混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)與檢修

1、項(xiàng)目1 混合動(dòng)力汽車概述混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)與檢修 項(xiàng)目2 混合動(dòng)力汽車分類及實(shí)例項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng)項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng)項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修項(xiàng)目1 混合動(dòng)力汽車概述 任務(wù)1 混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)生與發(fā)展廣義上說，混合動(dòng)力汽車（Hybrid Vehicle）是指車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)或共同提供。（1）國內(nèi)混合動(dòng)力汽車發(fā)展情況我國非常重視混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的研究與開發(fā)，在“十五”期間，科技部組織國內(nèi)多家高校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，確立了“三縱三橫

2、”的發(fā)展布局。即以混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）、純電動(dòng)汽車（BEV）和燃料電池汽車（FCEV）為 “三縱”，以動(dòng)力控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和電池及其控制系統(tǒng)為“三橫”。項(xiàng)目1 混合動(dòng)力汽車概述 （2）國外混合動(dòng)力汽車發(fā)展情況美國、日本和德國是主要的混合動(dòng)力研發(fā)國家，掌握很多成熟先進(jìn)的混合動(dòng)力技術(shù)以及產(chǎn)品。美國福特、日產(chǎn)北美和Tesla公司在2009年獲得80億美元的貸款用于混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車的研發(fā)，同年又從奧巴馬政府的綠色新政獲得 24億美元的支持。項(xiàng)目1 混合動(dòng)力汽車概述 任務(wù)2 混合動(dòng)力汽車的基本原理混合動(dòng)力汽車的種類目前主要有3種，如下表所示：種類項(xiàng)目串聯(lián)式并聯(lián)式混聯(lián)式特點(diǎn)內(nèi)燃機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋無

3、機(jī)械連接；驅(qū)動(dòng)電機(jī)從蓄電池或內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組獲得電能；內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組和驅(qū)動(dòng)電機(jī)（再生制動(dòng)）均可為蓄電池充電。內(nèi)燃機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋之間機(jī)械連接。內(nèi)燃機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)橋之間機(jī)械連接；同時(shí)包含串聯(lián)式和并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，無需離合器和復(fù)雜的變速器；內(nèi)燃機(jī)一直可以工作在最優(yōu)的區(qū)域；低速和低負(fù)荷工況，車輛起停，城市工況效果理想；易向燃料電池技術(shù)過渡。驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)車輛并為蓄電池充電，可以不要單獨(dú)的發(fā)電機(jī)；車輛在任何負(fù)載時(shí)效率比傳統(tǒng)車輛高；可以使用傳統(tǒng)車輛的變速器；電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)可以最小化。內(nèi)燃機(jī)可以與驅(qū)動(dòng)橋脫開以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)（串聯(lián)式）；內(nèi)燃機(jī)可以在近最優(yōu)的區(qū)域工作并驅(qū)動(dòng)汽車；兼具并

4、聯(lián)式和串聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)能量傳遞鏈長，效率低；高負(fù)荷工況時(shí)效率比傳統(tǒng)車輛低；需要非常大的蓄電池和電機(jī)。兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本高。控制復(fù)雜。項(xiàng)目1 混合動(dòng)力汽車概述 以串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為例（如圖所示），介紹一下混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理。在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動(dòng)力系統(tǒng)不需要工作；電池電量低60時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)起動(dòng)；當(dāng)車輛能量需求較大時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)與蓄電池組同時(shí)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量；當(dāng)車輛能量需求較小時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量的同時(shí)，還給蓄電池組進(jìn)行充電。項(xiàng)目1 混合動(dòng)力汽車概述 任務(wù)3 混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力系統(tǒng)的研發(fā)需要解決很多技

5、術(shù)問題，比如控制策略的設(shè)計(jì)、內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化、蓄電池的改進(jìn)、傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)和新材料新工藝的應(yīng)用等等。（1）控制系統(tǒng)與高性能的電子控制元件控制系統(tǒng)是指汽車動(dòng)力總成集中控制系統(tǒng)，它是整車正常行駛的核心單元。（2）混合動(dòng)力汽車控制策略其目的是為了達(dá)到以下四個(gè)主要目標(biāo)：最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性最低的排放最低的系統(tǒng)成本最好的驅(qū)動(dòng)性能項(xiàng)目1 混合動(dòng)力汽車概述 （3）內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)耦合功率分配比的最優(yōu)控制混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)要相互配合工作，而根據(jù)運(yùn)行工況控制它們適時(shí)啟動(dòng)和關(guān)閉，并使發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在低油耗區(qū)的整個(gè)控制過程十分復(fù)雜，因此需要用成熟可靠的動(dòng)力復(fù)合裝置以及先進(jìn)的檢測系統(tǒng)和控制策略實(shí)現(xiàn)功率的合理分

6、配，以達(dá)到低油耗和良好的動(dòng)力性目標(biāo)。（4）蓄電池蓄電池是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，也是提高整車性能和降低成本的重要發(fā)展方向。（5）其它技術(shù)電動(dòng)機(jī)技術(shù)、轉(zhuǎn)矩合成技術(shù)和新材料應(yīng)用技術(shù)對于混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)也都起著舉足輕重的作用。項(xiàng)目2 混合動(dòng)力汽車的分類及實(shí)例 任務(wù)4 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車一般由內(nèi)燃機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最后通過變速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)汽車。所謂串聯(lián)技術(shù)，需在傳統(tǒng)汽車上增加一個(gè)發(fā)電機(jī)(Generator)，電池（Battery），驅(qū)動(dòng)電機(jī)(Traction Motor)，逆變器(Inverter)。（1）串聯(lián)式

7、混合動(dòng)力汽車的工作特點(diǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后持續(xù)工作在高效區(qū)，通過發(fā)電機(jī)給電池發(fā)電，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為整車的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)整車運(yùn)行。（2）串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聯(lián)式混合動(dòng)力是由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力總成組成，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用“串聯(lián)”的方式組成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。項(xiàng)目2 混合動(dòng)力汽車的分類及實(shí)例 任務(wù)5 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車并聯(lián)式裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車,發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動(dòng)又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。（1）并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的工作特點(diǎn)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車在實(shí)際的道路上運(yùn)行十分復(fù)雜,主要包括:起步、加速、巡航、減速、制動(dòng)、上坡

8、、下坡、倒車、停車等。（2）并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并聯(lián)式混合動(dòng)力有內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它們可分開工作,也可一起協(xié)調(diào)工作,共同驅(qū)動(dòng)。所以并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車可以在比較復(fù)雜的工況下使用,應(yīng)用范圍比較廣。項(xiàng)目2 混合動(dòng)力汽車的分類及實(shí)例 任務(wù)6 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車混聯(lián)式裝置包含了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，根據(jù)助力裝置不同，它又分為發(fā)動(dòng)機(jī)為主和電機(jī)為主兩種。項(xiàng)目2 混合動(dòng)力汽車的分類及實(shí)例 （1）混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）將串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車相結(jié)合，具有兩者的優(yōu)點(diǎn)；2）與串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車相比，增加了機(jī)械動(dòng)力的傳遞路線

9、；3）與并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車相比，增加了電能的傳輸路線。（2）混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)1）三個(gè)動(dòng)力總成比串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車三個(gè)動(dòng)力總成的功率、質(zhì)量和體積?。?）有多種工作模式，節(jié)能最佳，有害氣體排放達(dá)到“超低污染”；3）發(fā)動(dòng)機(jī)可直接驅(qū)動(dòng)車輛，沒有機(jī)械能-電能-機(jī)械能的轉(zhuǎn)換過程，能量轉(zhuǎn)換的綜合效率比內(nèi)燃機(jī)汽車高；項(xiàng)目2 混合動(dòng)力汽車的分類及實(shí)例 任務(wù)7 工程實(shí)例分析當(dāng)純電動(dòng)汽車還在舉步維艱時(shí)，混合動(dòng)力汽車已經(jīng)大搖大擺地進(jìn)入了各大4S店，并且成為不少消費(fèi)者購車時(shí)的重要考量。項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 任務(wù)8 混合動(dòng)力汽車的節(jié)能機(jī)理1.混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)以機(jī)械能疊加的方式

10、驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系提供扭矩，在不同的路而上行駛時(shí)既可以共同驅(qū)動(dòng)又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。雙軸結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力汽車，其發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)分別通過離合器與變速器相連。項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 2.混合動(dòng)力汽車節(jié)油機(jī)理混合動(dòng)力汽車可通過下列途徑達(dá)到節(jié)油目的：選擇較小功率發(fā)動(dòng)機(jī)；取消發(fā)動(dòng)機(jī)怠速；控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)；發(fā)動(dòng)機(jī)斷油；適當(dāng)增大電池SOC（StateofCharge）窗口；回收再生制動(dòng)能量。1）選擇較小功率發(fā)動(dòng)機(jī)2）取消發(fā)動(dòng)機(jī)怠速3）控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)4）發(fā)動(dòng)機(jī)斷油控制5）適當(dāng)增大電池SOC窗口項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 3.在發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)方而所

11、采取的措施1）采用高膨脹比的Atkinson循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比和膨脹比基木是一樣的，要增加膨脹比就必須增加壓縮比，而增加壓縮比會(huì)導(dǎo)致汽油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆燃。2）調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度調(diào)節(jié)節(jié)氣門的開度能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷時(shí)的進(jìn)氣管真空度，減少泵氣的能量損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。3）改進(jìn)結(jié)構(gòu)由于擁有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件所受到的作用力較小，強(qiáng)度也較低，所以零部件的尺寸可以做得小一些。項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 4.發(fā)動(dòng)機(jī)的控制技術(shù)1）發(fā)動(dòng)機(jī)的開-關(guān)控制在汽車停車和低速行使時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)汽車速度超過工檔速度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)能夠自動(dòng)啟動(dòng)2）發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)控制這是以車速為主要參

12、數(shù)的控制技術(shù)，利用車速大小作為控制的依據(jù)3）發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)加速控制由于電動(dòng)一發(fā)電機(jī)在短時(shí)間內(nèi)能夠完成發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)加速，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間和降低排放。項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 任務(wù)9 混合動(dòng)力總成的控制方案1.混合動(dòng)力汽車的控制目標(biāo)對于控制系統(tǒng)而言，首先要明確控制目標(biāo)，然后根據(jù)目標(biāo)，尋求合適的控制方法，因此控制目標(biāo)和控制方法也是制定控制策略的前提條件。一般來講，混合動(dòng)力的控制目標(biāo)主要有：1)最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性； 2)最佳的排放性； 3)最低的成本； 4)最佳的驅(qū)動(dòng)性能 。項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 2.混合動(dòng)力汽車總成的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)1）混合動(dòng)力汽車總成的控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)方案

13、設(shè)計(jì)混合動(dòng)力汽車總成控制系統(tǒng)的功能要求硬件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)是以整車對混合動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的要求為基礎(chǔ)的，因此首先提出整車對控制系統(tǒng)的要求如下：（1）混合動(dòng)力總成必須按照駕駛員意圖輸出驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)扭矩。（2）混合動(dòng)力總成的各個(gè)動(dòng)力元件的動(dòng)力輸出必須可控。（3) 混合動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的中央處理器必須根據(jù)踏板開度信號(hào)和動(dòng)力元件的反饋信號(hào)，按照編制的控制軟件。項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 2）混合動(dòng)力汽車總成控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)以下是串聯(lián)系統(tǒng)的控制軟件功能要求：（1）將踏板開度信號(hào)轉(zhuǎn)換為混合動(dòng)力總成的扭矩輸出要求。（2）確定電動(dòng)機(jī)的電功率輸入和扭矩輸出。（3）確定發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組的工作狀態(tài)。（4

14、）確定發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組的扭矩輸出3.串聯(lián)混合動(dòng)力汽車總成的控制策略經(jīng)典的串聯(lián)式控制策略包括恒溫式控制策略和功率跟隨式控制策略項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 1）恒溫式控制策略恒溫式控制策略又稱為開關(guān)式控制策略，以電池的SOC 值作為整個(gè)控制器的輸入變量，設(shè)定SOC上下限值，低于下限值，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電來補(bǔ)充電池的電能。2）功率跟隨式控制策略按動(dòng)力單元參與電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)的情況，可將工作模式分為以下幾個(gè)方式：(1）純電動(dòng)模式(2）混合驅(qū)動(dòng)模式(3）巡航模式(4）減速和制動(dòng)模塊項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 4.并聯(lián)混合動(dòng)力汽車（PHEV）動(dòng)力總成系統(tǒng)按照發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間的機(jī)電動(dòng)力耦

15、合方式劃分，PHEV動(dòng)力總成系統(tǒng)可分為分散動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和集中動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車整車控制系統(tǒng)框圖如下圖3-2所示，它包括了整車控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、電機(jī)控制器和機(jī)械制動(dòng)控制器。項(xiàng)目3 混合動(dòng)力汽車的能量控制系統(tǒng) 1）基線控制在基線控制中，電機(jī)在以下幾種情況下工作：（1） V Vmin，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛； （2） TvehTtqeng，電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力對車輛動(dòng)力要求進(jìn)行補(bǔ)償； （3）制動(dòng)或減速時(shí)，電機(jī)反拖給電池充電； （4） SOC10C）放電、充電；（2）短時(shí)間的大電流(5C)充電、放電；（3）SOC保持在50%左右，波動(dòng)在20%至50%。為了確保電動(dòng)車合理的行駛性能，對其能源

16、系統(tǒng)有如下要求：高比能量(確保電動(dòng)車達(dá)到合理的行駛里程)；高比功率(確保加速和爬坡性能)；壽命長，免維護(hù)；成本低；充電快，效率高(提高車輛的使用效率和接受制動(dòng)回輸功率的能力)；尺寸小；安全性好。2.HEV電池的發(fā)展如下表4-1所示是目前已經(jīng)開發(fā)的電動(dòng)車用大型蓄電池的現(xiàn)狀項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) （1）鉛酸蓄電池階段鉛酸蓄電池的應(yīng)用歷史最長，也是最成熟、成本售價(jià)最低廉的蓄電池。型號(hào)Pb-acidNi-CdNi-FeNi-ZnNi-MHNa-SLi-ion比能量/（Wh/kg）3555577060-70100100功率/（W/kg）130170130180170150300循環(huán)壽命/次400-

17、600500+800-1000200-3001000+3501200優(yōu)點(diǎn)廉價(jià)，可靠性高比能量較高，壽命長比能量較高，壽命長比能量較高，壽命長比能量較高，壽命長比能量高比能量高，電壓高缺點(diǎn)比能量低，耐過充放性差高溫充電性差經(jīng)常補(bǔ)水，售價(jià)高，充電效率低售價(jià)高，充電效率低售價(jià)高，充電效率低高溫工作不穩(wěn)定售價(jià)高，安全性問題現(xiàn)狀部分達(dá)使用化部分達(dá)使用化實(shí)用實(shí)驗(yàn)中實(shí)用實(shí)驗(yàn)中實(shí)用實(shí)驗(yàn)中實(shí)用實(shí)驗(yàn)中實(shí)用實(shí)驗(yàn)中項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) （2）鎳氫電池階段氫鎳電池是人們看好的第二代蓄電池之一它將逐漸取代鎳鎘電池和鉛酸蓄電池。（3）鎳鋅電池階段新型密封鎳鋅電池具有高比能量、高比功率和大電流放電的優(yōu)勢，這使得它能夠

18、滿足電動(dòng)車輛在一次充電里程、爬坡和加速等方面對能量的需求。（4）鋰蓄電池階段鋰蓄電池可分為鋰離子蓄電池和鋰分子(高聚合物)蓄電池兩種。（5）燃料蓄電池階段燃料蓄電池是人們正在努力開發(fā)的一種蓄電池，具有代表性的燃料蓄電池有目前加拿大Ballard動(dòng)力系統(tǒng)公司推出的功率最大的MK900燃料蓄電池組。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 4.結(jié)構(gòu)要求1）動(dòng)力蓄電池動(dòng)力蓄電池的絕緣電阻、爬電距離的要求應(yīng)符合GB/T18384.1的要求。應(yīng)保證車輛的任何地方不得有安裝在車輛上的動(dòng)力蓄電池產(chǎn)生的危險(xiǎn)氣體聚集。動(dòng)力蓄電池艙應(yīng)盡可能與乘客艙隔開。在發(fā)生意外事故或其他故障條件下，動(dòng)力蓄電池可能會(huì)釋放出較多的有害物質(zhì)，此

19、時(shí)應(yīng)使其危險(xiǎn)降到最低限度，尤其要注意乘客艙。動(dòng)力蓄電池和動(dòng)力電路系統(tǒng)應(yīng)通過斷路器和熔斷器進(jìn)行保護(hù)。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 動(dòng)力蓄電池類型應(yīng)清晰可見地注明動(dòng)力蓄電池的化學(xué)類型以便識(shí)別。2）觸電防護(hù)要求（1）防止與動(dòng)力電路系統(tǒng)中帶電部件直接接觸非高電壓動(dòng)力電路系統(tǒng)本標(biāo)準(zhǔn)不做要求。高電壓動(dòng)力電路系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求：車輛不得含有暴露的導(dǎo)線、接線端、連接單元。在乘客艙及行李箱中，帶電部件在任何情況下都應(yīng)由至少能提供IPXXD防護(hù)等級(jí)的殼體來防護(hù)。發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的帶電部件應(yīng)設(shè)計(jì)為只有在有意接近的情況下，才有可能接觸到。打開機(jī)蓋后，與系統(tǒng)連接的部件應(yīng)具有IPXXB防護(hù)等級(jí)。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 車

20、輛其他地方的帶電部件，應(yīng)提供IPXXB防護(hù)等級(jí)。車輛標(biāo)志a.動(dòng)力蓄電池包及容易接觸的帶電部件的防護(hù)罩等應(yīng)清楚地標(biāo)注圖1規(guī)定的標(biāo)志，標(biāo)志應(yīng)清晰牢固。b.高電壓配線線皮應(yīng)統(tǒng)一由橙色和/或橙色套管構(gòu)成。（2）防止與動(dòng)力電路系統(tǒng)中外露可導(dǎo)電部件的間接接觸非高電壓動(dòng)力電路系統(tǒng)本標(biāo)準(zhǔn)不做要求。高電壓動(dòng)力電路系統(tǒng)需滿足下列要求：所有電氣的設(shè)計(jì)、安裝應(yīng)避免相互摩擦，防止絕緣失效。應(yīng)通過絕緣的方法來防止間接接觸，并且使車載的外露可導(dǎo)電部件電聯(lián)接在一起，達(dá)到電位均衡。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 絕緣電阻混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的高電壓電路系統(tǒng)和電平臺(tái)應(yīng)絕緣，絕緣電阻值的要求應(yīng)符合GB/T18384.32001中6.2.

21、2的規(guī)定。電位均衡電位均衡應(yīng)符合GB/T18384.32001中6.4的規(guī)定。3）動(dòng)力電路系統(tǒng)和燃料供給系統(tǒng)（1）燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安裝位置及管路應(yīng)避開溫度較高的熱源以及動(dòng)力電路系統(tǒng)等可能產(chǎn)生電弧的地方，尤其不能在一個(gè)密閉的空間內(nèi)。（2）動(dòng)力電路系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安裝位置及線路、管路走向應(yīng)保證兩個(gè)系統(tǒng)具有安全距離或保證有效隔離。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) （3）車輛在各種使用條件下，供油管路與其接頭不允許有泄漏。一旦發(fā)生燃油泄漏時(shí)，設(shè)計(jì)上應(yīng)保證絕不允許流到動(dòng)力蓄電池和高電壓電路系統(tǒng)。（4）對于使用汽/柴油之外燃料的車輛，燃料供給系統(tǒng)須滿足其相應(yīng)燃料車輛標(biāo)準(zhǔn)的安全要求。4）車輛碰撞的特殊要求

22、（1）按照國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行相關(guān)的碰撞試驗(yàn)，滿足相關(guān)的要求，以及下列要求。（2）乘員保護(hù)進(jìn)行碰撞試驗(yàn)時(shí)應(yīng)滿足下列要求如果車載儲(chǔ)能裝置安裝在乘客艙的外部，進(jìn)行碰撞試驗(yàn)中和試驗(yàn)后，動(dòng)力蓄電池包及其部件(動(dòng)力蓄電池、蓄電池模塊、電解液)不得穿入乘客艙內(nèi)。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 如果車載儲(chǔ)能裝置安裝在乘客艙內(nèi)，車載儲(chǔ)能裝置的任何移動(dòng)應(yīng)確保乘客的安全。進(jìn)行碰撞試驗(yàn)中和試驗(yàn)后均不能有電解液進(jìn)入乘客艙。進(jìn)行碰撞試驗(yàn)中和試驗(yàn)后儲(chǔ)能裝置不能出現(xiàn)爆炸、著火。（3）第三方保護(hù)進(jìn)行碰撞試驗(yàn)時(shí)，動(dòng)力蓄電池包及其部件（動(dòng)力蓄電池、蓄電池模塊、電解液）或超級(jí)電容器等儲(chǔ)能裝置不能由于碰撞而從車上甩出。（4）防止短

23、路進(jìn)行碰撞試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)防止造成動(dòng)力電路的短路。（5）絕緣電阻的測量碰撞試驗(yàn)結(jié)束后，按照GB/T18384.32001中6.2.2的要求(不需進(jìn)行準(zhǔn)備階段)進(jìn)行絕緣電阻的測量，并滿足絕緣電阻的要求。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 5）翻車時(shí)車載儲(chǔ)能裝置的安全要求翻車時(shí)車載儲(chǔ)能裝置應(yīng)滿足上述要求，同時(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)客車的儲(chǔ)能裝置應(yīng)滿足GB/T17578的要求6）防水要求應(yīng)通過一個(gè)絕緣電阻值監(jiān)測系統(tǒng)提供防水監(jiān)控，或通過遮蔽電壓設(shè)備(非高電壓部件本標(biāo)準(zhǔn)不做要求)防止其暴露在水中或依靠其他方式。5.功能安全要求1）起動(dòng)程序2）行駛和停車3)手動(dòng)開關(guān)應(yīng)配備一個(gè)手動(dòng)開關(guān)來斷開車載動(dòng)力電源(例如：動(dòng)力蓄電池)。當(dāng)車

24、輛因維修保養(yǎng)或故障，不能確保高壓系統(tǒng)絕緣時(shí)，該開關(guān)能夠切斷高壓動(dòng)力電路系統(tǒng)。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 4)電磁兼容性車輛應(yīng)滿足GB/T18387及GB14023、GBl8655、GB/T17619的要求。5）故障防護(hù)6）用戶使用手冊在用戶使用手冊中應(yīng)特別注明混合動(dòng)力汽車獨(dú)特的方面。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 任務(wù)13 鋰離子電池的工作原理和技術(shù)難題1.鋰離子電池概述鋰離子電池發(fā)展歷史：1973年，氟化碳鋰原電池在日本松下電器公司實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，商品化鋰電池面世。1978年，日本三洋公司的鋰/二氧化錳電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。1991年6月，日本索尼公司將液態(tài)電解液鋰離子電池成功實(shí)現(xiàn)了商品化。自此之后，鋰離

25、子電池在便攜式電源領(lǐng)域的市場份額不斷擴(kuò)展。國內(nèi)鋰離子動(dòng)力電池發(fā)展：我國鋰離子動(dòng)力電池研制始于二十世紀(jì)，起步較晚。但自2000年以來，隨著我國投入十多億資金用于支持發(fā)展電動(dòng)車和相關(guān)電池技術(shù)，國內(nèi)鋰電技術(shù)有了很大進(jìn)步。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 2.鋰離子動(dòng)力電池工作原理鋰離子電池的結(jié)構(gòu)是由可“嵌入”鋰離子的正極和可“釋放”鋰離子的負(fù)極構(gòu)成。中間是電解質(zhì)，把正極與負(fù)極隔開，鋰離子可以通過而電子不能通過。如下圖4-1所示。充電時(shí)，正極中的鋰原子電離成鋰離子和電子。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 3.鋰離子動(dòng)力電池特點(diǎn)（1）單體電池工作電壓高達(dá)3.7V，是鎳鎘電池,鎳氫電池的3倍，鉛酸電池的近2倍（2

26、）重量輕，比能量大，高達(dá)150Wh/Kg（3）體積小，高達(dá)到400Wh/L，體積是鉛酸電池的二分之一到三分之一（4）循環(huán)壽命長，循環(huán)次數(shù)可達(dá)1000次（5）自放電率低，每月不到5%（6）允許工作溫度范圍寬，低溫性能好（7）無記憶效應(yīng)（8）特別適合用于動(dòng)力電池（9）無污染（10）存在安全隱患項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 任務(wù)14 電池充電及發(fā)熱控制在了解混合動(dòng)力汽車的充電技術(shù)之前我們有必要了解關(guān)于傳統(tǒng)的混合動(dòng)力車輛和插電式混合動(dòng)力車輛的聯(lián)系和區(qū)別。傳統(tǒng)的混合動(dòng)力車輛由于能量密度較低（動(dòng)力電池容量一般低于1.5kWh），因而不需要外接充電，僅籍由剎車時(shí)回收動(dòng)能為動(dòng)力蓄電池充電或利用車輛在低速行駛時(shí)

27、發(fā)動(dòng)機(jī)的多余功率通過發(fā)電機(jī)（電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）為動(dòng)力電池充電。插電式混合動(dòng)力可以行駛在純電動(dòng)模式下，也能行駛在發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)共同工作的混合動(dòng)力模式下。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 1.動(dòng)力電池充電方式簡介1）傳統(tǒng)方式恒流充電階段電池的充電容量呈線性迅速增長，很大程度上節(jié)省了充電時(shí)間，由于動(dòng)力電池極化電壓的存在，恒流階段不可能將動(dòng)力電池充滿，需要CV充電階段進(jìn)行補(bǔ)充充電，使電池充滿。2）脈沖充電方法脈沖充電方法被廣泛認(rèn)為是一種快速高效的充電方法，脈沖參數(shù)的不同對電池性能的影響也不同，脈沖頻率宜采用鋰離子電池阻抗最小時(shí)的頻率，從而使阻抗引起的損失最小，提高充電效率。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 3）多

28、階段恒流充電多階段恒流充電是研究較多的方法，是將動(dòng)力電池整個(gè)SOC階段分成若干階段，每個(gè)階段都采用恒流充電，為了保證電池充滿，多階段恒流后經(jīng)常還有一個(gè)恒壓充電階段。4)急充電急充電是一種超快的鋰離子電池充電算法。它對接近于完全放電狀態(tài)的電池先進(jìn)行5min的4.2V或4.3V恒壓大電流充電，然后轉(zhuǎn)入CCCV階段。一個(gè)完全放電狀態(tài)下的電池能夠在5分鐘內(nèi)充到電池額定容量的三分之一。2.動(dòng)力電池充電發(fā)熱電池發(fā)熱有兩種情況，一種是放電發(fā)熱，另一種是充電發(fā)熱。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 1）放電發(fā)熱放電發(fā)熱的原因主要有：放電過快，有可能是電池容量小，放電電流長時(shí)間超過0.5C。2）充電發(fā)熱充電過程中發(fā)熱

29、，可能的故障原因有：（1）電池自身問題，電池的衰老，內(nèi)阻變大，電解液干涸，內(nèi)部有短路等造成發(fā)熱。（2）充電器問題，一般的充電器沒有脈沖功能，更沒有負(fù)脈沖消除極化功能，這類充電器通常不能在充電后期恒壓，以至造成電池電壓超過允許值，從而導(dǎo)致電池大量析氣、失水、發(fā)熱。項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 任務(wù)15 電池安全及故障診斷技術(shù)1.常見電池安全問題1）電芯會(huì)不會(huì)起火爆炸2）會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電擊事故3）能不能經(jīng)受各種惡劣的環(huán)境4）能不能經(jīng)受各種濫用5）電池管理系統(tǒng)失效了怎么辦2.故障診斷的基本概念 現(xiàn)代汽車的故障診斷技術(shù)有下面三個(gè)特征：（1）網(wǎng)絡(luò)化的故障診斷方式（2）多樣化的故障分析手段（3）現(xiàn)代化的故障診

30、斷設(shè)備項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) （2）基于非模型的故障診斷理論與方法，比如信號(hào)空間特征、模態(tài)與信息處理方法的診斷理論與方法。實(shí)現(xiàn)自主保障的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就是故障預(yù)測與健康管理技術(shù)（Prognosticsand Health Management，PHM），故障預(yù)測與健康管理技術(shù)主要是通過采集先進(jìn)傳感器的信息，并借助各種算法與智能模型（如模糊邏輯等）來監(jiān)控、預(yù)測與管理整車的運(yùn)行狀態(tài)，它主要包括以下的主要功能：故障檢測；故障隔離；故障預(yù)測；殘余使用壽命預(yù)計(jì)；部件壽命跟蹤；性能降級(jí)趨勢跟蹤；項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 故障選擇性報(bào)告（即只通知立即需要駕駛員知道的信息，將其余信息通報(bào)給維修人員）；

31、輔助決策和資源管理；信息融合和推理機(jī)；信息管理（即將準(zhǔn)確的信息在準(zhǔn)確的時(shí)間通報(bào)給準(zhǔn)確的人員）。3.故障診斷與健康管理技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用基于研究實(shí)例發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外學(xué)者在對混合動(dòng)力汽車零部件、子系統(tǒng)的故障診斷的過程中，研究的重點(diǎn)主要是集中在以下三個(gè)方面：1）故障定義，即利用因果法或者故障樹分析的方法，分析故障現(xiàn)象和故障原因之間的關(guān)系，從而得到需要考察的故障原因；項(xiàng)目4 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 2）故障模擬，即通過建立系統(tǒng)的控制仿真的模型，或者仿真?zhèn)鞲衅鞯墓收闲盘?hào)模型，定量地反映出系統(tǒng)的故障特征；3）故障分離，即通過采用合理的數(shù)據(jù)處理的方法，對故障條件下的故障特征進(jìn)行模式識(shí)別，從而為故障診斷提供基礎(chǔ)。

32、項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 任務(wù)16 控制器及CPU的選擇1.整車控制器1）概述整車控制器是混合動(dòng)力汽車的核心控制部件，它可以根據(jù)加速踏板位置、檔位、制動(dòng)踏板位置等駕駛員的操作和蓄電池的荷電狀態(tài)計(jì)算出運(yùn)行所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)輸出功率和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，從而來協(xié)調(diào)各個(gè)動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)，保障電動(dòng)汽車的正常行駛，此外可通過行車充電和制動(dòng)能量回收等實(shí)現(xiàn)較高的能量效率，因此整車控制器的設(shè)計(jì)直接影響著汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和其它性能。項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 2）整車控制器的功能 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車整車控制器需要實(shí)現(xiàn)的功能有以下幾點(diǎn)： （1）識(shí)別駕駛員意圖 （2）車輛動(dòng)力分配 （3）

33、制動(dòng)能量回收控制 （4）故障診斷 （5）控制儀表顯示 （6）保障行車安全3）整車控制器的硬件架構(gòu)混合動(dòng)力汽車的整車控制器硬件組成主要由印刷電路板、線束插座、殼體以及固定螺絲等組成。 項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 整車控制器：不同公司生產(chǎn)的整車控制器結(jié)構(gòu)上有所差異，但硬件電路的組成原理是基本相同的，其中最為復(fù)雜的是印刷電路板部分。典型的整車控制器硬件系統(tǒng)組成主要包括：微控制器、存儲(chǔ)模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊以及通訊接口等項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 4）整車控制器的軟件架構(gòu)（1）軟件開發(fā)車用控制器軟件的開發(fā)屬于嵌人式開發(fā),由于嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),車用控制器開發(fā)就是一個(gè)多學(xué)科人才

34、合作的結(jié)果。（2）軟件架構(gòu)嵌入式軟件架構(gòu)從簡單到復(fù)雜可分為中斷驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng)。（3）Autosar軟件系統(tǒng)介紹Autosar是Automotive Open Systems Architecture的縮寫，即汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)，它定義了一套支持分布式的、功能驅(qū)動(dòng)的汽車電子軟件開發(fā)方法和電子控制單元上的軟件架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化方案。項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 2.CPU的選擇1)DSP技術(shù) DSP(DigitalSignalProcessing)技術(shù)，也稱為數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，是將一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器應(yīng)用于各種信號(hào)處理上，并通過各種信號(hào)處理算法，滿足系統(tǒng)的控制要求的技術(shù)。

35、DSP系統(tǒng)具有很多優(yōu)勢：靈活性高，僅僅通過數(shù)字處理軟件的修改可以改變應(yīng)用場合和處理方法。精度高，其精度僅與A/D的位數(shù)和計(jì)算機(jī)字長、算法有關(guān)，其數(shù)據(jù)的處理不受數(shù)字部分的元件精度的影響?？煽啃院涂芍貜?fù)性好，受環(huán)境溫度、電磁場等干擾的影響比較小。系統(tǒng)集成度高和性價(jià)比高。由于動(dòng)力總成控制器要在車輛運(yùn)行過程中，檢測車輛運(yùn)行狀態(tài)并實(shí)時(shí)決策，因此對CPU的指令周期也要求很高。 項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 2)飛思卡爾飛思卡爾有著30多年汽車電子的領(lǐng)導(dǎo)地位，是全球領(lǐng)先的汽車工業(yè)半導(dǎo)體供應(yīng)商。3)單片機(jī)單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)

36、器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 任務(wù)17 CAN總線在混合動(dòng)力汽車上的應(yīng)用1.CAN總線簡介及其特點(diǎn)CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的簡稱，是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維，通信速率最高可達(dá)1Mbps。并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO 11898），是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總

37、線之一。2）CAN總線特點(diǎn)（1）使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制（2）可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信（3）結(jié)構(gòu)簡單（4）傳輸距離遠(yuǎn)和傳輸速率快項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 2. CAN總線通信原理 1)CAN總線協(xié)議CAN總線協(xié)議是一種非破壞性的通過競爭進(jìn)行總線仲裁的協(xié)議。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)要求占用總線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，CAN總線協(xié)議控制器根據(jù)標(biāo)識(shí)碼大小對總線進(jìn)行仲裁，標(biāo)識(shí)碼較小的信息具有較高的總線占用優(yōu)先級(jí)。當(dāng)在1條總線上有2種不同格式但有相同標(biāo)識(shí)碼(BID)的信息進(jìn)行競爭時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)格式幀比擴(kuò)展格式幀的優(yōu)先級(jí)高。2）CAN總線系統(tǒng)的組成CAN數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)由電控單元（ECU）、雙絞傳輸線和終端電阻組成

38、，它的結(jié)構(gòu)如圖： 項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 電控單元： CAN總線連接到電控單元（ECU）又稱為CAN總線上的節(jié)點(diǎn)。理論上CAN總線可以連接無窮多個(gè)節(jié)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中往往與線路的長短有關(guān)，線路越長傳輸?shù)乃俾示蜁?huì)越低，一般車載CAN總線的節(jié)點(diǎn)數(shù)可以達(dá)到數(shù)百的。電控單元1（ECU）電控單元2（ECU）電控單元3（ECU）電控單元4（ECU）120終端電阻雙絞傳輸線項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 3. CAN總線的分類 美國汽車工程師協(xié)會(huì)(SAE)車輛網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為A,B,C三類: A類:面向傳感器/執(zhí)行器的低速網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常只有1-IOKb/s。主

39、要應(yīng)用于電動(dòng)門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制。 B類:面向獨(dú)立模塊間數(shù)據(jù)共享的中速網(wǎng)絡(luò)，位速率一般為10-100 Kb/s。主要應(yīng)用于電子車輛信息中心、故障診斷。C類:面向高速、實(shí)時(shí)閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達(dá)1 Mb/s，主要用于懸架控制、牽引控制、先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制、ABS等系統(tǒng)。 項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 4.CAN總線在混合動(dòng)力汽車上的應(yīng)用混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有多種需相互作用卻又相對獨(dú)立的部件，并且車載環(huán)境比較惡劣，有很強(qiáng)的干擾，模擬信號(hào)的可靠性不高。圖中CAN總線混合動(dòng)力控制系統(tǒng)，包括控制器、四路CAN總線、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、信號(hào)輸入模塊、顯示儀表、電池管理系統(tǒng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)E

40、CU。 項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 任務(wù)18 混合動(dòng)力汽車整車控制策略1.整車控制策略的研究現(xiàn)狀混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)基本可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式3種，對并聯(lián)型和串聯(lián)型混合動(dòng)力汽車控制策略研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析?；炻?lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)合了串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使得能量流動(dòng)的控制和能量消耗的優(yōu)化具有更大的靈活性和可能性，并對混聯(lián)式結(jié)構(gòu)的幾種控制方案進(jìn)行了分析?？刂撇呗圆粌H僅要實(shí)現(xiàn)整車最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性，而且還要兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)排放、蓄電池壽命、駕駛性能、各部件可靠性及整車成本等多方面要求，并針對混合動(dòng)力汽車各部件的特性和汽車的運(yùn)行工況，使發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、蓄電池和傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳匹配。項(xiàng)目5

41、混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 2.整車控制策略在混合動(dòng)力汽車各部件的配置確定下來之后，如何優(yōu)化控制策略是實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車低油耗、低排放目標(biāo)的關(guān)鍵所在。在滿足汽車的動(dòng)力性和其他基本技術(shù)性能以及成本等要求的前提下，針對各部件的特性及汽車的運(yùn)行工況，控制策略要實(shí)現(xiàn)能量在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)之間能有效而合理地分配，使整車系統(tǒng)效率達(dá)到最高，獲得整車最大的燃油經(jīng)濟(jì)性、最低的排放以及平穩(wěn)的駕駛性能。1)串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略（1）恒溫器控制模式當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)(SOC)降到設(shè)定的低門限值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，在最低油耗或排放點(diǎn)按恒功率輸出，一部分功率用于滿足車輪驅(qū)動(dòng)功率要求，另一部分功率向蓄電池充電。項(xiàng)目5 混合動(dòng)

42、力汽車的整車控制系統(tǒng) （2）功率跟蹤式控制模式 這種控制策略根據(jù)電池的SOC和負(fù)荷確定發(fā)動(dòng)機(jī)的開關(guān)狀態(tài)和輸出功率的大小，目的是滿足設(shè)備的功率需求。2）并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略目前仍不成熟，需要進(jìn)一步優(yōu)化。一般的控制策略通常是根據(jù)電池的SOC、駕駛員的加速踏板位置、車速和驅(qū)動(dòng)輪的平均功率等參數(shù)，按照一定的規(guī)則使發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，以滿足驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力矩的要求。（1）以車速為主要參數(shù)的控制策略它利用車速大小作為控制的依據(jù)。當(dāng)汽車車速低于所設(shè)定的車速時(shí)，由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輪；當(dāng)車速高于所設(shè)定的車速時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止驅(qū)動(dòng)，而由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪；當(dāng)車輪負(fù)荷比較大時(shí)，則由

43、發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)車輪。項(xiàng)目5 混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) （2）以功率為主要參數(shù)的控制策略當(dāng)車輪平均功率低于某設(shè)定值時(shí)，汽車由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)車輪平均功率高于該設(shè)定值時(shí)，此時(shí)有利于發(fā)動(dòng)機(jī)有效工作，因而發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)則停止運(yùn)行。（4）以成本和燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的控制策略采用以成本和燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的控制策略的混合動(dòng)力汽車裝備了小功率電動(dòng)機(jī)和小容量的蓄電池組，使蓄電池組的成本和質(zhì)量減少到最小程度。這種汽車在加速時(shí)的控制策略有以下幾種模式：當(dāng)汽車原地起步時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車起步或者由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車起步，然后在汽車的速度增加到一定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，提供加速所需的補(bǔ)充動(dòng)力。 項(xiàng)目5

44、混合動(dòng)力汽車的整車控制系統(tǒng) 當(dāng)汽車快速起步或急加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)聯(lián)合向車輪提供驅(qū)動(dòng)功率。 （5）電力輔助控制策略電力輔助控制策略將電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)中的靈活因素，根據(jù)汽車工況對發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率進(jìn)行“削峰填谷”，從而優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。3）混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略（1）發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作點(diǎn)模式（2）發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線模式 （3）瞬時(shí)優(yōu)化模式（4）全局優(yōu)化模式 項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 任務(wù)19 混合動(dòng)力控制系統(tǒng)的檢修1.混合動(dòng)力控制系統(tǒng)的簡介1）混合動(dòng)力控制系統(tǒng)主要部件位置項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 混合動(dòng)力控制系統(tǒng)主要部件設(shè)置圖：混合動(dòng)力汽車的控制系統(tǒng)相對傳統(tǒng)汽車的控制系統(tǒng)復(fù)雜了很多，其主要有幾

45、大總成：帶電動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)總成、帶轉(zhuǎn)換器的變頻器總成、變速驅(qū)動(dòng)橋總成等。其他控制部分的按鍵也都集成在了控制儀表盤上。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 2）混合動(dòng)力控制系統(tǒng)電路常見的汽車電路主要是由電源、啟動(dòng)、點(diǎn)火、照明、信號(hào)、儀表與顯示、電子控制及輔助設(shè)備等組成?；旌蟿?dòng)力汽車的控制電路需要涉及的方面更多，前文中介紹的CAN總線系統(tǒng)在混合動(dòng)力汽車中運(yùn)用，一定程度簡化了控制電路。混合動(dòng)力控制系統(tǒng)電路如下圖所示：項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 2.混合動(dòng)力控制系統(tǒng)的檢查1）檢查變頻器在檢查轉(zhuǎn)換器和變頻器之前要先檢查DTC（Diagnost

46、ic Trouble Code），并進(jìn)行相應(yīng)的故障排除。具體操作步驟如下：（1）關(guān)閉電源開關(guān)；（2）拆下檢修塞；（3）拆下變頻器蓋；（4）如圖所示，將連接端子A和B斷開；（5）打開電源開關(guān)（IG位置）；（6）用電壓表測量電壓，同時(shí)，用歐姆表測量電阻。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 2)檢查轉(zhuǎn)換器要戴絕緣手套。如果HV系統(tǒng)的警告燈、主警告燈(如圖6-4所示 )和充電警告燈(如圖6-5所示)同時(shí)點(diǎn)亮，則檢查DTC并進(jìn)行相應(yīng)的故障排除。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 （1）檢查運(yùn)行情況輔助蓄電池端子的電壓標(biāo)準(zhǔn)見表：提示:“READY”燈亮?xí)r，轉(zhuǎn)換器輸出電壓。熄滅時(shí)，輔助蓄電池輸出電壓。（2）檢查輸出電流READ

47、Y燈電壓/VON14OFF12項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 從變頻器上斷開MG 1和MG2電線。在如圖6-7所示位置，安裝電壓表和交流/直流200A的探針。將MG1和MG2電線連接到變頻器。在“READY”燈亮的條件下，依次操作12V的電氣設(shè)備，然后測量輸出電流。標(biāo)準(zhǔn)：大約80A或者更小。如果輸出電流為0A或者大于80A，則檢查輸入/輸出信號(hào)。（3）檢查輸入/輸出信號(hào)項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 按照圖6-7所示，斷開連接器。用電壓表測量車身接地與車輛側(cè)線束連接器的端子間的電壓。標(biāo)準(zhǔn)：與輔助蓄電池端子電壓相同。如圖6-8所示，斷開連接器。打開電源開關(guān)（IG位置）用電壓表和歐姆表測量車輛線束側(cè)連接器端子

48、間的電壓和電阻，連接器端子如圖6-9所示，電壓和電阻的標(biāo)準(zhǔn)見表6-2中，如果測量結(jié)果不符合標(biāo)準(zhǔn)值，則要及時(shí)更換帶變頻器的轉(zhuǎn)換器總成。測試儀連接規(guī)定條件端子5-車身接地（IGCT-車身接地）8-16V端子3-車身接地（S-車身接地）與輔助蓄電池端子電壓相同端子1-車身接地（S-車身接地）120-140項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 3）檢查速度傳感器速度傳感器如圖6-10所示：檢查先拆下速度傳感器或者斷開電源的連接。用歐姆表測量端子間的電阻，連接器如圖6-11、6-12所示。將測量所得的電阻數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)表規(guī)定的電阻數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，速度傳感器的標(biāo)準(zhǔn)電阻值見表6-3所示。如果不符合標(biāo)準(zhǔn)值，則更換混合動(dòng)力車輛變

49、速驅(qū)動(dòng)橋總成。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 測試儀連接規(guī)定條件A1-A4（GCS-GCSG）12.6-16.8A2-A5（GSN-GSNG）12.6-16.8A3-A6（GRF-GRFG）7.65-10.2B1-B4（MRF-MFRG）7.65-10.2B2-B5（MSN-MSNG）12.6-16.8B3-B6（MCS-MCSG）12.6-16.8上述所有端子-變速驅(qū)動(dòng)橋10K或更大項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 4）檢查溫度傳感器從檢測對象方面講，溫度傳感器包括發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器和排氣溫度傳感器。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器(ECT)用來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸

50、送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 進(jìn)氣溫度傳感器(IAT)進(jìn)氣溫度傳感器(IAT)用來檢測進(jìn)氣溫度，并將進(jìn)氣溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊排氣溫度傳感器 排氣溫度傳感器用來檢測再循環(huán)廢氣的溫度，用以判斷廢氣再循環(huán)系統(tǒng)工作是否正常。檢查：就車檢測單件測試用歐姆表測量端子間的電阻，端子如圖6-15所示，端子間的電阻隨傳感器溫度變化如圖6-16所示，端子間的電阻標(biāo)準(zhǔn)見表6-4所示。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 測試儀連接規(guī)定條件C1-C4(MMT-MMTG)10（50OF）時(shí)87.3-110.5K40（104OF）時(shí)23.8-28.5KC3-C6(OMT-OMTG)10（50OF）時(shí)

51、87.3-110.5K40（104OF）時(shí)23.8-28.5K上述所有端子-變速驅(qū)動(dòng)橋10 K或更大項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 5）檢查加速踏板位置打開電源開關(guān)(在IG位置)用電壓表測量，加速踏板位置端子間電壓傳感器標(biāo)準(zhǔn)值如圖6-17中的連接器B和表6-5所示。如果測量實(shí)際值不符合標(biāo)準(zhǔn)值，則更換加速踏板連桿總成。端 子測 量 條 件規(guī) 定 條 件B25-B27(VCP1-EP1)正常4.5-5.5VB26-B27(VPA1-EP1)不要踩下加速踏板0.5-1.1VB26-B27(VPA1-EP1)逐漸踩下加速踏板電壓緩慢升高B26-B27(VPA1-EP1)完全踩下加速踏板2.6-4.5VB33

52、-B35(VCP2-EP2)正常4.5-5.5VB34-B35(VPA2-EP2)不要踩下加速踏板1.2-2.0VB34-B35(VPA2-EP2)逐漸踩下加速踏板電壓緩慢升高B34-B35(VPA2-EP2)完全踩下加速踏板3.4-5.3V項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 3.混合動(dòng)力控制系統(tǒng)的故障診斷1）故障診斷的步驟 步驟1：將車輛開進(jìn)故障檢測車間。 步驟2：認(rèn)真分析客戶所述故障情況。 步驟3：將智能測試儀（如圖6-18所示）連接到DLC3(數(shù)據(jù)鏈路連接器)，如果測試儀顯示通信故障，則要檢查DLC3。 步驟4：檢查并記錄DTC和定格數(shù)據(jù)。如果輸出與CAN通信系統(tǒng)有關(guān)的故障的DTC，則首先檢查CA

53、N通信系統(tǒng)有無故障，并進(jìn)行故障維修。 步驟5：清除DTC。 步驟6：故障狀況確認(rèn)。若故障未出現(xiàn)，進(jìn)行步驟7。若故障出現(xiàn)，進(jìn)行步驟8。 步驟7：故障癥狀模擬。 步驟8：檢查DTC。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 步驟9：查DTC表。 步驟10：電路檢查。 步驟11：故障識(shí)別。 步驟12：調(diào)整或修理。 步驟13：確認(rèn)故障試驗(yàn)。 步驟14：結(jié)束診斷。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 2）故障自診斷系統(tǒng)HV控制ECU有自我診斷系統(tǒng)。如果不正當(dāng)操作混合動(dòng)力車輛控制系統(tǒng)或其他組件，ECU會(huì)檢測出故障，使組合儀表上的主警告燈點(diǎn)亮(圖6-19所示)，或者在復(fù)式顯示器上其他燈點(diǎn)亮，如HV系統(tǒng)警告燈、蓄電池警告燈或放電警告燈(

54、圖6-20所示)。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 將智能測試儀連接到車輛的數(shù)據(jù)鏈路連接器3(DLC3)上(圖6-22所示)，以便檢測DTC。智能測試儀還可以幫助清除DTC ,或者檢測定格數(shù)據(jù)和不同類型的THS-II數(shù)據(jù)。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 （1）檢查DLC3數(shù)據(jù)鏈路連接器3（DLC3）如圖6-23所示，它的含義見表6-6所示。符號(hào)端子號(hào)名稱參考端子結(jié)果條件SIL7總線“+”連線5-信號(hào)接地產(chǎn)生脈沖通信過程中CG4底盤接線車身接地1或更小始終SG5信號(hào)接地車身接地1或更小始終BAT16蓄電池正極車身接地11-14V始終CANH6HIGH級(jí)CAN總線14-LOW CAN總線54-69電源開端OFF

55、CANH6HIGH級(jí)CAN總線16-蓄電池正極1M或更大電源開端OFFCANH6HIGH級(jí)CAN總線4-底盤接地1M或更大電源開端OFFCANH14LOW級(jí)CAN總線16-蓄電池正極1M或更大電源開端OFFCANH14LOW級(jí)CAN總線4-底盤接地1M或更大電源開端OFF項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 （2）檢查輔助電池測量輔助蓄電池電壓。電壓標(biāo)準(zhǔn)值：11-14V。檢查輔助蓄電池、熔斷絲、線束、連接器和接地。（3）檢查CHK ENG燈電源開關(guān)打開和“READY”燈關(guān)閉時(shí)，CHK ENG燈點(diǎn)亮。如果CHK ENG燈沒有點(diǎn)亮，則對CHK ENG燈電路進(jìn)行故障排除。 “READY”燈點(diǎn)亮?xí)r，CHK ENG

56、燈應(yīng)熄滅。如果CHK ENG燈一直亮，則診斷系統(tǒng)己在系統(tǒng)中檢測到故障或異常。（4）DTC檢查/清除檢查DTC(混合動(dòng)力控制)a.將智能測試儀連接主DLC3。b.打開電源開關(guān)(在IG位置)。項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 c.在系統(tǒng)選擇畫面中,進(jìn)入下列菜Powertrain/Hybrid Control/ DTC，如圖6-24所示。讀取控制系統(tǒng)的DTC。Function View System Bar HelpSystem SelectThe following vehicle profile was found Engine and ECT Hybrid Control HV Battery DTC

57、DateListViewActiveTestUtility項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 檢查定格數(shù)據(jù)和信息a.如果DTC出現(xiàn)，則選擇該DTC以顯示定格數(shù)據(jù)。b.在檢測DTC時(shí)讀取已儲(chǔ)存的定格數(shù)據(jù)。c.讀取信息。在含有INF代碼的詳細(xì)代碼中選擇詳細(xì)信息。如圖6-25所示，詳細(xì)代碼2含有INF代碼349。這種情況下，要選擇詳細(xì)信息2。Function View System Bar HelpHybrid Control/Freeze Frame DataP3138Collision sensor High InputParameterValueUnits Detail Code 1 Detail In

58、formation 1 Detail Code 2 Detail Information 2 Detail Code 3 Detail Information 3 Detail Code 4 Detail Information 4 DetailsExitDTCDateListViewActiveTestUtility項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 檢查DTC（總線檢查）a.在系統(tǒng)選擇畫面中選擇總線檢查。b.在總線檢查畫面中，選擇通信故障DTC(如圖6-26所示)來讀取通信故障DTC。Function View System Bar HelpBus Check Communication Bus C

59、heckDetect all ECUs Which are connectedto the Communication Bus Communication Malfunction DTCDiagnose DTCs which relate to the conmunication DTCDateListViewActiveTestUtility項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 檢查DTC(除混合動(dòng)力控制系統(tǒng)外) HV控制ECU和計(jì)算機(jī)保持相互通信，包括ECM蓄電池ECU、制動(dòng)防滑控制ECU、動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU和其他部分。清除DTCFunction View System Bar HelpSystem Se

60、lectThe following vehicle profile was found Engine and ECT Hybrid Control HV Battery DTCDateListViewActiveTestUtility項(xiàng)目6 混合動(dòng)力汽車檢修 4.混合動(dòng)力控制系統(tǒng)維修注意事項(xiàng)在檢修過程中(例如安裝拆卸零件、檢查、更換零件)，必須遵循下列步驟：1）對高壓系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)斷開電源2）使用絕緣手套注意事項(xiàng)3）線束和連接器的注意事項(xiàng)4）維修和檢查進(jìn)行過程中的其他注意事項(xiàng)開始工作前，一定要斷開電源。檢查、維修任何的高壓配線和零件時(shí)，必須戴絕緣手套。在對高壓系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)，用類似“高壓工作，