《混合动力构造维修》项目一

《混合动力汽车构造与维修》课程教案课程名称：混合动力汽车构造与维修课程号：课程学分：2参考学时：16课程性质：专业必修课适用专业：新能源汽车技术专业上课时间：授课教师：负责人：审核单位：年月日-1-一、课程基本信息课程名称混合动力汽车构造与维修课程号课程性质专业必修课开课部门课程负责人课程团队授课学期学分/学时2/16授课语言汉语课程简介本书是新能源汽车技术专业高等职业教育创新规划教材之一，全书包括5个项目、17个学习单元。项目一介绍了混合动力汽车构造与工作原理，为学生学习提供了指导方向；项目二介绍了混合动力汽车发动机的构造与维修，包括混合动力汽车发动机的两大机构与四大系统；项目三介绍了混合动力汽车驱动电机的类型、结构与控制及各种驱动电机的特性；项目四介绍了混合动力汽车电池的相关知识；项目五介绍了混合动力汽车变速器的相关知识技能。本书图文并茂地展示了各知识点，便于学生学习理解。本书可作为高等职业院校汽车类相关专业的教材，也可作为汽车维修技术人员的学习参考书。授课班级

二、课程授课教案项目一讲课主题混合动力汽车构造与工作原理学时2学时教学目标本项目包括混合动力汽车的发展和混合动力汽车结构与工作过程两个学习单元。通过学习，混合动力汽车的发展前景并掌握混合动力汽车的分类、基本结构、工作原理及特点。教学重点、难点•了解全球混合动力汽车的发展状况；•了解中国混合动力汽车的发展现状；•了解混合动力汽车的发展趋势；·掌握混合动力汽车的分类；·了解混合动力汽车的基本组成；·掌握混合动力汽车的工作原理；·掌握混合动力汽车的特点。教学设计授课提纲及重难点分析教学方法及课程思政设计教学时间学习单元一混合动力汽车的发展一、全球混合动力汽车的发展混合动力汽车的概念几乎与汽车的概念同时出现，但是其最初的目的并非是有效降低燃油的消耗量，而是辅助汽车内燃机以保证其性能水平。事实上，早期内燃机工程技术的发展水平不及电机工程技术。1899年，巴黎美术展览馆展出了世界最早的两款混合动力汽车。从1899年到1914年，这期间出现了由发动机与电动机同时驱动车辆行驶和发动机驱动充电装置为蓄电池组充电、由电能通过电动机驱动车辆行驶的混合动力汽车。VictorWouk博士被公认为是推进混合动力汽车的近代研究者。1975年，他与同事们一起制造了一辆BuickSkylark型发动机与电动机同时驱动的混合动力汽车。该车发动机是马达自旋转式发动机，它与手动变速器配合，并由一台固定于传动装置前端的11.19kW的他励直流电动机予以辅助，8个12V的汽车蓄电池组用于能量的储存，最高速度可达129km/h，0~96kmh加速时间约为16s.1973年和1977年的两次石油危机以及人们不断增加的对环境的忧虑并没有促使混合动力汽车成功地进入市场。1973年和1977年的两次石油危机以及人们不断增加的对环境的忧虑并没有促使混合动力汽车成功地进入市场。此后，研究工作主要集中在纯电动汽车上，许多纯电动汽车的原型在20世纪80年代完成。20世纪90年代，当纯电动汽车难以达到实用化目标的事实变得明朗时人们对混合动力汽车的概念产生了很大的兴趣。欧洲方面的代表性成果为法国的RenaultNext，该车是一辆由小型发动机与电动机同时驱动的混合动力汽车，采用了一个排量为0.75L的发动机和两个电动机。2021年，本田推出了CR-V插电混合动力车型，百公里综合油耗仅为1.3L，即使在电量不足时，本田CR-V插混版的油耗也仅为4.7L。二、我国混合动力汽车的发展现状目前，我国各大汽车集团都在进行混合动力汽车的研发。一汽研发的红旗HO3于2006年投产:东风集团的混合动力公交车已于2005年7月完成最终产品定型样车试验，并通过验收;奇瑞集团成立了国家节能环保汽车工程技术研究中心。2022年，奇瑞推出了BSG(BeltDrivenStarterGenerator)技术，这是一种采用皮带传动方式进行动力混合,具备怠速停机和启动功能的弱混合动力技术，成本仅增加5%左右，便可以实现约10%的节能和12%左右二氧化碳减排效果。奇瑞生产的混合动力轿车率先销售到奇瑞出租车公司并投放到出租车市场。2007年12月13日，长安汽车集团自主研发了首款量产杰勋混合动力汽车。深圳五洲龙汽车有限公司在2016年提出十五年发展计划，将建立中国规模最大、投放车辆最多的混合动力示范运营线路，在深圳市龙岗区开通。广州本田也紧跟行业的步伐，推出了多款混合动力汽车。同一时期，上汽集团与通用签署协议，联手开发混合动力轿车和公交客车。上海别克君越eco-hybrid油电混合动力汽车则是国内第一款中高档量产混合动力车型，采用独立的电动机及镍氢电池组作为动力辅助系统，配有2.4L发动机，在车辆减速和静止状态下发动机自动切断燃油供应，实现零排放。2018年初,比亚迪的“唐”采用了“三擎,双模”动力。2021年，长城汽车公司推出了第三代哈弗H6油电混合动力车型，作为长城混动平台的首款车型，H6集成了多项尖端科技，百公里综合油耗仅为4.6L。三、混合动力汽车的发展趋势随着混合动力汽车的发展与完善,未来混合动力汽车的发展趋势主要体现在以下方面:(1)轿车混合动力系统的模块化愈加明显，将逐步推进汽车动力的电气化。(2)城市客车混合动力系统出现平台化趋势,“发电机组+驱动电机+储能装置”构成了混合动力系统的基本技术平台。通过切换不同的工作模式，控制不同的能源动力转化装置，形成了油一电、气一电、电一电各种不同的混合动力系统，促进了动力系统的平稳过渡与转型。(3)大多数混合动力系统使用基于传统变速器的混动化扩展方案，即使用现有变速器并进行调整，让其适用于电动机驱动。(4)从能量管理及智能控制技术方面提高汽车动力性和经济性，并兼顾排放。(5)随着混合动力汽车节能空间的不断挖掘,在热管理开发方面,不仅要考虑空调性能热平衡控制,还要考虑整理多个热源(发动机、变速器、驱动电机和蓄电池)使全工况(高温、低温、常温)的能耗最低。35min学习单元二混合动力汽车结构与工作过程一、混合动力汽车分类(一)按混合程度分类根据混合动力系统中驱动电机输出功率在整个系统输出功率中所占的比重，混合动力汽车可分为微混合动力汽车、轻度混合动力汽车、中度混合动力汽车、重度混合动力汽车和插电式混合动力汽车五种。1.微混合动力汽车2.轻度混合动力汽车3.中度混合动力汽车4.重度混合动力汽车5.插电式混合动力汽车(二)按运行模式分类1.单一模式混合动力汽车单一模式混合动力汽车可以按照3种方式操控，即仅使用电能驱动、仅使用发动机驱动和发动机与电能驱动的组合。2.双模式混合动力汽车双模式混合动力汽车的核心实质上是一个电控可调变速器，它利用现有的传动系统,，配有2个电动机，可以在两种混合动力运行模式之间自动切换。(三)按驱动方式分类1.串联式混合动力系统串联式混合动力系统的布置如图1-2所示。2.并联式混合动力系统并联式混合动力系统的布置如图1-3所示，它使用电动机和发动机两种不同的装置来驱动车轮，动力的流向为并联传递。它的关键特征是，变速箱内的两个机械功率被叠加在一起，发动机是基本能源设备，而电池组和电动机则起到能量缓冲作用。3.混联式混合动力系统混联式混合动力系统的布置如图1-4所示，混联式混合动力系统是串联和并联的组合，它具有串联式和并联式的特性，相比于单纯的串联式或并联式混合动力系统，它拥有更多可选择的运行方式。4.复合式混合动力系统典型复合式混合动力系统的布置如图1-5所示，它具有与混联式相似的结构。两者间的差异在于通过变频器2调节输出电压，从而得到电动/发电机2调速和节能的优势，并且在发电/电动机1与蓄电池之间加入了一个变频器1，有利于与发动机更好地协调工作。(四)按行驶模式分类1.手动行驶模式手动行驶模式是在发动机与电动机的功率输出时，通过驾驶员手动选择切换功能来决定行驶模式。手动行驶模式有发动机模式、纯电动模式和发动机与电动机混合模式3种。2.非手动行驶模式非手动行驶模式不具备手动选择功能。车辆的行驶模式是根据不同工况由控制单元自动切换的。二、混合动力汽车基本组成与工作模式混合动力汽车是传统汽车向纯电动车过渡的一种综合动力车型，它既保留了传统汽车的部分结构，又增添了电动/发电机控制器、电池系统、APG逆变器、混合动力控制模块(HCM)、混合动力驱动单元(见图1-6)，因而在结构上更加复杂，动力输出也更加灵活。从广义上讲，混合动力汽车是指至少有两种动力源，依靠其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的汽车;实际情况中,混合动力汽车多指以传统发动机和电动机作为驱动源，混合使用热能和电能的车辆。(一)串联式混合动力汽车基本结构与工作模式1.串联式混合动力系统基本结构2.串联式混合动力系统工作模式1)HV蓄电池驱动工作模式2)发动机驱动工作模式3)混合驱动工作模式4)发动机驱动+充电工作模式5)发动机仅充电工作模式6)制动能量回收工作模式3.串联式混合动力系统的3种基本控制模式1)HV蓄电池驱动控制模式2)“负荷跟随”控制模式3)折中控制模式(二)并联式混合动力汽车基本结构与工作模式1.并联式混合动力系统基本结构2.并联式混合动力系统典型工作模式1)纯电动工作模式2)混合动力工作模式3)动力蓄电池充电工作模式4)制动能量回收工作模式(三)混联式混合动力汽车的基本结构与工作模式1.混联式混合动力系统的基本结构2.混联式混合动力系统的工作模式1)纯发动机驱动工作模式2)纯电动机驱动工作模式3)混合驱动工作模式4)制动能量回收工作模式5)停车充电工作模式6)发动机驱动、HV蓄电池充电工作模式三、混合动力汽车的特点混合动力汽车具有如下特点:(1)能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置(如燃油箱、HV蓄电池、飞轮、超级电容等)吸取能量，如图1-26所示。(2)送到车轮推进车辆运动的能量至少来自两种不同的能量转换装置(如内燃发动机传输的机械能和HV蓄电池传输的电能)。(3)从储能装置到车轮的通道中至少有一条是可逆的(既可放出能量，也可吸收能量),并至少有一条是不可逆的。(4)可逆的储能装置供应的是电能。(5)采用复合动力后可按平均需用的功率来确定发动机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况，当需要大功率而发动机功率不足时，由HV蓄电池来补充:当负荷少时，富余的功率可发电给HV蓄电池充电，由于发动机可持续工作，HV蓄电池又可以不断被充电，故其