新能源汽车与电动机控制

新能源汽车运用与控制南京林业大学汽车与交通工程学院-杨忠颇,内容前言新能源动力汽车的发展概述一、组合高压电池结构与管理监控二、车用电力驱动电机（发电机）结构与控制三、HV混合动力车驱动管理控制装置四、电力转换驱动控制系统装置与连接性能的检测五、新能源电动车使用缺点与安全小结,前言不断增加的燃烧热能需求与排放，赖以生存的环境空气不断的遭受污染，石油能源有限储量面临不断的减少短缺，人类正主动的迎接这一历史性的严峻挑战。为使我们的天空变蓝，人与地球生态资源的和谐共处，开发清洁、高效、智能化的新能源，取代现在正在使用的内燃机热力的车辆，是该时期的迫切需要；发展纯电动、混合动力和燃料电池电动化的电力车辆，是该时期汽车动力的转型，主要体现了电动机、电力控制、电瓶技术在车辆上可靠的安全性新能源车的特点主要体现了汽车电力驱动的运用（高压）。了解新能源汽车的电力结构原理与控制技术特点，掌握安全操作规范，对养护、维修、诊断现代新能源电动车，是现代修理技能的必修课。,新能源动力汽车的发展概述现热力驱动的内燃机因能源与严厉的环保法规约束下已不适应需求，将会被新能源电动车所取代。目前作为热力转型时期的新能源电动动车，不管是运用燃料电池还是纯电驱动，在技术上都存在着难以大面积推广的弊端，汽车要完全进入“纯电能时代”，必须要有过渡技术-混动力汽车，才是目前相对容易推广新能源与环保解决的最终方案之一。电力驱动车的发展，在动力总体结构上，最终完全淘汰热力发动机和变速器，其电力驱动结构的方式几乎不大。,国家“863计划”2001新能源车发展框架,注意：低速电瓶车、双燃料车（含天然气、生物柴油、乙醇、甲醇等）均不属于新能源技术,新能源车运用的技术结构特征主要特征是：在原有的动力结构上：运用了高压电源，控制电机、加入了电力驱动的车辆（减少或取代热力燃油消耗与排放污染的热力驱动装置）。1、混合动力驱动用两个以上能源动力驱动的车辆、主要体现在原燃油内燃机热力经变速器输出驱动的基础上，改造增添了高压电力电机驱动。2、燃料电池驱动主要以氢与氧能源在特定的装置设备内、电解产生电力能量，控制高压电机驱动的车辆。3、纯电力驱动直接由高压蓄电池供电，经变频器电机控制单元、控制电机起动运转，淘汰了热力发动机，变速器装置，只靠高压电力驱动的车辆。（三种驱动形式称为三纵、高压电三装置管理控制驱动的形式又称三横）。4、高压电装置特征直流高压电池输出与变频器连接到电机的导线路，都是高压导线，绝缘性很高，均以橙色表示，在养护、维修时有风险，应规范注意安全防护，断电10分钟后才能进行操作！,纯电动车的电力驱动系统整体布置结构,纯电动汽车产品结构简述,一、产品结构特点,S11电动车系统框图,驱动方式：前置前驱动力总成：减速器（速比9.035）+6kw永磁同步电机能量路径：高压：车载充电器动力电池（Batt）三项电机控制器（Inverter）高压电机低压：动力电池DCDC低压电器系统,前舱动力电池,驱动力管理控制MCU,高压线束总成,DCDC转换,前舱车身电器小电池,预充电接线盒,后底板下动力电池,后舱动力电池,充电器,高压电机驱动总成,纯电动汽车元件布置结构图,二、产品总布置,典型EV纯电动汽车结构与控制原理图,外部充电,点火开关唤醒,燃料电池电动车,燃料电池工作原理虽然燃料电池名字里面有“燃料”字样，同时氢气也能够跟氧气在一起剧烈燃烧，但在燃料电池却不是利用燃烧来获取能量，而是利用氢气跟氧气化学反应过程中的+-电荷转移来形成电流的。最关键的技术就是利用特殊的“电解质薄膜”将氢气原子拆分，整个过程可以理解成蚊子无法穿过纱窗，但是更小的灰尘却可以.电解质薄膜也是燃料电池领域最难被攻克的技术壁垒。,混合动力车作为“准绿色汽车”，保留内燃机与一定的热力特性和先进控制电机电力系统特性驱动的相结合，可以大幅度降低油耗，减少污染物排放，是内燃机汽车转向电动汽车之前的过渡产品！,HEV,Q5混合动力车整体结构,混合动力运用技术,HV动力驱动管理控制单元,丰田普锐斯混合动力驱动总成,混合动力车经济使用能量特性分类表,从对电能的依赖程度，混合动力可分为:弱混合动力MILDHYBRID也称轻度混合动力、软混合动力、微混合动力等。例如奇瑞A5的BSG款（电机10KW），通常节油10%以下，电机不直接参与驱动，主要用于启动和回收制动能。中度混合动力中混常用ISG内置安装曲轴启动/发电技术，例如别克君越EcoHybrid（电机15KW），通常节油20%左右。重度混合动力FULLHYBRID也称全混合动力、强混合动力等，强混合动力代表产品为TOYOTAPRIUS（电机50KW），可节油40%。插电混合动力PLUGINHYBRID插电式混合动力，能供更好的节油比例，但会消耗一定的电能，例如大众高尔夫TwinDrive（电机130KW），每百公里8度电和2.5L的油耗。,混合动力分类,混合动力动力的运用特征,THS（丰田混合动力系统）主要操作特征,从发动机停止状态下起动,正常行驶,加速,减速,停止,仅电动机,电动机和发动机,电动机和发动机（从蓄电池获取）的额外电能）,充电蓄电池,发动机自动停止,1.起动：发动机效率差时，例如起步和低速行驶时，发动机停止且仅利用电动机驱动车辆。2.行驶：通过在发电机和车轮之间分配发动机动力来驱动车辆。利用产生的电能驱动电动机。为实现最大效率，适时配合使用发动机和电动机。3.加速：加速时，除发动机动力外，蓄电池也向电机供电以提高加速性能。4.减速：减速或制动时，电动机用作发电机把制动能量转换为电能并储存在蓄电池内。5.停止：车辆停止时，发动机自动停止以提高燃油经济性,THSII（丰田混合动力系统II）理念,THSII同时实现高水平环保和高功率输出，这是“混合动力协同驱动”的理念。该项创新通过协同电动机动力和发动机动力提高车辆性能。,混合动力轿车的发动机舱(丰田-PRIUS),HV普锐斯主要动力与控制部件布置图,THSII工作原理列线图工作原理HV系统控制HV输出计算行驶模式控制SMR控制逆变器控制逆变器工作信号高压电容器放电IGBT切断增压转换器控制,DC/DCDC/AC转换器控制电动机牵引力控制制动再生电力控制E-four控制HV蓄电池控制SOC控制HV蓄电池冷却绝缘异常检测发动机控制空调压缩机控制输出技术限制失效保护+诊断,混合动力系统管理控制内容表（HV控制装置）,丰田HV控制系统组成结构信息方框图,HV蓄电池,制动执行器,辅助电池,空调压缩机,空调变频器,DC-DC转换器,SMR1,2and3,升压转换器,MG1,MG2,混合驱动桥,变频器,发动机,档位传感器(换档,选择),加速踏板位置传感器,车速传感器,CAN,发动机ECU(ECM),防滑控制ECU,HY电池BMS,DLC3,HVECU,分解器型速度传感器(MG2),一、组合高压电池结构与管理监控,蓄电池智能单元,维修塞,HV蓄电池,电流传感器,电压x14,+,-,温度x3,通信,电压,HV蓄电池冷却鼓风机,动力管理控制ECU(HVCPU),SOC、HOC控制,HV蓄电池冷却鼓风机控制,温度传感器,绝缘异常检测,HV蓄电池控制原理,电池管理系统（BatteryManagementSystem简称BMS）是对电池组进行安全监控及有效管理、提高蓄电池使用效率的装置。通过该系统对电池组充放电的有效控制，可达到增加续航里程、延长使用寿命，并保证电池组应用的安全和可靠性。,高压蓄电池电量目标与监控管理,目标温度50,电池管理系统主要功能包括数据采集、电池状态计算、能量管理、热管理、安全管理、均衡控制和通信功能等。,纯电动车大面积电池组的安装布置,电池种类：1.铅酸电池2.三元锂电池（镍、钴、錳）3.三元锂电池（镍钴铝）4.镍氢碱性电池5.磷酸铁锂电池ACC最大起动电流Wh/kg密度能量,电池安装:单体集成、平铺的形式安装在车架的底部、用水冷或很冷的方式、保证通风散热，在严寒地区有自动加热装置。注：锂电池过热时、管理会自动切断报警（否则易起火爆炸）、以确保电池正常安全使用。,高压电池的外观结构与安装布置,由若干小型单元体子电池集合而成的高压电池安装箱内，每个小单元之间的都有电池连接管理的采样导线、每个动力电池模组的前端都有电池信息采集器。,特斯拉ModelS电池组板看似非常高大上。其电池组板由16组电池组串联而成，并且每组电池组由444节锂电池，每74节并联形成。因此特斯拉ModelS电池组板由7104节18650锂电池组成。,特斯拉电源管理系统的控制单元的布置,特斯拉电池管理器控制单元,气隙是为了单元电池通风散热,例奥迪Q5HV电池额定电压266V单格电压3.7VLi-ion电池格数量72(串联)容量5.0Ah工作温度1555C，-30C以下则无法保证起动功能总能量1.3kWh可用能量0.8kWh，充电状态在3080%时重量38kg（安装重量）,混合动力车的驱动能量管理与策略1、蓄电池电量SOC的控制要保证上限约80%（上限在75%说明蓄电池性能衰竭）、下限40%、目标60%。运行时根据油门踏板、制动踏板、车辆车速与发动机的传递扭矩信息、适时的命令，以节能环保为核心、智能的控制发动机热能运转、电动机电能的动力切换或发动机电动机混能的共动力驱动的模式。2、能量回收：减速、下坡滑行时动机械能转换为发电+发动机拖动发电的电能、向电力系统补充电量。3、每个电池单元格均安装了传感器监测蓄电池的连接、电压、均衡量、剩余量、温度、内阻、能量寿命等技术参数、便于控制性能调整与自诊断。,混合动力系统的动作模式1）起步低负荷在起步和极低速行驶时，电池需要有足够的目标电量，发动机在低效率高油耗区切断启动，利用电动机行驶。2）正常行驶利用动力分配机构，一部分直接驱动车辆，另一部分用来驱动发电机。产生的电力驱动电动机，来实现控制这两条路径的动力分割比率的最大效率。3）全油门加速全油门时，电动机提供部分动力，增加驱动力。4）减速、下坡、减速、下坡时车轮带动电机作为发电机使用，将动能转化为电能储存在电池中。5）电池充电对电池的充电状态进行控制，使其处于一定的范围之内。当电池充量达到该范围的下限时，发动机启动，开始启动开始充电。达到上限时停止充电。,HV高压电池的组成与管理镍氢碱、磷酸钴铁、磷酸锂铁、三元锂电池、石濹稀等高压电池是由几十或100多个低压单元体电池（3.2V3.7V）、串接组合在一起的总成电源（260390V左右），它是向混合动力车或纯电动车电机提供高压电机电力驱动的主要能量源。管理系统监控；（与HV管理控制模块连接并兼有自诊断功能）1、蓄电池额定电量与剩余电量SOC40%、目标60%2、蓄电池的性能衰减老化指标HOC75%3、各子单元电量的均衡指标!0%4、蓄电池温度505、蓄电池电阻目标36、绝缘与漏电、接触不良,表1、动力电池异常状态报警,二、车用电力驱动电机（发电机）结构与控制,电力驱动电机（发动机）其主要优点是结构简单可靠、质量较小，控制器技术与混动车电力车电机一样较为复杂；优点是效率高、起动扭矩较大及质量较小；但成本较高，且有高温退磁、抗振性较差等不足，装有输出解析器检测电动机的转速、计算驱动电机的功率与扭矩。,目前我国也研制成功稀土永磁无刷直流电机和稀土永磁磁阻电机。优点；省去了转子碳刷，铜线材料。最高转速可达800016000r/min,Q5HV电机驱动管理控制单元与动力导线,大众车混合动力发动机并联式水冷三相电机,电机组成与工作原理,1、电动机由壳体、定子、转子、解析器、高压导线组成2、工作原理是根据电磁的SN磁极，同极相斥、异极性相吸的推拉同步机理形成转动效应、通过机械壳体支撑向外输出目标的转速与转矩的。性能特点；正向推动电机、机反向拖动发电。作用；启动、拖到、发电、减速、1、永磁电机的转速与转矩特性与形成磁极磁场的强弱，控制电机定子导线的电流大小有关。2、对EV改变了控制电流的相位改变了磁场极性、即可改变电机的转动方向。2、电流与磁场磁力线相互的快速切割摩擦、易形成电机高温、为使电机能稳定可靠的工作，电机以风冷或水冷的方式，保证电机合理的工作温度。,大众驱动电机（发电机）结构,混合动力传动桥（变速器）,MG（电动机发电机）,MGR2电动机（传动系统）发电机,MG1发电机起动机,转子,定子,定子线圈,永久磁铁,转子,定子,定子线圈,永久磁铁,解析器（转速传感器）,解析器（转速传感器）,参考,混合动力传动桥（变速器）,油泵2种类型的油泵机械油泵电动油泵（LS600h和GS450h）,机械油泵,电动油泵,P410混合动力传动桥PRIUS(ZVW30),L110混合动力变速器GS450h,混合动力传动桥（变速器）,传动桥阻尼器减小传输动能时产生的振动。,传动桥阻尼器,扭矩限制器,螺旋弹簧,内置式电机组合与结构特点,内置于混合动力传动桥的MG1和MG2为紧凑、轻量且高效的交流永久磁铁电动机。MG1和MG2均由定子、定子线圈、转子、永久磁铁和解析器（转速传感器）组成。备注：通过将V型永久磁铁置于转子内，可利用磁阻转矩*增加转子的扭矩，从而提高输出扭矩。,永磁式电动机转子磁块结构原理转子的多块永磁体组成V字形嵌入在转子内（多层）、实现共同励磁、有效增加气隙磁通（0.201.2mm)，减少漏磁（充磁更集中）、提高电机输出功率，现代汽车驱动电机的转子大多采用这种转子结构，省去了铜线材料。,*：转子中嵌入的永久磁铁可形成磁通量难以穿透的区域。磁阻转矩是转子尝试沿磁铁磁阻路径变小的方向旋转产生的转矩。磁阻转矩的方向与南北极无关。MG1MG1主要用作发电机，其提供电能以驱动MG2并对HV蓄电池充电。此外，起动发动机时，MG1用作起动机。采用密集绕组型线圈以使MG1更为紧凑。MG2MG2主要用作电动机以驱动车辆，并利用MG1和HV蓄电池提供的电能工作。此外，在减速过程中对HV蓄电池充电时其用作发电机。采用分散绕组型线圈以确保平稳旋转。,混合动力传动桥（变速器）,2级电动机减速行星齿轮机构（LS600h和GS450h）分2个级别来降低MG2的转速。,MG1,MG2,2级电动机减速行星齿轮机构,液压控制装置,动力分配行星齿轮机构,分动器(LF1A),L110F混合动力变速器(LS600h),电动油泵,HV丰田普锐斯驱动电机高压线路,所有的高压线路和连接器均为橙色，以方便辨认，逆变器电机（交流650V）,带转换变频器控制的永磁式三项交流同步电机（发电机）原理示意图,变频器-马达（电动机）电力运作,V,W,U,IPM,IPM,MG,变频器,电动机发电机,电流激磁转动,电流产生激磁,转子转动输出机械能,MG（电动机与发电机）,解析器（转速传感器）检测转子位置、转速以及MG1和MG2的方向,解析器(MG2),解析器(MG1),解析器,混合动力传动桥,手动,自动,MG解析器（电动机发电机）,解析器（转速、扭矩传感器），安装在MG动力输出轴处（三根导线）。作用；ECU利用线圈S和C的峰值差异计算转子的绝对位置，输出信号给驱动电机控制单元，计算转速、功率、扭矩控制电动机的驱动和决定热力发动机的共同驱动方式。,+S,+C,+C,+S,-C,-C,-S,-S,励磁线圈,转子,励磁线圈,检测线圈S,检测线圈,检测线圈C,MG解析器（电动机发电机）,解析器（转速传感器）原理：MGECU持续监视峰值，并连接峰值以形成虚拟波形。MGECU根据线圈S虚拟波形和线圈C虚拟波形的相位差异判定转子方向。此外，MGECU根据在指定时间内转子位置的变化量计算旋转速度。,+S,+C,+C,+S,-C,-C,-S,-S,励磁线圈,椭圆转子,检测线圈,励磁线圈,线圈S,线圈C,MGECU连接峰值以形成虚拟波形,180,0,MG（电动机发电机）,解析器；监控电机转子信息支撑在电机壳体上（转速传感器）电路结构图,驱动电机&发电机控制单元MGECU,解析器(MG1),解析器(MG2),励磁线圈,检测线圈S,检测线圈C,GRFG,GRF,GRFG,GRF,GSNG,GSN,GSNG,GSN,GCSG,GCS,GCSG,GCS,MRFG,MRF,MRFG,MRF,MSNG,MSN,MSNG,MSN,MCSG,MCS,MCSG,MCS,励磁线圈,检测线圈S,检测线圈C,解析器作用与动力输出扭矩的关系1、MG扭矩控制根据转速传感器（解析器）控制MG1转速以达到目标转速。控制MG扭矩以达到目标MG转速。2、直接发动机转矩计算计算所得的MG扭矩计算发动机产生的转矩。根据列线表，基于MG扭矩可得知车桥处的直接发动机转矩。直接发动机转矩=MG扭矩x(0.72/0.28)3、MG扭矩指令值计算根据驾驶员请求扭矩1和直接发动机转矩2计算MG扭矩指令值。由MG补充的扭矩不足以满足驾驶员请求的扭矩。MG扭矩指令值=驾驶员请求扭矩直接发动机转矩。,MG（电动机发电机）,温度传感器温度传感器用于检测MG1和MG2定子的温度。,温度传感器(MG2),温度传感器(MG1),ID:HV_DT_P01_007_E0,表2、动力电池故障代码,故障现象一辆混合动力汽车在行驶中突然显示“请检查动力系统”字样，此时动力系统不再能切换到“EV(纯电模式)”，并且制动时也不能回收能量。,X,驱动电机易出现的问题1、电机散热不良温度过高2、高压动力导线接触不良、电阻过大、绝缘漏电3、定子与转子磁隙过小碰擦影响驱动性能4、内部部件松动产生噪声异响5、高压电会伤人,三、HV混合动力车驱动管理控制装置,混动车辆组件的布置示意,THSII主要组件（混合动力系统油电混合）,HV电池,带转换器的变频器总成增压转换器变频器DC/DC转换器,辅助电池,发动机,动力管理控制ECU(HVCPU),混合动力传动桥发电机(MG1)马达(MG2),高电压线束,带马达的压缩机总成(带变频器),混合动力车辆的动力管理结构与网络网关单元（整车各节点信息转化控制传递、自诊断数据通讯信息输出）1、混合动力车辆管理主控制单元HV2、电池电量管理控制单元BMS3、电力驱动管理控制单元EMS（热力发动机管理控制单元ECM）,混合动力驱动管理控制系统（主要传感器）,混合动力车的动力控制车辆的运行主要以选择开关、油门踏板与制动踏板信号为确认，蓄电池电量、温度与车辆速度、负荷特性为基础，以发动机热力和电动机电力驱动、节能环保为控制核心，对发动机或电动机的起停运转实施为目标，进行混合动力车可靠准确的驱动切换。取决于电源管理系统控制单元，对电力蓄电池Soc电量、均衡值、健康值等的足量信息监控、发动机管理系统的扭矩、与车速、漏电参考，有保护自诊断功能。1、若电量信息目标低于指示值时，混合动力控制单元会经过网络进行高速信息进行传递，通知发动机控制单元启动输出动力，并进行充电能量储存。2、车辆匀速时也由SOC管理系统通知发动机启动运转输出动力。3、在车辆加速爬坡大负荷时两个动力系统同时工作输出动力。,混合动力电力与热力功能转换控制信息网络结构原理示意图,高压电源电力热力转换控制单元,dutujinen,现代新能源动力驱动控制系统的基本原理,DLC,选择探知信息,混合动力车动力切换网络管理控制结构图,直流转交流的电力控制结构与原理关键词：HV高压电池、逆变器、电动机1、发电机2、,THSII混动系统简介（HYBRID）,带转换器的变频器总成,变频器(DCAC),带转换器的变频器总成,HV电池(DC244.8V),带马达的压缩机总成,传动桥,电池模块,辅助电池,增压转换器(DC244.8VDC650Vmax.),DC/DC转换器辅助电池(DC244.8VDC14V),forMG2,forMG1,SMR,DC244.8V,MGECU,动力管理控制ECU(HVCPU),电动车电力驱动管理控制器,SMR(系统主继电器),系统图,电流传感器,SMR2,SMR1,SMR3,电阻,HV蓄电池,检修塞,电源开关,空气囊传感器总成,断路传感器,互锁开关(检修塞),互锁开关(变频器盖),变频器,HVECU,电源控制ECU,电压传感器,蓄电池ECU,电动机控制电路系统装置（逆变器）连接高压电池、连接电力驱动电机、根据各部信息、控制电力驱动正常运转。对DA-DADA-CA电力升压、整流转换智能化控制、保证电力驱动装置能正常使用。并对系统的各部信息、导线连接、部件功能、使用安全性，进行精确的自诊断检测、采用网络通讯传输。报警提示、便于维修检测诊断连接。智能功率模块驱动电路、保护电路、自我诊断电路,混合动力系统的工作原理（混合动力所特有的工作状态）1.起动/停止系统确认司机把车停住了，发动机就会立即被关闭熄火。车辆加速，发动机会立即起动(与蓄电池电池蓄电状态有关)。2.电动行驶车辆只靠电机驱动来行驶电机由高压蓄电池供电、道路行驶阻力过大时发动机立即启动辅助电机电力共同驱动（电机解析器、车速）3.发电机模式车由发动机来驱动行驶发动机带动电机，来为高压蓄电池充电4.能量回收制动减速时能量由电机转化成电能，并存储在高压蓄电池中。,5.助力（Boost）发动机和电机一起来给车辆加速电机由电蓄能器提供电能与传统系统相比，车辆性能大幅提高。6.滑行车辆不消耗任何能量（惯性滑行）通过脱开离合器K0来使得发动机与电机分离开根据车速，发动机处于超速断油状态或者关闭（起动由电机或者辅助起动机来完成）在能量回收过程中，电机作为发电机为12V车载电网供电,带转换器的逆变器总成,MGECU：控制逆变器和增压转换器。逆变器：产生用于驱动MG的3相交流电。增压转换器：将HV蓄电池（直流电压201.6V）的电压最高升至直流电压650V。DC/DC转换器：将HV蓄电池（直流电压201.6V）的电压降压14V（用于电气零部件）,6、变频器总成变压作用直流200V直流650V变频作用直流650V交流650V高电压直流-直流转换直流200V降至直流12VA/C变频器DC200VAC200V驱动A/C压缩机,HV电池,带马达的压缩机总成,电流传感器,A/C变频器,IGBT,温度传感器,电压传感器,电源提供电路,门极驱动电路,CPU,动力管理控制ECU(HVCPU),系统保护控制电路,输入/输出接口,M,THSII混动系统原理简介（CAMRYHYBRID）,A/C变频器提供一个三相交流电、驱动空调马达,丰田带转换器的变频器总成结构原理概要系统简图,IGBT,IGBT,变频器(AC),IPM,增压转换器(DC),IPM,反应器,带转换器的变频器总成,MGECU,动力管理控制ECU(HVCPU),DC/DC转换器,MG1,MG2,HV电池,带转换器的逆变器总成,HV蓄电池总成,带电动机的压缩机总成,空调逆变器,蓄电池ECU,发动机,CAN,DLC3,辅助蓄电池,混合动力传动桥,DC/DC转换器,HVECU,电动机控制,车辆控制,ECM,增压转换器(201.6V650V),逆变器,HV蓄电池(201.6V),SMR,发动机控制,蓄电池控制,PRIUS(NHW20)混合动力系统的主要特性增压转换器位于带转换器的逆变器总成内。其可将HV蓄电池的电压升高至650V。空调压缩机（电动逆变器压缩机）由HV蓄电池的电压驱动。因此，对空调压缩机及相关零件进行保养时，必须小心高压零部件。,大众驱动电力转化变频控制器结构（逆变器）,带转换器的变频器控制电机电流激磁驱动旋转原理,变频器-马达（电动机）电力运作,V,W,U,IPM,IPM,MG,变频器,电动机发电机,电流激磁转动,电流激磁,逆变器控制电流激磁驱动电动机旋转,V,W,U,IPM,IPM,MG,逆变器,IGBT,逆变器控制电流激磁驱动电动机旋转,IPM,IPM,MG,W,V,U,逆变器,：产生的磁场,逆变器控制电流激磁驱动电动机旋转,V,W,U,IPM,IPM,MG,逆变器,：产生的磁场,逆变器控制电流激磁驱动电动机旋转,V,W,U,IPM,IPM,MG,逆变器,：产生的磁场,逆变器控制电流激磁驱动电动机旋转,IPM,V,IPM,MG,W,U,逆变器,：产生的磁场,V,W,U,IPM,IPM,MG,充电到可变电压系统,变频器,带转换器的变频器总成,变频器-马达（发电机）充电运作,再生电压,发电机电动机,切割磁场发电,逆变器控制发电整流,V,W,U,IPM,IPM,MG,至增压转换器,逆变器,再生电压,逆变器控制发电整流,V,W,U,IPM,IPM,MG,至增压转换器,逆变器,再生电压,逆变器转换发电整流,V,W,U,IPM,IPM,MG,至增压转换器,逆变器,再生电压,逆变器零扭矩控制,W,IPM,IPM,MG,逆变器,使产生的电压偏置(V1=V2),由于车轮旋转产生电压,V2,V1,V,U,带转换器的变频器总成,可变电压系统,HV电池,变频器,244.8V,反应器,特性:抵抗电流的变化(试图保持电流),增压转换器反应器用来进行增大电压的操作,档位状态控制和显示依靠电信号来自动实施换档操作采用了瞬时换档装置,换档杆(瞬时换档),驻车开关,换档杆运作,驻车开关状态,机械驻车锁止机构,MG1,MG2,组合仪表,变速驱动桥,档位显示器,AT控制,发动机ECU(ECM),HVECU,ETCS-i电子节气门智能控制系统节气门由直流电机来驱动；油门踏板踏下程度与节气门开度不一致；,节气门由HVECU来控制.,1、电子换档系统电子换档系统采用行驶瞬间操作型换档杆和P档开关。,换档杠(瞬间型),P档开关,THSII的档位与运行模式,换档杆非接触型换档/选择传感器(使用了霍尔IC和磁铁),换档传感器,选择传感器,仪表板中HV电力驱动的指示状态,发动机ECU(ECM),混合动力车的驱动力热力与电力的切换控制,混合动力车动力控制网络结构原理图关键词：1.网络、网关、网线、电源控制节点、仪表节点、2.发动机节点、蓄电池节点、制动防滑节点、3.HV管理节点、传感器、开关、网络节点反馈、4.执行变频器1.2节点、动力电机1、发电机2、工作、增压器节点,HV控制元件管理信息：1、开关（制动1.2、巡航、EV模式）2、组合仪表3、电源控制4、收发钥匙5、ASR气囊6、备用电池7、DC-DC转换8、HV蓄电池控制9、主控继电器,组件,THSII主要组件系统图,HV电池,带转换器的变频器总成,辅助电池,发动机,动力管理控制ECU(HVCPU),带马达的压缩机总成(带变频器),混合动力传动桥,发电机(MG1),马达(MG2),ECM,变频器,DC/DC转换器,增压转换器,混合动力传动桥,概要混合动力传动桥主要由下列组件构成,MG2,动力分配行星齿轮,油泵(机械型),MG1,主减速从动齿轮,中间轴齿轮,差速器小齿轮,传动桥减震器,主减速驱动齿轮,马达减速行星齿轮,P410混合动力传动桥,组合齿轮单元,混合动力传动桥,组合齿轮单元结构,驻车锁止齿轮,齿圈(马达减速行星齿轮),齿圈(动力分配行星齿轮),中间轴齿轮,组合齿轮单元,动力分配行星齿轮单元,中间轴齿轮(组合齿轮),马达减速行星齿轮单元,混合动力传动桥,齿轮传动链,发动机,传动桥减震器,MG1发电机,差速器小齿轮,主减速从动齿轮,中间轴齿轮,MG2电动机,油泵,马达减速行星齿轮,组合齿轮单元,动力分配行星齿轮,混合动力传输结构三种1、串联式2、并联式3、混联式,混合动力传动桥（组合齿轮单元齿轮传动链）,MG1,MG2,发动机,到前轮,动力分配装置太阳轮:MG1行星齿轮架:发动机齿圈:组合齿轮(到车轮),马达减速装置太阳轮:MG2行星齿轮架:固定后齿轮:组合齿轮(到车轮),并联混合动力系统发动机和电动机共同驱动车轮。,发动机和电动机工作的平衡（概念图）,蓄电池,逆变器,发动机,变速器,电动机,机械动力路径,电力路径,在并联混合动力系统中，发动机和电动机直接驱动车轮。除补充汽油发动机的电源外，车辆运行时，电动机也用作发电机对高压蓄电池组充电。也可在仅使用电动机的情况下驾驶车辆。,混合动力技术方案,混合动力技术方案,串联型:内燃发动机用来拖到发电机，提供电能给HV电池或电力马达,再由电力马达驱动车辆行驶。,特点:串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。缺点：但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。,发动机和电动机工作的平衡（概念图）,THS（丰田混合动力系统）在一个系统中同时实现串联和并联系统的优点。,发动机和电动机工作的平衡（概念图）,发电机(MG1),发动机,HV蓄电池,逆变器,电动机(MG2),动力分配设备,传动桥,THS为串联-并联混合动力系统，该系统同时具有串联和并联混合动力系统的功能。h电动机和发电机。发电机可通过发动机动力产生电能。产生的电能用于对HV蓄电池充电并向电动机供电。供给动力分配设备的发动机机械动力可通过电动机进行平衡。,混合动力技术方案,混合动力系统的类型的技术对比（三种混合动力系统）,大众混合动力车驱动结构与电能的转换示意图,车辆静止1,2,奥迪Q5EV纯电动模式中电机驱动、充电与电能转换原理,四、电力转换驱动控制系统装置与连接性能的检测,当仪表显示整车故障时正确的诊断流程,读取故障码读取冻结帧读取数据流维修清除故障码关闭钥匙，再打开钥匙到ON档，再次读取故障码，确认故障不再存在，那么维修完成,四、整车故障诊断及处理,失效保护,动力管理控制ECU(HVCPU)根据混合动力系统故障执行以下失效保护驱动模式。（示例如下）,动力管理控制ECU(HVCPU)根据混合动力系统故障执行以下失效保护驱动模式1、发动机或MG1故障如果MG1故障，则发动机无法起动。MG2作为电动机工作以驱动车辆。可行驶距离根据当时的SOC和驾驶条件而变化。通常为数公里。2、HV蓄电池故障HV蓄电池不供电且加速性能下