混合動力汽車結(jié)構(gòu)與檢修課件

專案1混合動力汽車概述混合動力汽車結(jié)構(gòu)與檢修專案2混合動力汽車分類及實例專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)專案4動力電池及其管理系統(tǒng)專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)專案6混合動力汽車檢修專案1混合動力汽車概述

任務(wù)1混合動力汽車的產(chǎn)生與發(fā)展廣義上說，混合動力汽車（HybridVehicle）是指車輛驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實際的車輛行駛狀態(tài)由單個驅(qū)動系統(tǒng)單獨或共同提供。（1）國內(nèi)混合動力汽車發(fā)展情況我國非常重視混合動力電動汽車的研究與開發(fā)，在“十五”期間，科技部組織國內(nèi)多家高校、科研機構(gòu)和企業(yè)進行聯(lián)合攻關(guān)，確立了“三縱三橫”的發(fā)展佈局。即以混合動力電動汽車（HEV）、純電動汽車（BEV）和燃料電池汽車（FCEV）為“三縱”，以動力控制系統(tǒng)、驅(qū)動控制系統(tǒng)和電池及其控制系統(tǒng)為“三橫”。專案1混合動力汽車概述

（2）國外混合動力汽車發(fā)展情況美國、日本和德國是主要的混合動力研發(fā)國家，掌握很多成熟先進的混合動力技術(shù)以及產(chǎn)品。美國福特、日產(chǎn)北美和Tesla公司在2009年獲得80億美元的貸款用於混合動力和純電動汽車的研發(fā)，同年又從奧巴馬政府的綠色新政獲得24億美元的支持。專案1混合動力汽車概述

任務(wù)2混合動力汽車的基本原理混合動力汽車的種類目前主要有3種，如下表所示：種類專案串聯(lián)式並聯(lián)式混聯(lián)式特點內(nèi)燃機與驅(qū)動橋無機械連接；驅(qū)動電機從蓄電池或內(nèi)燃機發(fā)電機組獲得電能；內(nèi)燃機發(fā)電機組和驅(qū)動電機（再生制動）均可為蓄電池充電。內(nèi)燃機、驅(qū)動電機與驅(qū)動橋之間機械連接。內(nèi)燃機、驅(qū)動電機與驅(qū)動橋之間機械連接；同時包含串聯(lián)式和並聯(lián)式的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單，無需離合器和複雜的變速器；內(nèi)燃機一直可以工作在最優(yōu)的區(qū)域；低速和低負荷工況，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)動電機可以驅(qū)動車輛並為蓄電池充電，可以不要單獨的發(fā)電機；車輛在任何負載時效率比傳統(tǒng)車輛高；可以使用傳統(tǒng)車輛的變速器；電池、驅(qū)動電機和內(nèi)燃機可以最小化。內(nèi)燃機可以與驅(qū)動橋脫開以單獨驅(qū)動發(fā)電機（串聯(lián)式）；內(nèi)燃機可以在近最優(yōu)的區(qū)域工作並驅(qū)動汽車；兼具並聯(lián)式和串聯(lián)式的優(yōu)點。缺點能量傳遞鏈長，效率低；高負荷工況時效率比傳統(tǒng)車輛低；需要非常大的蓄電池和電機。兩套驅(qū)動系統(tǒng)成本高?？刂蒲}雜。專案1混合動力汽車概述

以串聯(lián)混合動力電動汽車為例（如圖所示），介紹一下混合動力電動汽車的工作原理。

在車輛行駛之初，蓄電池處於電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)不需要工作；電池電量低60％時，輔助動力系統(tǒng)起動；當車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量；當車輛能量需求較小時，輔助動力系統(tǒng)為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時，還給蓄電池組進行充電。專案1混合動力汽車概述

任務(wù)3混合動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)混合動力系統(tǒng)的研發(fā)需要解決很多技術(shù)問題，比如控制策略的設(shè)計、內(nèi)燃機燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化、蓄電池的改進、傳動系統(tǒng)的匹配設(shè)計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）混合動力汽車控制策略其目的是為了達到以下四個主要目標：①最佳的燃油經(jīng)濟性②最低的排放③最低的系統(tǒng)成本④最好的驅(qū)動性能專案1混合動力汽車概述

（3）內(nèi)燃機與電機耦合功率分配比的最優(yōu)控制混合動力汽車發(fā)動機和電動機要相互配合工作，而根據(jù)運行工況控制它們適時啟動和關(guān)閉，並使發(fā)動機始終工作在低油耗區(qū)的整個控制過程十分複雜，因此需要用成熟可靠的動力複合裝置以及先進的檢測系統(tǒng)和控制策略實現(xiàn)功率的合理分配，以達到低油耗和良好的動力性目標。（4）蓄電池蓄電池是混合動力電動汽車發(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）其他技術(shù)電動機技術(shù)、轉(zhuǎn)矩合成技術(shù)和新材料應(yīng)用技術(shù)對於混合動力汽車系統(tǒng)也都起著舉足輕重的作用。專案2混合動力汽車的分類及實例

任務(wù)4串聯(lián)式混合動力汽車串聯(lián)式混合動力汽車一般由內(nèi)燃機直接帶動發(fā)電機發(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轉(zhuǎn)化為動能，最後通過變速機構(gòu)來驅(qū)動汽車。所謂串聯(lián)技術(shù)，需在傳統(tǒng)汽車上增加一個發(fā)電機(Generator)，電池（Battery），驅(qū)動電機(TractionMotor)，逆變器(Inverter)。（1）串聯(lián)式混合動力汽車的工作特點發(fā)動機啟動後持續(xù)工作在高效區(qū)，通過發(fā)電機給電池發(fā)電，而驅(qū)動電機作為整車的動力源驅(qū)動整車運行。（2）串聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)特點聯(lián)式混合動力是由發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電動機三大動力總成組成，發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電動機採用“串聯(lián)”的方式組成的驅(qū)動系統(tǒng)。專案2混合動力汽車的分類及實例

任務(wù)5並聯(lián)式混合動力汽車並聯(lián)式裝置的發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動汽車,發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。（1）並聯(lián)式混合動力汽車的工作特點並聯(lián)式混合動力汽車在實際的道路上運行十分複雜,主要包括:起步、加速、巡航、減速、制動、上坡、下坡、倒車、停車等。（2）並聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)特點並聯(lián)式混合動力有內(nèi)燃機和電機兩套驅(qū)動系統(tǒng)。它們可分開工作,也可一起協(xié)調(diào)工作,共同驅(qū)動。所以並聯(lián)式混合動力汽車可以在比較複雜的工況下使用,應(yīng)用範圍比較廣。專案2混合動力汽車的分類及實例

任務(wù)6混聯(lián)式混合動力汽車混聯(lián)式裝置包含了串聯(lián)式和並聯(lián)式的特點。動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)電機和電動機，根據(jù)助力裝置不同，它又分為發(fā)動機為主和電機為主兩種。專案2混合動力汽車的分類及實例

（1）混聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)特點1）將串聯(lián)式混合動力電動汽車和並聯(lián)式混合動力電動汽車相結(jié)合，具有兩者的優(yōu)點；2）與串聯(lián)式混合動力電動汽車相比，增加了機械動力的傳遞路線；3）與並聯(lián)式混合動力電動汽車相比，增加了電能的傳輸路線。（2）混聯(lián)式混合動力電動汽車的優(yōu)點1）三個動力總成比串聯(lián)式混合動力電動汽車三個動力總成的功率、品質(zhì)和體積小；2）有多種工作模式，節(jié)能最佳，有害氣體排放達到“超低污染”；3）發(fā)動機可直接驅(qū)動車輛，沒有機械能-電能-機械能的轉(zhuǎn)換過程，能量轉(zhuǎn)換的綜合效率比內(nèi)燃機汽車高；專案2混合動力汽車的分類及實例

任務(wù)7工程實例分析當純電動汽車還在舉步維艱時，混合動力汽車已經(jīng)大搖大擺地進入了各大4S店，並且成為不少消費者購車時的重要考量。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

任務(wù)8混合動力汽車的節(jié)能機理1.混合動力汽車的發(fā)動機和電動機以機械能疊加的方式驅(qū)動汽車發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路而上行駛時既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。雙軸結(jié)構(gòu)混合動力汽車，其發(fā)動機和電動機分別通過離合器與變速器相連。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

2.混合動力汽車節(jié)油機理混合動力汽車可通過下列途徑達到節(jié)油目的：選擇較小功率發(fā)動機；取消發(fā)動機怠速；控制發(fā)動機工作在高效區(qū)；發(fā)動機斷油；適當增大電池SOC（StateofCharge）窗口；回收再生制動能量。1）選擇較小功率發(fā)動機2）取消發(fā)動機怠速3）控制發(fā)動機工作在高效區(qū)4）發(fā)動機斷油控制5）適當增大電池SOC窗口專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

3.在發(fā)動機結(jié)構(gòu)方而所採取的措施1）採用高膨脹比的Atkinson迴圈發(fā)動機傳統(tǒng)發(fā)動機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，而增加壓縮比會導致汽油發(fā)動機產(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)動機在部分負荷時的進氣管真空度，減少泵氣的能量損失，提高發(fā)動機的經(jīng)濟性。3）改進結(jié)構(gòu)由於擁有兩套驅(qū)動系統(tǒng)，發(fā)動機的各個部件所受到的作用力較小，強度也較低，所以零部件的尺寸可以做得小一些。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

4.發(fā)動機的控制技術(shù)1）發(fā)動機的開-關(guān)控制在汽車停車和低速行使時，發(fā)動機能夠自動關(guān)閉；當汽車速度超過工檔速度時，發(fā)動機能夠自動啟動2）發(fā)動機穩(wěn)定運轉(zhuǎn)控制這是以車速為主要參數(shù)的控制技術(shù)，利用車速大小作為控制的依據(jù)3）發(fā)動機啟動—加速控制由於電動一發(fā)電機在短時間內(nèi)能夠完成發(fā)動機的啟動加速，縮短發(fā)動機的啟動時間和降低排放。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

任務(wù)9混合動力總成的控制方案1.混合動力汽車的控制目標對於控制系統(tǒng)而言，首先要明確控制目標，然後根據(jù)目標，尋求合適的控制方法，因此控制目標和控制方法也是制定控制策略的前提條件。一般來講，混合動力的控制目標主要有：1)最佳的燃油經(jīng)濟性；2)最佳的排放性；3)最低的成本；4)最佳的驅(qū)動性能。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

2.混合動力汽車總成的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計1）混合動力汽車總成的控制系統(tǒng)硬體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計混合動力汽車總成控制系統(tǒng)的功能要求硬體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計是以整車對混合動力總成控制系統(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）混合動力總成必須按照駕駛員意圖輸出驅(qū)動或制動扭矩。（2）混合動力總成的各個動力元件的動力輸出必須可控。（3)混合動力總成控制系統(tǒng)的中央處理器必須根據(jù)踏板開度信號和動力元件的回饋信號，按照編制的控制軟體。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

2）混合動力汽車總成控制系統(tǒng)的軟體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計以下是串聯(lián)系統(tǒng)的控制軟體功能要求：（1）將踏板開度信號轉(zhuǎn)換為混合動力總成的扭矩輸出要求。（2）確定電動機的電功率輸入和扭矩輸出。（3）確定發(fā)動機-發(fā)電機組的工作狀態(tài)。（4）確定發(fā)動機-發(fā)電機組的扭矩輸出3.串聯(lián)混合動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專案3混合動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值作為整個控制器的輸入變數(shù)，設(shè)定SOC上下限值，低於下限值，發(fā)動機起動，帶動發(fā)電機發(fā)電來補充電池的電能。2）功率跟隨式控制策略按動力單元參與電動車輛驅(qū)動的情況，可將工作模式分為以下幾個方式：(1）純電動模式(2）混合驅(qū)動模式(3）巡航模式(4）減速和制動模組專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

4.並聯(lián)混合動力汽車（PHEV）動力總成系統(tǒng)按照發(fā)動機和電機之間的機電動力耦合方式劃分，PHEV動力總成系統(tǒng)可分為分散動力驅(qū)動系統(tǒng)和集中動力驅(qū)動系統(tǒng)。並聯(lián)混合動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)動機控制器、電機控制器和機械制動控制器。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

1）基線控制在基線控制中，電機在以下幾種情況下工作：（1）V≤Vmin，發(fā)動機關(guān)閉，電機驅(qū)動車輛；（2）Tveh≥Ttqeng，電機提供驅(qū)動力對車輛動力要求進行補償；（3）制動或減速時，電機反拖給電池充電；（4）SOC<SOCmin，發(fā)動機提供額外扭矩給電機發(fā)電，給電池充電。2）即時優(yōu)化控制即時控制策略是對每一時刻驅(qū)動能量在電機和發(fā)動機之間的分配進行優(yōu)化，以按照目標綜合提高整車的燃油經(jīng)濟性和排放性能。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

3）模糊控制（fuzzylogiccontrol），上述幾種控制策略均是通過優(yōu)化的發(fā)動機的工作點來提高燃油經(jīng)濟性或效率。模糊邏輯控制的控制思想是對發(fā)動機、電動機和蓄電池同時進行優(yōu)化控制。最後是基於最優(yōu)控制理論的全局最優(yōu)控制策略。這種方法較為繁瑣，故在控制策略中很少被採用。由於邏輯門限值控制方法快速簡單、實用性較強，而且其他三種策略的運算量較大，因此在現(xiàn)有條件下，國外的樣車和產(chǎn)品車型大部分都採用邏輯門限控制方法。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

5.混連式混合動力汽車動力總成控制系統(tǒng)混連式混合動力汽車動力總成控制系統(tǒng)的方案如下圖3-3所示：控制系統(tǒng)將鑰匙信號、加速踏板信號、制動踏板信號、換擋桿信號作為駕駛員的操作輸入命令。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

混聯(lián)式混合動力電動汽車兼具串並聯(lián)混合動力電動汽車的優(yōu)缺點。主要有以下幾種控制策略：1）發(fā)動機恒定工作點模式2）發(fā)動機最優(yōu)工作曲線模式3）暫態(tài)優(yōu)化模式4）全局優(yōu)化模式混合動力汽車的能量控制策略的設(shè)計目前主要有以下四種形式：（1）基於邏輯門限值的能量控制策略（2）暫態(tài)優(yōu)化能量控制策略（3）全局優(yōu)化能量控制策略（4）基於智能控制演算法的能量控制策略專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

任務(wù)10再生制動能量回饋系統(tǒng)的設(shè)計1.再生制動能量回饋系統(tǒng)制動時，制動踏板行程(或強度)如何與制動能量回收系統(tǒng)保持協(xié)調(diào)關(guān)係?起到制動能量回收作用的制動部分，會減少制動力。因為對於制動來說，從制動能量回收中所起作用考慮，必須在減少制動力方面做出相應(yīng)措施。在制動力減少的同時，制動踏板的踏板力要求與踏板行程相對應(yīng)。當駕駛?cè)瞬戎苿犹ぐ鍟r，則按照制動踏板力大小，通過行程模擬器（StrokeSimulator）等部分，液壓制動器（液壓伺服制動系統(tǒng)）即時進入相應(yīng)工作，緊接著制動能量回收系統(tǒng)也將進入工作狀態(tài)。即如果動力電池的電控單元判斷動力蓄電池有相應(yīng)的荷電量回收能力，則制動能量回收制動力占整個制動力的相應(yīng)部分。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

2.再生制動能量回饋系統(tǒng)研究現(xiàn)狀由於制動能量回饋系統(tǒng)可以帶來巨大的經(jīng)濟利益，再生制動的研發(fā)已經(jīng)成為了電動汽車技術(shù)必備技術(shù)之一，國內(nèi)外已經(jīng)在該領(lǐng)域展幵了廣泛的研究。我國再生能量回收技術(shù)發(fā)展還不夠成熟，基本處於仿真實驗的初步發(fā)展階段。美國YiminGao提出了三種控制策略：理想制動力分佈曲線控制策略、優(yōu)化再生能量回收策略和並聯(lián)制動策略。北京理工大學的李國斐等制定了一個合理的再生制動控制策略，結(jié)合電機模型提出了一種前後輪制動力分配的控制策略，大幅提高了制動能量的回收效率。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

3.再生制動能量回饋系統(tǒng)原理電動汽車再生制動系統(tǒng)的原理圖如下圖所示：它主要由感測器、再生制動控制器、電機、蓄電池、轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)換器等部分來組成。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

任務(wù)11整車功率匹配原則1.功率匹配原則Plug-In混合動力汽車節(jié)能的主要途徑是增大電驅(qū)動比例，增加電能消耗，替代相應(yīng)的燃油消耗。所以，Plug-In混合動力汽車功率匹配的重點是電機、電池功率匹配。Plug-In混合動力汽車主驅(qū)動電機的匹配與其控制策略有關(guān)。簡單介紹三種不同的能量控制策略：①全電機驅(qū)動控制策略。這種策略在電池SOC較高時（約90%～40%）電機獨立驅(qū)動整車，因此需要匹配較大的電機。②以電機為主驅(qū)動的控制策略。這種策略在電池SOC較高時以電機驅(qū)動為主，發(fā)動機助力，因此可以匹配功率較小的電機。③以發(fā)動機為主驅(qū)動的控制策略。這種策略以發(fā)動機驅(qū)動為主，電機功率最小。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

（1）電池功率要求純電動行駛時，電池要能滿足加速時電機驅(qū)動整車的功率要求，即式中：Pd，ηｂ，Pmmax分別表示電池峰值功率、效率和電機峰值功率。當SOC較低時，電池也應(yīng)能輸出較大功率滿足電機驅(qū)動功率要求。（2）電池的儲能要求混合動力公交汽車每天運行路線和里程相對固定，要求動力電池一次充電滿足一天行駛的能量要求，即專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

式中：Eb、Pa、PB、T分別為電池能量、附件功率（如動力轉(zhuǎn)向、空氣壓縮機功率等）、制動能量回收功率和電機每天運行時間?？紤]到電池使用壽命，車用電池不能100%放電，需定電池放電窗ΔSOC，所以，最終電池能量Eb應(yīng)為：（3）電池壽命要求與HEV不同的是Plug-In混合動力汽車每天都要深度充電和放電，每天一次充放電，若按每年行駛300d計算，如電池設(shè)計壽命與整車相同（10-15h），則整個壽命週期電池需要進行4000次左右的充放電迴圈。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

綜上所述，Plug-In混合動力汽車的功率匹配包括總功率匹配以及發(fā)動機、電機、電池功率匹配。匹配流程圖如下圖3-5所示。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

2.混合動力汽車用電動機在混合動力汽車應(yīng)用中，電動機的選用應(yīng)滿足下列原則1）高性能、低重量和小尺寸；2）在較寬的轉(zhuǎn)速範圍內(nèi)有較高的效率；3）電磁輻射儘量?。?）成本低?；旌蟿恿﹄妱悠噷﹄姍C性能的基本要求為：1）高電壓2）高轉(zhuǎn)速3）品質(zhì)輕4）電機應(yīng)具有較大的起動轉(zhuǎn)矩和較大範圍的調(diào)速性能，為車輛提供起動、加速、行駛、減速、制動等所需要的功率和轉(zhuǎn)矩專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

5）電機應(yīng)具有高效率、低損耗，並在車輛減速時，要求能實現(xiàn)雙向控制，實現(xiàn)再生制動能量的回收6）裝備高壓保護設(shè)備驅(qū)動電機的分類如下圖3-6所示，包括直流電機、永磁無刷電機、感應(yīng)電機、開關(guān)磁阻電機等應(yīng)用較多的幾種電機。專案3混合動力汽車的能量控制系統(tǒng)

下表3-1是幾種電機的相關(guān)參數(shù)比較：3.動力元件的效率對動力電池匹配的影響各動力元件的效率一方面影響整車的燃油經(jīng)濟性，另一方面也影響動力電池的工作區(qū)間。這裏主要考慮發(fā)動機、電機和傳動系統(tǒng)的效率。性能直流電機永磁電機非同步電機開關(guān)磁阻電機最大效率（%）8595-9794-95≤90最高轉(zhuǎn)速（r/min）4000-60004000-100009000-1500015000電機費用1010-158-126-10控制器成本12.53.54.5堅固性良良優(yōu)良可靠性普通良優(yōu)良專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

任務(wù)12車用動力電池的要求1.HEV對電池的特殊要求（1）瞬間峰值電流（>10C）放電、充電；（2）短時間的大電流(5C)充電、放電；（3）SOC保持在50%左右，波動在20%至50%。為了確保電動車合理的行駛性能，對其能源系統(tǒng)有如下要求：高比能量(確保電動車達到合理的行駛里程)；高比功率(確保加速和爬坡性能)；壽命長，免維護；成本低；充電快，效率高(提高車輛的使用效率和接受制動回輸功率的能力)；尺寸??；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)的電動車用大型蓄電池的現(xiàn)狀專案4動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、成本售價最低廉的蓄電池。型號Pb-acidNi-CdNi-FeNi-ZnNi-MHNa-SLi-ion比能量/（W·h/kg）3555577060-70100100功率/（W/kg）130170130180170150300迴圈壽命/次400-600500+800-1000200-3001000+3501200優(yōu)點廉價，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，電壓高缺點比能量低，耐過充放性差高溫充電性差經(jīng)常補水，售價高，充電效率低售價高，充電效率低售價高，充電效率低高溫工作不穩(wěn)定售價高，安全性問題現(xiàn)狀部分達使用化部分達使用化實用實驗中實用實驗中實用實驗中實用實驗中實用實驗中專案4動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，這使得它能夠滿足電動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動力系統(tǒng)公司推出的功率最大的MK900燃料蓄電池組。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

4.結(jié)構(gòu)要求1）動力蓄電池①動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。②應(yīng)保證車輛的任何地方不得有安裝在車輛上的動力蓄電池產(chǎn)生的危險氣體聚集。③動力蓄電池艙應(yīng)盡可能與乘客艙隔開。④在發(fā)生意外事故或其他故障條件下，動力蓄電池可能會釋放出較多的有害物質(zhì)，此時應(yīng)使其危險降到最低限度，尤其要注意乘客艙。⑤動力蓄電池和動力電路系統(tǒng)應(yīng)通過斷路器和熔斷器進行保護。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

⑥動力蓄電池類型應(yīng)清晰可見地注明動力蓄電池的化學類型以便識別。2）觸電防護要求（1）防止與動力電路系統(tǒng)中帶電部件直接接觸非高電壓動力電路系統(tǒng)本標準不做要求。高電壓動力電路系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求：①車輛不得含有暴露的導線、接線端、連接單元。②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防護等級的殼體來防護。③發(fā)動機艙中的帶電部件應(yīng)設(shè)計為只有在有意接近的情況下，才有可能接觸到。④打開機蓋後，與系統(tǒng)連接的部件應(yīng)具有IPXXB防護等級。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

⑤車輛其他地方的帶電部件，應(yīng)提供IPXXB防護等級。⑥車輛標誌a.動力蓄電池包及容易接觸的帶電部件的防護罩等應(yīng)清楚地標注圖1規(guī)定的標誌，標誌應(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）防止與動力電路系統(tǒng)中外露可導電部件的間接接觸非高電壓動力電路系統(tǒng)本標準不做要求。高電壓動力電路系統(tǒng)需滿足下列要求：①所有電氣的設(shè)計、安裝應(yīng)避免相互摩擦，防止絕緣失效。②應(yīng)通過絕緣的方法來防止間接接觸，並且使車載的外露可導電部件電聯(lián)接在一起，達到電位均衡。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

③絕緣電阻混合動力電動汽車的高電壓電路系統(tǒng)和電平臺應(yīng)絕緣，絕緣電阻值的要求應(yīng)符合GB/T18384.3—2001中6.2.2的規(guī)定。④電位均衡電位均衡應(yīng)符合GB/T18384.3—2001中6.4的規(guī)定。3）動力電路系統(tǒng)和燃料供給系統(tǒng)（1）燃油系統(tǒng)設(shè)計的安裝位置及管路應(yīng)避開溫度較高的熱源以及動力電路系統(tǒng)等可能產(chǎn)生電弧的地方，尤其不能在一個密閉的空間內(nèi)。（2）動力電路系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)設(shè)計的安裝位置及線路、管路走向應(yīng)保證兩個系統(tǒng)具有安全距離或保證有效隔離。專案4動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洩漏。一旦發(fā)生燃油洩漏時，設(shè)計上應(yīng)保證絕不允許流到動力蓄電池和高電壓電路系統(tǒng)。（4）對於使用汽/柴油之外燃料的車輛，燃料供給系統(tǒng)須滿足其相應(yīng)燃料車輛標準的安全要求。4）車輛碰撞的特殊要求（1）按照國家強制性標準的規(guī)定進行相關(guān)的碰撞試驗，滿足相關(guān)的要求，以及下列要求。（2）乘員保護進行碰撞試驗時應(yīng)滿足下列要求①如果車載儲能裝置安裝在乘客艙的外部，進行碰撞試驗中和試驗後，動力蓄電池包及其部件(動力蓄電池、蓄電池模組、電解液)不得穿入乘客艙內(nèi)。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

②如果車載儲能裝置安裝在乘客艙內(nèi)，車載儲能裝置的任何移動應(yīng)確保乘客的安全。③進行碰撞試驗中和試驗後均不能有電解液進入乘客艙。④進行碰撞試驗中和試驗後儲能裝置不能出現(xiàn)爆炸、著火。（3）第三方保護進行碰撞試驗時，動力蓄電池包及其部件（動力蓄電池、蓄電池模組、電解液）或超級電容器等儲能裝置不能由於碰撞而從車上甩出。（4）防止短路進行碰撞試驗時，應(yīng)防止造成動力電路的短路。（5）絕緣電阻的測量碰撞試驗結(jié)束後，按照GB/T18384.3—2001中6.2.2的要求(不需進行準備階段)進行絕緣電阻的測量，並滿足絕緣電阻的要求。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

5）翻車時車載儲能裝置的安全要求翻車時車載儲能裝置應(yīng)滿足上述要求，同時混合動力電動客車的儲能裝置應(yīng)滿足GB/T17578的要求6）防水要求應(yīng)通過一個絕緣電阻值監(jiān)測系統(tǒng)提供防水監(jiān)控，或通過遮蔽電壓設(shè)備(非高電壓部件本標準不做要求)防止其暴露在水中或依靠其他方式。5.功能安全要求1）起動程式2）行駛和停車3)手動開關(guān)應(yīng)配備一個手動開關(guān)來斷開車載動力電源(例如：動力蓄電池)。當車輛因維修保養(yǎng)或故障，不能確保高壓系統(tǒng)絕緣時，該開關(guān)能夠切斷高壓動力電路系統(tǒng)。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

4)電磁相容性車輛應(yīng)滿足GB/T18387及GB14023、GBl8655、GB/T17619的要求。5）故障防護6）用戶使用手冊在用戶使用手冊中應(yīng)特別注明混合動力汽車獨特的方面。專案4動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現(xiàn)了商品化。自此之後，鋰離子電池在可攜式電源領(lǐng)域的市場份額不斷擴展。國內(nèi)鋰離子動力電池發(fā)展：我國鋰離子動力電池研製始於二十世紀，起步較晚。但自2000年以來，隨著我國投入十多億資金用於支持發(fā)展電動車和相關(guān)電池技術(shù)，國內(nèi)鋰電技術(shù)有了很大進步。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

2.鋰離子動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”鋰離子的負極構(gòu)成。中間是電解質(zhì)，把正極與負極隔開，鋰離子可以通過而電子不能通過。如下圖4-1所示。充電時，正極中的鋰原子電離成鋰離子和電子。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

3.鋰離子動力電池特點（1）單體電池工作電壓高達3.7V，是鎳鎘電池,鎳氫電池的3倍，鉛酸電池的近2倍（2）重量輕，比能量大，高達150Wh/Kg（3）體積小，高達到400Wh/L，體積是鉛酸電池的二分之一到三分之一（4）迴圈壽命長，迴圈次數(shù)可達1000次（5）自放電率低，每月不到5%（6）允許工作溫度範圍寬，低溫性能好（7）無記憶效應(yīng)（8）特別適合用於動力電池（9）無污染（10）存在安全隱患專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

任務(wù)14電池充電及發(fā)熱控制在瞭解混合動力汽車的充電技術(shù)之前我們有必要瞭解關(guān)於傳統(tǒng)的混合動力車輛和插電式混合動力車輛的聯(lián)繫和區(qū)別。傳統(tǒng)的混合動力車輛由於能量密度較低（動力電池容量一般低於1.5kWh），因而不需要外接充電，僅籍由剎車時回收動能為動力蓄電池充電或利用車輛在低速行駛時發(fā)動機的多餘功率通過發(fā)電機（電動機反轉(zhuǎn)）為動力電池充電。插電式混合動力可以行駛在純電動模式下，也能行駛在發(fā)動機與驅(qū)動電機共同工作的混合動力模式下。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

1.動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)省了充電時間，由於動力電池極化電壓的存在，恒流階段不可能將動力電池充滿，需要CV充電階段進行補充充電，使電池充滿。2）脈衝充電方法脈衝充電方法被廣泛認為是一種快速高效的充電方法，脈衝參數(shù)的不同對電池性能的影響也不同，脈衝頻率宜採用鋰離子電池阻抗最小時的頻率，從而使阻抗引起的損失最小，提高充電效率。專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

3）多階段恒流充電多階段恒流充電是研究較多的方法，是將動力電池整個SOC階段分成若干階段，每個階段都採用恒流充電，為了保證電池充滿，多階段恒流後經(jīng)常還有一個恒壓充電階段。4)急充電急充電是一種超快的鋰離子電池充電演算法。它對接近於完全放電狀態(tài)的電池先進行5min的4.2V或4.3V恒壓大電流充電，然後轉(zhuǎn)入CCCV階段。一個完全放電狀態(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。專案4動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，放電電流長時間超過0.5C。2）充電發(fā)熱充電過程中發(fā)熱，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，電解液乾涸，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衝功能，更沒有負脈衝消除極化功能，這類充電器通常不能在充電後期恒壓，以至造成電池電壓超過允許值，從而導致電池大量析氣、失水、發(fā)熱。專案4動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）電芯會不會起火爆炸2）會不會產(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)失效了怎麼辦2.故障診斷的基本概念現(xiàn)代汽車的故障診斷技術(shù)有下麵三個特徵：（1）網(wǎng)路化的故障診斷方式（2）多樣化的故障分析手段（3）現(xiàn)代化的故障診斷設(shè)備專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

（2）基於非模型的故障診斷理論與方法，比如信號空間特徵、模態(tài)與資訊處理方法的診斷理論與方法。實現(xiàn)自主保障的一項關(guān)鍵技術(shù)就是故障預(yù)測與健康管理技術(shù)（PrognosticsandHealthManagement，PHM），故障預(yù)測與健康管理技術(shù)主要是通過採集先進感測器的資訊，並借助各種演算法與智能模型（如模糊邏輯等）來監(jiān)控、預(yù)測與管理整車的運行狀態(tài)，它主要包括以下的主要功能：①故障檢測；②故障隔離；③故障預(yù)測；④殘餘使用壽命預(yù)計；⑤部件壽命跟蹤；⑥性能降級趨勢跟蹤；專案4動力電池及其管理系統(tǒng)

⑦故障選擇性報告（即只通知立即需要駕駛員知道的資訊，將其餘資訊通報給維修人員）；⑧輔助決策和資源管理；⑨資訊融合和推理機；⑩資訊管理（即將準確的資訊在準確的時間通報給準確的人員）。3.故障診斷與健康管理技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用基於研究實例發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外學者在對混合動力汽車零部件、子系統(tǒng)的故障診斷的過程中，研究的重點主要是集中在以下三個方面：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)係，從而得到需要考察的故障原因；專案4動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，或者仿真感測器的故障信號模型，定量地反映出系統(tǒng)的故障特徵；3）故障分離，即通過採用合理的數(shù)據(jù)處理的方法，對故障條件下的故障特徵進行模式識別，從而為故障診斷提供基礎(chǔ)。專案5混合動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、制動踏板位置等駕駛員的操作和蓄電池的荷電狀態(tài)計算出運行所需要的發(fā)動機、電動機輸出功率和發(fā)電機轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，從而來協(xié)調(diào)各個動力部件的運動，保障電動汽車的正常行駛，此外可通過行車充電和制動能量回收等實現(xiàn)較高的能量效率，因此整車控制器的設(shè)計直接影響著汽車的動力性、經(jīng)濟性、可靠性和其他性能。專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

2）整車控制器的功能混合動力電動汽車整車控制器需要實現(xiàn)的功能有以下幾點：（1）識別駕駛員意圖（2）車輛動力分配（3）制動能量回收控制（4）故障診斷（5）控制儀錶顯示（6）保障行車安全3）整車控制器的硬體架構(gòu)混合動力汽車的整車控制器硬體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。專案5混合動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，但硬體電路的組成原理是基本相同的，其中最為複雜的是印刷電路板部分。典型的整車控制器硬體系統(tǒng)組成主要包括：微控制器、存儲模組、輸入模組、輸出模組、電源模組以及通訊介面等專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

4）整車控制器的軟體架構(gòu)（1）軟體開發(fā)車用控制器軟體的開發(fā)屬於嵌人式開發(fā),由於嵌入式系統(tǒng)的特點,車用控制器開發(fā)就是一個多學科人才合作的結(jié)果。（2）軟體架構(gòu)嵌入式軟體架構(gòu)從簡單到複雜可分為中斷驅(qū)動系統(tǒng)、即時多任務(wù)系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng)。（3）Autosar軟體系統(tǒng)介紹Autosar是AutomotiveOpenSystemsArchitecture的縮寫，即汽車開放系統(tǒng)架構(gòu)，它定義了一套支持分佈式的、功能驅(qū)動的汽車電子軟體開發(fā)方法和電子控制單元上的軟體架構(gòu)標準化方案。專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

2.CPU的選擇1)DSP技術(shù)

DSP(Digital

Signal

Processing)技術(shù)，也稱為數(shù)字信號處理技術(shù)，是將一種具有特殊結(jié)構(gòu)的微處理器應(yīng)用於各種信號處理上，並通過各種信號處理演算法，滿足系統(tǒng)的控制要求的技術(shù)。DSP系統(tǒng)具有很多優(yōu)勢：①靈活性高，僅僅通過數(shù)字處理軟體的修改可以改變應(yīng)用場合和處理方法。

②精度高，其精度僅與A/D的位數(shù)和電腦字長、演算法有關(guān)，其數(shù)據(jù)的處理不受數(shù)字部分的元件精度的影響。

③可靠性和可重複性好，受環(huán)境溫度、電磁場等干擾的影響比較小。

④系統(tǒng)集成度高和性價比高。由於動力總成控制器要在車輛運行過程中，檢測車輛運行狀態(tài)並即時決策，因此對CPU的指令週期也要求很高。

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2)飛思卡爾飛思卡爾有著30多年汽車電子的領(lǐng)導地位，是全球領(lǐng)先的汽車工業(yè)半導體供應(yīng)商。3)單片機單片機是一種集成在電路晶片，是採用超大規(guī)模積體電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機記憶體RAM、只讀記憶體ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能集成到一塊矽片上構(gòu)成的一個小而完善的電腦系統(tǒng)。專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

任務(wù)17CAN匯流排在混合動力汽車上的應(yīng)用1.CAN匯流排簡介及其特點CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork,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，它是一種多主匯流排，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，通信速率最高可達1Mbps。並最終成為國際標準（ISO11898），是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場匯流排之一。2）CAN匯流排特點（1）使網(wǎng)路內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制（2）可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信（3）結(jié)構(gòu)簡單（4）傳輸距離遠和傳輸速率快專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

2.CAN匯流排通信原理1)CAN匯流排協(xié)議CAN匯流排協(xié)議是一種非破壞性的通過競爭進行匯流排仲裁的協(xié)議。當多個節(jié)點同時要求佔用匯流排傳輸數(shù)據(jù)時，CAN匯流排協(xié)議控制器根據(jù)標識碼大小對匯流排進行仲裁，標識碼較小的資訊具有較高的匯流排佔用優(yōu)先順序。當在1條匯流排上有2種不同格式但有相同標識碼(BID)的資訊進行競爭時，標準格式幀比擴展格式幀的優(yōu)先順序高。2）CAN匯流排系統(tǒng)的組成

CAN數(shù)據(jù)匯流排系統(tǒng)由電控單元（ECU）、雙絞傳輸線和終端電阻組成，它的結(jié)構(gòu)如圖：專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

電控單元：CAN匯流排連接到電控單元（ECU）又稱為CAN匯流排上的節(jié)點。理論上CAN匯流排可以連接無窮多個節(jié)點，在實際應(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降?，一般車載CAN匯流排的節(jié)點數(shù)可以達到數(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）120Ω終端電阻雙絞傳輸線專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

3.CAN匯流排的分類美國汽車工程師協(xié)會(SAE)車輛網(wǎng)路委員會根據(jù)標準將汽車數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)劃分為A,B,C三類:A類:面向感測器/執(zhí)行器的低速網(wǎng)路，數(shù)據(jù)傳輸位速率通常只有1-IOKb/s。主要應(yīng)用於電動門窗、座椅調(diào)節(jié)、燈光照明等控制。B類:面向獨立模組間數(shù)據(jù)共用的中速網(wǎng)路，位速率一般為10-100Kb/s。主要應(yīng)用於電子車輛資訊中心、故障診斷。C類:面向高速、即時閉環(huán)控制的多路傳輸網(wǎng)，最高位速率可達1Mb/s，主要用於懸架控制、牽引控制、先進發(fā)動機控制、ABS等系統(tǒng)。專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

4.CAN匯流排在混合動力汽車上的應(yīng)用混合動力汽車的結(jié)構(gòu)複雜，有多種需相互作用卻又相對獨立的部件，並且車載環(huán)境比較惡劣，有很強的干擾，模擬信號的可靠性不高。圖中CAN匯流排混合動力控制系統(tǒng)，包括控制器、四路CAN匯流排、電機驅(qū)動器、信號輸入模組、顯示儀錶、電池管理系統(tǒng)以及發(fā)動機ECU。

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任務(wù)18混合動力汽車整車控制策略1.整車控制策略的研究現(xiàn)狀混合動力汽車的動力系統(tǒng)基本可分為串聯(lián)式、並聯(lián)式和混聯(lián)式3種，對並聯(lián)型和串聯(lián)型混合動力汽車控制策略研究現(xiàn)狀進行分析。混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)合了串聯(lián)式和並聯(lián)式兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，使得能量流動的控制和能量消耗的優(yōu)化具有更大的靈活性和可能性，並對混聯(lián)式結(jié)構(gòu)的幾種控制方案進行了分析?？刂撇呗圆粌H僅要實現(xiàn)整車最佳的燃油經(jīng)濟性，而且還要兼顧發(fā)動機排放、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，並針對混合動力汽車各部件的特性和汽車的運行工況，使發(fā)動機、電動機、蓄電池和傳動系統(tǒng)實現(xiàn)最佳匹配。專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

2.整車控制策略在混合動力汽車各部件的配置確定下來之後，如何優(yōu)化控制策略是實現(xiàn)混合動力汽車低油耗、低排放目標的關(guān)鍵所在。在滿足汽車的動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行工況，控制策略要實現(xiàn)能量在發(fā)動機、電動機之間能有效而合理地分配，使整車系統(tǒng)效率達到最高，獲得整車最大的燃油經(jīng)濟性、最低的排放以及平穩(wěn)的駕駛性能。1)串聯(lián)式混合動力汽車的控制策略（1）恒溫器控制模式當蓄電池荷電狀態(tài)(SOC)降到設(shè)定的低門限值時，發(fā)動機啟動，在最低油耗或排放點按恒功率輸出，一部分功率用於滿足車輪驅(qū)動功率要求，另一部分功率向蓄電池充電。專案5混合動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和負荷確定發(fā)動機的開關(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）並聯(lián)式混合動力汽車的控制策略並聯(lián)式混合動力汽車的控制策略目前仍不成熟，需要進一步優(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)動輪的平均功率等參數(shù)，按照一定的規(guī)則使發(fā)動機和電動機輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，以滿足驅(qū)動輪驅(qū)動力矩的要求。（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)。當汽車車速低於所設(shè)定的車速時，由電動機單獨驅(qū)動車輪；當車速高於所設(shè)定的車速時，電動機停止驅(qū)動，而由發(fā)動機驅(qū)動車輪；當車輪負荷比較大時，則由發(fā)動機和電動機聯(lián)合驅(qū)動車輪。專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

（2）以功率為主要參數(shù)的控制策略當車輪平均功率低於某設(shè)定值時，汽車由電動機單獨驅(qū)動；當車輪平均功率高於該設(shè)定值時，此時有利於發(fā)動機有效工作，因而發(fā)動機被啟動，電動機則停止運行。（4）以成本和燃油經(jīng)濟性為目標的控制策略

採用以成本和燃油經(jīng)濟性為目標的控制策略的混合動力汽車裝備了小功率電動機和小容量的蓄電池組，使蓄電池組的成本和品質(zhì)減少到最小程度。這種汽車在加速時的控制策略有以下幾種模式：①當汽車原地起步時，由發(fā)動機單獨驅(qū)動汽車起步或者由電動機單獨驅(qū)動汽車起步，然後在汽車的速度增加到一定值時，發(fā)動機啟動，提供加速所需的補充動力。

專案5混合動力汽車的整車控制系統(tǒng)

②當汽車快速起步或急加速時，發(fā)動機和電動機聯(lián)合向車輪提供驅(qū)動功率。（5）電力輔助控制策略電力輔助控制策略將電動機作為動力系統(tǒng)中的靈活因素，根據(jù)汽車工況對發(fā)動機輸出功率進行“削峰填穀”，從而優(yōu)化發(fā)動機的運行。3）混聯(lián)式混合動力汽車的控制策略（1）發(fā)動機恒定工作點模式（2）發(fā)動機最優(yōu)工作曲線模式

（3）暫態(tài)優(yōu)化模式

（4）全局優(yōu)化模式

專案6混合動力汽車檢修

任務(wù)19混合動力控制系統(tǒng)的檢修1.混合動力控制系統(tǒng)的簡介1）混合動力控制系統(tǒng)主要部件位置專案6混合動力汽車檢修

混合動力控制系統(tǒng)主要部件設(shè)置圖：混合動力汽車的控制系統(tǒng)相對傳統(tǒng)汽車的控制系統(tǒng)複雜了很多，其主要有幾大總成：帶電動機的壓縮機總成、帶轉(zhuǎn)換器的變頻器總成、變速驅(qū)動橋總成等。其他控制部分的按鍵也都集成在了控制儀錶盤上。專案6混合動力汽車檢修

2）混合動力控制系統(tǒng)電路常見的汽車電路主要是由電源、啟動、點火、照明、信號、儀錶與顯示、電子控制及輔助設(shè)備等組成?；旌蟿恿ζ嚨目刂齐娐沸枰婕暗姆矫娓?，前文仲介紹的CAN匯流排系統(tǒng)在混合動力汽車中運用，一定程度簡化了控制電路?；旌蟿恿刂葡到y(tǒng)電路如下圖所示：專案6混合動力汽車檢修

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2.混合動力控制系統(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（DiagnosticTroubleCode），並進行相應(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，用歐姆表測量電阻。專案6混合動力汽車檢修

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)同時點亮，則檢查DTC並進行相應(yīng)的故障排除。專案6混合動力汽車檢修

（1）檢查運行情況輔助蓄電池端子的電壓標準見表：提示:“READY”燈亮時，轉(zhuǎn)換器輸出電壓。熄滅時，輔助蓄電池輸出電壓。（2）檢查輸出電流READY燈電壓/VON14OFF12專案6混合動力汽車檢修

①從變頻器上斷開MG1和MG2電線。②在如圖6-7所示位置，安裝電壓表和交流/直流200A的探針。③將MG1和MG2電線連接到變頻器。④在“READY”燈亮的條件下，依次操作12V的電氣設(shè)備，然後測量輸出電流。標準：大約80A或者更小。如果輸出電流為0A或者大於80A，則檢查輸入/輸出信號。（3）檢查輸入/輸出信號專案6混合動力汽車檢修

①按照圖6-7所示，斷開連接器。②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。標準：與輔助蓄電池端子電壓相同。③如圖6-8所示，斷開連接器。④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，電壓和電阻的標準見表6-2中，如果測量結(jié)果不符合標準值，則要及時更換帶變頻器的轉(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）120-140Ω專案6混合動力汽車檢修

3）檢查速度感測器速度感測器如圖6-10所示：檢查①先拆下速度感測器或者斷開電源的連接。②用歐姆表測量端子間的電阻，連接器如圖6-11、6-12所示。③將測量所得的電阻數(shù)據(jù)與標準表規(guī)定的電阻數(shù)據(jù)進行對比，速度感測器的標準電阻值見表6-3所示。如果不符合標準值，則更換混合動力車輛變速驅(qū)動橋總成。專案6混合動力汽車檢修

測試儀連接規(guī)定條件A1-A4（GCS-GCSG）12.6-16.8ΩA2-A5（GSN-GSNG）12.6-16.8ΩA3-A6（GRF-GRFG）7.65-10.2ΩB1-B4（MRF-MFRG）7.65-10.2ΩB2-B5（MSN-MSNG）12.6-16.8ΩB3-B6（MCS-MCSG）12.6-16.8Ω上述所有端子-變速驅(qū)動橋10KΩ或更大專案6混合動力汽車檢修

4）檢查溫度感測器從檢測對象方面講，溫度感測器包括發(fā)動機冷卻液溫度感測器、進氣溫度感測器和排氣溫度感測器。①發(fā)動機冷卻液溫度感測器(ECT)用來檢測發(fā)動機冷卻液的溫度，並將溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號輸送給發(fā)動機控制模組

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②進氣溫度感測器(IAT)進氣溫度感測器(IAT)用來檢測進氣溫度，並將進氣溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號輸送給發(fā)動機控制模組③排氣溫度感測器

排氣溫度感測器用來檢測再迴圈廢氣的溫度，用以判斷廢氣再循環(huán)系統(tǒng)工作是否正常。檢查：①就車檢測

②單件測試

用歐姆表測量端子間的電阻，端子如圖6-15所示，端子間的電阻隨感測器溫度變化如圖6-16所示，端子間的電阻標準見表6-4所示。專案6混合動力汽車檢修

測試儀連接規(guī)定條件C1-C4(MMT-MMTG)10℃（50OF）時87.3-110.5KΩ40℃（104OF）時23.8-28.5KΩC3-C6(OMT-OMTG)10℃（50OF）時87.3-110.5KΩ40℃（104OF）時23.8-28.5KΩ上述所有端子-變速驅(qū)動橋10KΩ或更大專案6混合動力汽車檢修

5）檢查加速踏板位置①打開電源開關(guān)(在IG位置)②用電壓表測量，加速踏板位置端子間電壓感測器標準值如圖6-17中的連接器B和表6-5所示。如果測量實際值不符合標準值，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-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專案6混合動力汽車檢修

3.混合動力控制系統(tǒng)的故障診斷1）故障診斷的步驟步驟1：將車輛開進故障檢測車間。步驟2：認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(資料鏈路連接器)，如果測試儀顯示通信故障，則要檢查DLC3。步驟4：檢查並記錄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CAN通信系統(tǒng)有無故障，並進行故障維修。步驟5：清除DTC。步驟6：故障狀況確認。若故障未出現(xiàn)，進行步驟7。若故障出現(xiàn)，進行步驟8。步驟7：故障癥狀模擬。步驟8：檢查DTC。專案6混合動力汽車檢修

步驟9：查DTC表。步驟10：電路檢查。步驟11：故障識別。步驟12：調(diào)整或修理。步驟13：確認故障試驗。步驟14：結(jié)束診斷。專案6混合動力汽車檢修

2）故障自診斷系統(tǒng)HV控制ECU有自我診斷系統(tǒng)。如果不正當操作混合動力車輛控制系統(tǒng)或其他組件，ECU會檢測出故障，使組合儀錶上的主警告燈點亮(圖6-19所示)，或者在複式顯示器上其他燈點亮，如HV系統(tǒng)警告燈、蓄電池警告燈或放電警告燈(圖6-20所示)。專案6混合動力汽車檢修

將智能測試儀連接到車輛的資料鏈路連接器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)。專案6混合動力汽車檢修

（1）檢查DLC3資料鏈路連接器3（DLC3）如圖6-23所示，它的含義見表6-6所示。符號端子號名稱參考端子結(jié)果條件SIL7匯流排“+”連線5-信號接地產(chǎn)生脈衝通信過程中CG4底盤接線車身接地1Ω或更小始終SG5信號接地車身接地1Ω或更小始終BAT16蓄電池正極車身接地11-14V始終CANH6HIGH級CAN匯流排14-LOWCAN匯流排54-69Ω電源開端OFFCANH6HIGH級CAN匯流排16-蓄電池正極1MΩ或更大電源開端OFFCANH6HIGH級CAN匯流排4-底盤接地1MΩ或更大電源開端OFFCANH14LOW級CAN匯流排16-蓄電池正極1MΩ或更大電源開端OFFCANH14LOW級CAN匯流排4-底盤接地1MΩ或更大電源開端OFF專案6混合動力汽車檢修

（2）檢查輔助電池①測量輔助蓄電池電壓。電壓標準值：11-14V。②檢查輔助蓄電池、熔斷絲、線束、連接器和接地。（3）檢查CHKENG燈①電源開關(guān)打開和“READY”燈關(guān)閉時，CHKENG燈點亮。如果CHKENG燈沒有點亮，則對CHKENG燈電路進行故障排除。②“READY”燈點亮時，CHKENG燈應(yīng)熄滅。如果CHKENG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①檢查DTC(混合動力控制)a.將智能測試儀連接主DLC3。b.打開電源開關(guān)(在IG位置)。專案6混合動力汽車檢修

c.在系統(tǒng)選擇畫面中,進入下列菜Powertrain/HybridControl/DTC，如圖6-24所示。讀取控制系統(tǒng)的DTC。FunctionViewSystemBarHelpSystemSelectThefollowingvehicleprofilewasfound

EngineandECT

HybridControl

HVBattery

DTCDateListViewActiveTestUtility專案