《混合动力汽车构造与维修》课件

混合动力汽车构造与维修第一章

概述第一节

汽车工业面临的挑战一、环境污染、温室效应与能源危机发展新能源汽车的三个原因：环境污染、温室效应和能源危机。1、环境污染汽车作为现代化交通工具，给予了人们的生产与生活带来十分方便，与此同时汽车给环境的污染也日益显现，是大气污染的一个重要污染源。尽管现在的纯电动汽车都是打着“零污染、零排放”旗号，但不可否认的是，纯电动汽车并非真正意义上的零排放，而是在行驶过程中不会产生尾气排放而已。但是车辆在充电时和电池更换的时候依然会造成污染，只是相对于传统燃油气车的尾气排放污染要小得多。第一章

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汽车工业面临的挑战汽车尾气主要是指从排气管排出的废气。废气中含有150～200种不同的化合物，其中对人危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、硫化物、铅的化合物及颗粒物等。有害气体扩散到空气中会造成空气污染。2、气候变暖温室气体是指：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氟化合物。二氧化碳是大气主要的温室气体之一。当二氧化碳含量升高时，会增强大气对太阳光中红外线辐射的吸收，阻止地球表面的热量向外散发，使地球表面的平均气温上升，这就是所谓的温室效应。第一章

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汽车工业面临的挑战纯电动汽车不直接排放CO2，但是不仅要看汽车，还要看能的产生过程会产生CO2（例如，在煤炭发电厂中）。图1-1-3所示是汽车使用各种能源直接或间接产生的CO2量的对比。图1-1-3汽车使用各种能源直接或间接产生的CO2量的对比第一章

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汽车工业面临的挑战3、能源危机能源危机是指因为能源供应短缺或是价格上涨而影响经济。这通常涉及到石油、电力或其他自然资源的短缺。能源危机通常会造成经济衰退。20世纪50年代以后，由于石油危机的爆发，对世界经济造成巨大影响，国际舆论开始关注起世界“能源危机”问题。许多人甚至预言：世界石油资源将要枯竭，能源危机将是不可避免的。如果不作出重大努力去利用和开发各种能源资源，那么人类在不久的未来将会面临能源短缺的严重问题。解决能源危机的对策：（1）节约能源；（2）研究开发使用新能源。第一章

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电动汽车的发展一、新能源汽车和电动汽车的含义1、新能源汽车类型工业和信息化部在《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定（2017年7月1日始实施）》对新能源汽车做出了定义。新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或者主要依靠新型能源驱动的汽车，包括插电式混合动力（含增程式）汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等。根据工业和信息化部对新能源车的定义，新能源汽车包括电动汽车、燃气汽车、生物燃料汽车、新型燃油汽车、煤制醇醚燃料汽车、氢燃料汽车和空气（液压）混合动力。第一章

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电动汽车的发展一、新能源汽车和电动汽车的含义节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。（1）电动汽车

电动汽车指以电机驱动，从车载电源获得动力，并且满足道路交通安全法规的车辆。

电动汽车按动力电气化水平分为两类：①全部或大部分工况下主要由电机提供驱动功率的电动汽车。（称为“纯电驱动”电动汽车，例如：纯电动汽车、插电式电动汽车、增程式电动汽车、燃料电池电动汽车）②动力蓄电池容量较小，大部分工况下主要由内燃机提供驱动功率的电动汽车（称为常规混合动力电动汽车）表明——常规混合动力汽车不是新能源汽车，实际上是一种节能汽车。第一章

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电动汽车的发展第一章

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电动汽车的发展二、电动汽车的早期历史概况1834年在布兰顿演示过托马斯·德文博特发明的采用玻璃封装的不可充电的蓄电池驱动的汽车。它只能行驶一小段距离。第一章

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电动汽车的发展二、电动汽车的早期历史概况1859年法国人普兰特发明了世界第一个可充电的蓄电池。第一章

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电动汽车的发展二、电动汽车的早期历史概况1890年有了转机，美国化学家威廉·莫里森推出了一款切实可行的原型车。这款车拥有24个电池组，每80公里充电一次，时速可达22.5km/h。可惜由于实际操作太过复杂，这款产品没能投入量产，但很明显它激起了大众对电动汽车的兴趣。第一章

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电动汽车的发展二、电动汽车的早期历史概况1881年，法国工程师特鲁夫第一次将直流电机和可充电的铅酸电池用于私人车辆，同年展出一辆能实际操作使用的电动三轮车。第一章

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电动汽车的发展二、电动汽车的早期历史概况19世纪末20世纪初是电动汽车发展的黄金时代。1900年在美国销售的4200辆汽车中有大约38%是电动汽车，20%是燃油汽车，40%是蒸汽机汽车。随后，电动汽车逐步退出历史舞台。第一章

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电动汽车的发展三、电动汽车的基本结构1、电动汽车的特点——结构灵活。（1）电动汽车的能量主要通过柔性的电线而不是通过刚性联轴器和传动轴传递的，布置具有很大的灵活性。（2）电动汽车驱动系统的布置不同，使系统结构区别很大；采用不同类型的电机，会影响到电动汽车的质量、尺寸和形状；不同类型的储能装置，也会影响电动汽车的质量、尺寸和形状；（3）不同的能源补充装置具有不同的硬件和机构。第一章

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电动汽车的发展三、电动汽车的基本结构2、电动汽车的基本结构第一章

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电动汽车的发展四、混合动力电动汽车（HEV）1、国外混合动力电动汽车的技术发展状况2、我国混合动力电动汽车的发展现状3、混合动力电动汽车的优点

①与纯电动汽车比较

②与内燃机汽车比较4、混合动力电动汽车的技术发展表现发布时间主要政策名词统称特征分类2001“十五”“863”计划电动汽车重大专项电动汽车——混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车2006“十一五”“863”计划节能与新能源汽车重大专项节能与新能源汽车——混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车第一章

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电动汽车的发展一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程发布时间主要政策名词统称特征分类2009新能源汽车生产企业及产品准入管理规则新能源汽车采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车混合动力汽车、纯电动汽车(BEV，包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车等各类别产品一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程发布时间主要政策名词统称特征分类2012电动汽车科技发展“十二五”专项规划电动汽车以电机驱动，从车载电源获得动力，并且满足道路交通安全法规的车辆纯电动汽车、插电式电动汽车、增程式电动汽车、燃料电池电动汽车、常规混合动力电动汽车一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程发布时间主要政策名词统称特征分类2012节能与新能源汽车产业发展规划（2012―2020新能源汽车采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车

节能汽车：

节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。二、混合动力汽车基本概念

根据国际能源组织（IEA）的有关文献，“能量与功率传送路线”具有如下特点的车辆称为混合动力车辆：①传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，（例如：内燃机、燃气涡轮、斯特林发动机、电动机、液压马达、燃料电池等）；②这些能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置（例如：燃油箱、蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等）吸取能量；③从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的。二、混合动力汽车基本概念1.液压蓄能式混合动力汽车HHVHHV的特点是可使用液压泵(马达)可单独或同时和传统内燃机动力驱动汽车行驶。该类汽车带有液压式能量回收系统，可回收汽车制动、减速时的能量。在汽车制动、减速时，用液压泵将汽车的动能转换为液压能，储存在装有氮气的储能器中，在汽车前进或加速时，使储存在储能器中的液压能通过液压马达释放出来，辅助发动机运转或单独驱动汽车行驶。

二、混合动力汽车基本概念2.混合动力电动汽车HEV国标《GB/T19596-2004电动汽车术语》对于混合动力电动汽车是这样定义的：至少能从下述两类车载储存的能量中获得的汽车动力的汽车：-可消耗的燃料；-可再充电能/能量储存装置。

传统燃油汽车动力传递路线简图传统燃油汽车动力传递路线简图纯电动汽车传递路线简图混合动力汽车动力传递路线简图三、混合动力电动汽车的类型（1）串联式混合动力电动汽车（serieshybridvehicle）车辆行驶系统的驱动力只来源于电机的混合动力电动汽车。典型的结构特点足发动机带动发电机发电，电能通过电机控制器输送给电机，由电机驱动车辆行驶。另外，动力蓄电池可以单独向电机提供电能驱动车辆行驶。（2）并联式混合动力电动汽车（parallelhybridelectricvehicle）车辆行驶系统的驱动力由电机及发动机同时或单独供给的混合动力电动汽车。典型的结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电机作为动力源，也可以同时使用电机和发动机作为动力源驱动车辆行驶。（3）混联式混合动力电动汽车（combinedhybridelectricvehicle）具备串联式和并联式两种混合动力系统结构的混合动力电动汽车。典型的结构特点是可以在串联混合模式下工作，也可以在并联混合模式下工作，同时兼顾了串联式和并联式混合动力电动汽车的特点。

1.按照动力系统结构形式划分串联式混合动力汽车结构与工作原理1.基本结构串联式混合动力系统1-发动机2-发电机3-动力蓄电池4-变压器5-电动机6-驱动轮7-减速器2.通用汽车公司Series-SHEV汽车的结构组成（串联式混合动力汽车）通用汽车公司的Series-SHEV结构布置1-电流转换器2-充电器3-驱动电动机4-动力蓄电池5-中央控制器6-发电机7-发动机串联式混合动力汽车结构与工作原理1.基本结构并联式混合动力系统1-发动机2-变速器3-动力蓄电池4-变压器5-电动机/电动机6-驱动轮7-减速器并联式混合动力汽车结构与工作原理2.日产风雅混合动力汽车（1）混合动力系统结构日产风雅混合动力系统的结构1-离合器22-电子控制式7挡自动变速器3-电机4-离合器15-发动机6-逆变器7-锂离子蓄电池并联式混合动力汽车结构与工作原理并联式混合动力汽车结构与工作原理2.日产风雅混合动力汽车（2）工作过程①系统起动系统起动时1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器

并联式混合动力汽车结构与工作原理2.日产风雅混合动力汽车（2）工作过程①系统起动一般行驶时混合动力系统的工作过程

1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器

并联式混合动力汽车结构与工作原理2.日产风雅混合动力汽车（2）工作过程①系统起动电量少时混合动力系统工作过程1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器

并联式混合动力汽车结构与工作原理2.日产风雅混合动力汽车（2）工作过程②减速或制动时

制动时混合动力系统的工作过程1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器

并联式混合动力汽车结构与工作原理2.日产风雅混合动力汽车（2）工作过程③加速或爬坡时完全加速或爬坡时混合动力系统工作过程1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器

混联式混合动力汽车结构与工作原理1.基本结构

混联式混合动力系统1-发动机2-动力分离装置3-发电机4-动力蓄电池5-变压器6-电动机7-驱动轮8-减速器六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.丰田混联式混合动力系统（1）启动时启动时六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.丰田混联式混合动力系统（2）低速－中速行驶时低速－中速行驶时六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.丰田混联式混合动力系统（3）一般行驶时一般行驶时六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.丰田混联式混合动力系统（4）一般行驶时/剩余能量充电一般行驶时/剩余能量充电

六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.丰田混联式混合动力系统（5）全速开进（行驶）时全速开进（行驶）时六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.丰田混联式混合动力系统（6）减速/能量再生时减速/能量再生时六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.丰田混联式混合动力系统（7）停车停车时三、混合动力电动汽车的类型2.按照混合度划分（1）微混合型混合动力电动汽车（microhybridelectricvehicle）以发动机为主要动力源，电机作为辅助动力，具备制动能量回收功能的混合动力电动汽车。电机的峰值功率和总功率的比值小于10％。仅具有停车怠速停机功能的汽车也可称为微混合型混合动力电动汽车。（2）轻度混合型混合动力电动汽车（mildhybridelectricvehicle）以发动机为主要动力源，电机作为辅助动力，在车辆加速和爬坡时，电机可向车辆行驶系统提供辅助驱动力矩的混合动力电动汽车。一般情况下，电机的峰值功率和总功率的比值大于10％。（3）重度混合(强混合)型混合动力电动汽车（fullhybridelectricvehicle）以发动机和／或电机为动力源，一般情况下，电机的峰值功率和总功率的比值大于30％，且电机可以独立驱动车辆正常行驶的混合动力电动汽车。混合动力汽车的定义与类型（2）根据混合程度分类根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，也就是常说的混合度的不同，混合动力系统还可以分为微混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、完全混合动力系统和插电混合动力系统五种类型，它们的电力/燃油所占比例见图2-1-6。图2-1-6电力/燃油所占比例三、混合动力电动汽车的类型3.按照外接充电能力划分（1）外接充电型混合动力电动汽车（off-vehiclechargeablehybridelectricvehicle）插电式(plug—in)混合动力电动汽车属于此类型。（2）非外接充电型混合动力电动汽车（nonoff-vehiclechargeablehybridelectricvehicle）一种被设计成在正常使用情况下从车载燃料中获取全部能量的混合动力电动汽车。七、插电式混合动力汽车

丰田普锐斯并联式Plug-in混合动力系统（一）普锐斯混合动力汽车技术特点1.Atkinson循环发动机2.“线控（by-wire）”技术3.电控无级变速器4.电动牵引力控制八、丰田普锐斯混合动力系统（一）普锐斯混合动力汽车技术特点5.电子换挡杆电子换挡示意图八、丰田普锐斯混合动力系统（一）普锐斯混合动力汽车技术特点电控制动系统（ECB）全电动空调系统电动空调压缩机八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成THS-Ⅱ组成简图1-减速器2-行星齿轮机构3-发动机4-MG1（发电机）5-HV（混合动力汽车）蓄电池6-变频器7-MG2（电动机）1.总体组成八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成丰田混合动力系统主要部件的位置（1）1.总体组成八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成丰田混合动力系统主要部件的位置（2）1.总体组成八、丰田普锐斯混合动力系统八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成变速驱动桥组成2.HV变速驱动桥八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成2.HV变速驱动桥（1）发电机MG1

发电机（MGl）由发动机带动旋转产生高压电以操作电动机（MG2）或为HV蓄电池充电。同时，它还可以作为起动机起动发动机

（2）电动机（MG2）

由发电机（MGl）或HV蓄电池的电能驱动，产生车辆动力。制动期间或松开加速踏板时，它产生电能为HV蓄电池再次充电（再生制动控制)八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成2.HV变速驱动桥MG1和MG21-MG12-MG2八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成普锐斯用的行星齿轮机组（3）行星齿轮组

以适当的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机。八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成HV蓄电池第三代普锐斯混合动力汽车都采用的是镍氢蓄电池。6个额定1.2V的镍氢电池串联组成一个7.2V的电池模块，若干组电池模块串联构成蓄电池。HV蓄电池、蓄电池ECU和SMR（系统主继电器）集中在一个信号箱中，位于后座后的行李厢中，这样可更有效地利用车内空间3.动力蓄电池系统（1）电池八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成3.HV蓄电池系统（2）检修塞拆下检修塞1-检修塞高压电路的主保险丝

位于检修塞总成的内部八、丰田普锐斯混合动力系统