.外观识别3.DSG机械部分,1.技术数据,2.外观识别,图6-16DSG外观图,3.DSG机械部分,(1)DSG基本原理从原理上讲，DSG系统是将两套离合器交替使用，其中一套负责1档、3档、5档和倒档的变速；另一套负责2档、4档和6档的变速。(2)DSG的机械部件(3)工作原理DSG有一个由两组离合器片集合而成的双离合器装置，同时有一个由实心轴及其外部套筒组合而成的双传动轴机构，并由echatronic电子控制及液压装置同时控制两组离合器及齿轮组的动作。(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,(1)DSG基本原理从原理上讲，DSG系统是将两套离合器交替使用，其中一套负责1档、3档、5档和倒档的变速；另一套负责2档、4档和6档的变速。,图6-17DSG动力传递路线图,(1)DSG基本原理从原理上讲，DSG系统是将两套离合器交替使用，其中一套负责1档、3档、5档和倒档的变速；另一套负责2档、4档和6档的变速。,图6-18DSG结构图,(2)DSG的机械部件,图6-19双离合器结构图,)离合器。,(2)DSG的机械部件,图6-20油压示意图,(2)DSG的机械部件,图6-21K1内部压力示意图,(2)DSG的机械部件,图6-22K2内部压力示意图,)轴及其附属机构。,(2)DSG的机械部件,图6-23输入轴结构图,输入轴。,(2)DSG的机械部件,发动机的转矩通过离合器K1和K2传递给输入轴1和输入轴2，输入轴结构如图6-23所示。,图6-24输入轴1结构图,(2)DSG的机械部件,图6-25输入轴2结构图,输出轴。,(2)DSG的机械部件,为与两个输入轴相配合，DSG变速器有两个输出轴，如图6-26和6-27所示。1档和倒档共用一个齿轮，四档和六档共用一个齿轮，这种设计使变速器长度大为缩短。输出轴1上有如下元件：1、2、3档同步器(三件式)，4档同步器(单件式)，1、2、3、4档换档齿轮，与差速器相连的输出齿轮。,图6-26输出轴一结构图,(2)DSG的机械部件,图6-27输出轴二结构图,(2)DSG的机械部件,图6-28倒档轴结构图,倒档轴。,(2)DSG的机械部件,倒档轴的结构和安装位置如图6-28所示，通过增加1根倒档轴改变了动力输出的方向，形成倒档，并最终与输出轴2相连。各轴位置如图6-29所示。差速器。如图6-30所示，两个输出轴都与差速器相啮合，差速器的主要作用是在向两边半轴传递动力的同时，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的滑动摩擦。,图6-29各轴位置图,(2)DSG的机械部件,图6-30差速器结构图,(2)DSG的机械部件,图6-31P位锁止机构结构图,P档锁止机构。,(2)DSG的机械部件,如图6-31所示，当驾驶员将变速杆拨到P位，止动爪就会锁死驻车锁止齿轮，从而使汽车传动机构不能转动，汽车将静止不动，防止发生意外。同步器。由于变速器输入轴和输出轴以各自的转速旋转，变换档位时会存在同步问题。两个旋转速度不一样的齿轮强行啮合必然会发生冲击，损坏齿轮。同步器可以使接合套与准备进入啮合的齿圈之间迅速同步，并防止在达到同步之前进行啮合。1、2、3档传动比大，采用三件式同步器；4、5、6档传动比相对较小，采用单件式同步器。同步器结构如图6-32所示。,(2)DSG的机械部件,图6-32同步器结构图,(2)DSG的机械部件,图6-33DSG结构原理图,(3)工作原理DSG有一个由两组离合器片集合而成的双离合器装置，同时有一个由实心轴及其外部套筒组合而成的双传动轴机构，并由echatronic电子控制及液压装置同时控制两组离合器及齿轮组的动作。,图6-34离合器转矩图,(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,图6-35换档机构,(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,图6-36换档拨叉,(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,图6-37一档传递路线图离合器K1输入轴1输出轴1差速器,(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,图6-38二档传递路线图离合器K2输入轴2输出轴1差速器,(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,图6-39三档传递路线图离合器K1输入轴1输出轴1差速器,(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,图6-40四档传递路线图离合器K2输入轴2输出轴1差速器,(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,图6-41五档传递路线图离合器K1输入轴1输出轴2差速器,(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,图6-42六档传递路线图离合器K2输入轴2输出轴2差速器,(4)换档DSG变速器的档位转换是由档位选择器来操作的，档位选择器实际上是个液压马达，推动拨叉就可以进入相应的档位，由液压控制系统来控制它们的工作。,图6-43倒档传递路线图离合器K1输出轴1倒档轴输出轴2差速器,四、DCT的发展与应用,第四节传动系统故障诊断与维修,一、自动变速器故障诊断与维修二、无级变速器故障案例分析三、DSG变速器的故障分析四、双质量飞轮离合器故障案例分析,一、自动变速器故障诊断与维修,1.自动变速器故障检测与诊断的基本程序2.自动变速器修理作业的特点3.基础检查4.性能试验,1.自动变速器故障检测与诊断的基本程序,图6-44诊断流程图,2.自动变速器修理作业的特点,1)以大修为主，常常是彻底解体、清洗、更换和安装。2)修理竣工后才能做一次性检查，如不合格将从头再来。,1)以大修为主，常常是彻底解体、清洗、更换和安装。,2)修理竣工后才能做一次性检查，如不合格将从头再来。,3.基础检查,1)做发动机怠速检验。2)油量检查。3)油液质量检查。4)节气门全开检验。5)节气门阀拉索的检验。6)P/N开关的检验。7)超速档控制开关的检验。8)检查空转转速是否合适，轮胎气压是否符合标准。,1)做发动机怠速检验。,2)油量检查。,3)油液质量检查。,4)节气门全开检验。,5)节气门阀拉索的检验。,6)P/N开关的检验。,7)超速档控制开关的检验。,8)检查空转转速是否合适，轮胎气压是否符合标准。,4.性能试验,1)进行失速试验。2)时滞试验。3)液压试验。4)道路试验。,1)进行失速试验。,2)时滞试验。,3)液压试验。,4)道路试验。,二、无级变速器故障案例分析,)故障现象：一辆奥迪A62.8轿车，搭载01JFR2型无级变速器，发动机起动后，无论变速杆在任何位置都会从变速器中部发出异响，并且行车急加速时有打滑现象。)故障现象：一辆奥迪A62.8轿车，搭载01JFR2型无级变速器，该车车速在10km/h、30km/h、50km/h及70km/h时车辆有抖动的感觉。,)故障现象：一辆奥迪A62.8轿车，搭载01JFR2型无级变速器，发动机起动后，无论变速杆在任何位置都会从变速器中部发出异响，并且行车急加速时有打滑现象。,)故障现象：一辆奥迪A62.8轿车，搭载01JFR2型无级变速器，该车车速在10km/h、30km/h、50km/h及70km/h时车辆有抖动的感觉。,三、DSG变速器的故障分析,1)出现换档错误甚至发动机熄火可能是开/关电磁阀N92(多路转换阀)失效。2)变速器离合器K1或K2的档位无法实现，组合仪表上会有故障显示可能是压力控制阀N215或压力控制阀N216失效。3)系统以最大油压工作，油耗上升，换档噪声大可能是主油压控制阀N217失效。4)低温下出现换档困难，油耗也会增加可能是离合器冷却压力控制阀N218失效。5)变速器只能以2档行驶可能是安全阀控制电磁阀N233失效、输入轴转速传感器1G501失效或者液压传感器G193失效。,三、DSG变速器的故障分析,6)变速器只能以1档和3档行驶可能是安全阀控制电磁阀N371失效、输入轴转速传感器2G502或液压传感器G194失效。7)油温过高，发动机输出转矩减小，甚至停止向离合器供油，离合器处于断开位置不能断开可能是变速器油温传感器G93和变速器控制单元温度传感器G510失效。8)档位无法啮合换档元件位置传感器失效。,1)出现换档错误甚至发动机熄火可能是开/关电磁阀N92(多路转换阀)失效。,2)变速器离合器K1或K2的档位无法实现，组合仪表上会有故障显示可能是压力控制阀N215或压力控制阀N216失效。,3)系统以最大油压工作，油耗上升，换档噪声大可能是主油压控制阀N217失效。,4)低温下出现换档困难，油耗也会增加可能是离合器冷却压力控制阀N218失效。,5)变速器只能以2档行驶可能是安全阀控制电磁阀N233失效、输入轴转速传感器1G501失效或者液压传感器G193失效。,6)变速器只能以1档和3档行驶可能是安全阀控制电磁阀N371失效、输入轴转速传感器2G502或液压传感器G194失效。,7)油温过高，发动机输出转矩减小，甚至停止向离合器供油，离合器处于断开位置不能断开可能是变速器油温传感器G93和变速器控制单元温度传感器G510失效。,8)档位无法啮合换档元件位置传感器失效。,四、双质量飞轮离合器故障案例分析,)故障现象：一辆2000年产奥迪C3A6轿车，搭载1.8L发动机，手动变速器。2)故障现象：发动机怠速运转，松离合器踏板，听到发动机舱内发出“嗒、嗒”异响，踩下离合器踏板异响消失，如果缓慢松开离合器踏板则异响不出现，行驶中一切正常。1.目前汽车变速器和离合器分别有几种类型？各自的结构特点和工作原理如何？试比较它们的优缺点。2.什么是双质量飞轮离合器？其结构和工作的特点是什么？3.什么是无级变速器？其工作原理是什么？4.汽车自动变速器常见故障有哪些？5.简述汽车自动变速器的检修步骤？,)故障现象：一辆2000年产奥迪C3A6轿车，搭载1.8L发动机，手动变速器。,图6-45双质量飞轮错位图,2)故障现象：发动机怠速运转，松离合器踏板，听到发动机舱内发出“嗒、嗒”异响，踩下离合器踏板异响消失，如果缓慢松开离合器踏板则异响不出现，行驶中一切正常。,1.目前汽车变速器和离合器分别有几种类型？各自的结构特点和工作原理如何？试比较它们的优缺点。,2.什么是双质量飞轮离合器？其结构和工作的特点是什么？,3.什么是无级变速器？其工作原理是什么？,4.汽车自动变速器常见故障有哪些？,5.简述汽车自动变速器的检修步骤？,第七章汽车行驶系统,第一节电子控制悬架系统第二节轮胎新技术第三节全轮驱动第四节巡航控制系统第五节汽车行驶系统故障诊断,第一节电子控制悬架系统,一、工作原理二、特殊运行状况下的调控方案,第一节电子控制悬架系统,图7-1奥迪A8轿车自适应空气悬架组成,一、工作原理,图7-2自适应空气悬架的工作原理,二、特殊运行状况下的调控方案,图7-3起步/制动过程调控方案,第二节轮胎新技术,一、智能轮胎二、CGT轮胎三、温度和压力测量轮胎四、稳定驾驶智能轮胎五、ITT智能轮胎六、轮胎内压状态预警系统七、荣御轿车的轮胎气压监测系统,一、智能轮胎,二、CGT轮胎,图7-4胎壁磁化,二、CGT轮胎,图7-5波形变化,三、温度和压力测量轮胎,四、稳定驾驶智能轮胎,五、ITT智能轮胎,六、轮胎内压状态预警系统,七、荣御轿车的轮胎气压监测系统,1.轮胎气压监测系统的组成和工作原理2.发射器系统模式,七、荣御轿车的轮胎气压监测系统,图7-6轮胎气压监测系统组件在车上的位置轮胎气压传感器轮胎气压监测系统模块组合仪表多功能显示屏车身控制模块,1.轮胎气压监测系统的组成和工作原理,图7-7轮胎气压传感器轮胎气压传感器轮胎气门,1.轮胎气压监测系统的组成和工作原理,图7-8轮胎气压监测系统模块塑料外壳电气连接器天线,1.轮胎气压监测系统的组成和工作原理,图7-9连接器端子分布,1.轮胎气压监测系统的组成和工作原理,表7-1连接器X1端子功能,1.轮胎气压监测系统的组成和工作原理,图7-10轮胎气压监测系统电路,2.发射器系统模式,第三节全轮驱动,一、全轮驱动的简单分类和差别二、典型的全轮驱动系统,一、全轮驱动的简单分类和差别,图7-11短时全轮驱动和常时全轮驱动的差别,二、典型的全轮驱动系统,1.全时全驱系统的基本构成2.分动器电控执行器3.TORSEN4.不同行驶状态TORSEN,1.全时全驱系统的基本构成,图7-12陆地巡洋舰普拉多全轮驱动系统的组成,2.分动器电控执行器,3.TORSEN,图7-13VF4BM分动器传动示意图,3.TORSEN,图7-14TORSENLSD结构示意图,3.TORSEN,图7-15TORSENLSD装配示意图,4.不同行驶状态TORSEN,()前轴转速等于后轴转速当汽车在良好路面直线行驶时，前轮与后轮的转速接近相等，即太阳轮与齿圈的角速度也相等，动力的传动路线如图7-16所示。(2)前轴转速大于后轴转速当汽车转向或因湿滑路面导致前轮打滑时，车辆则会出现前轴转速大于后轴的情况。(3)前轴转速小于后轴转速齿圈转速大于太阳轮转速，此时行星齿轮也产生自转(图7-19)，自转时与齿圈、太阳齿和齿架之间会产生摩擦阻力。(4)中间差速器的锁止如果前轮的地面附着力较小，出现了滑转趋势，差速器自动限制其滑转，前轮驱动力自动降低到29%。,()前轴转速等于后轴转速当汽车在良好路面直线行驶时，前轮与后轮的转速接近相等，即太阳轮与齿圈的角速度也相等，动力的传动路线如图7-16所示。,图7-16前轴转速等于后轴转速时TORSENLSD动力传动路线图,()前轴转速等于后轴转速当汽车在良好路面直线行驶时，前轮与后轮的转速接近相等，即太阳轮与齿圈的角速度也相等，动力的传动路线如图7-16所示。,图7-17前轴转速等于后轴转速时前后轴转矩分配示意图,(2)前轴转速大于后轴转速当汽车转向或因湿滑路面导致前轮打滑时，车辆则会出现前轴转速大于后轴的情况。,图7-18前轴转速大于后轴转速时TORSENLSD动力传动路线图,(3)前轴转速小于后轴转速齿圈转速大于太阳轮转速，此时行星齿轮也产生自转(图7-19)，自转时与齿圈、太阳齿和齿架之间会产生摩擦阻力。,图7-19前轴转速小于后轴转速时TORSENLSD动力传动路线图,(4)中间差速器的锁止如果前轮的地面附着力较小，出现了滑转趋势，差速器自动限制其滑转，前轮驱动力自动降低到29%。,第四节巡航控制系统,一、巡航控制系统二、宝马新3系的自适应巡航控制系统,一、巡航控制系统,)车速设定。)消除功能。)恢复功能。)滑行。)加速。)速度微调升高。)低速自动消除功能。)制动踏板消除的功能。)各种消除开关。,一、巡航控制系统,图7-20电子巡航控制系统框图,)车速设定。,)消除功能。,)恢复功能。,)滑行。,)加速。,)速度微调升高。,)低速自动消除功能。,)制动踏板消除