混合动力汽车课件.ppt

1、 本项目主要介绍混合动力汽车，分为两个任务学习。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车； 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式。 通过以上两个任务的学习，你将熟悉混合动力汽车的主要类型及结构特点，并在此基础上，进一步掌握典型的混合动力汽车的结构及运行模式，为日后混合动力汽车的维修打下基础。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车提出任务 如果你是新能源汽车销售顾问，现在有一位新能源汽车潜在的客户拟购买一辆油电混合动力汽车，但是他又有很多顾虑，如能省多少油？购买国产的还是纯进口的？你能正确引导这位客户购买到他理想的混合动力汽车吗？ 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车任务要

2、求知识要求 1能够描述混合动力汽车的定义； 2能够描述混合动力汽车的基本原理； 3能够描述混合动力汽车的类型及分类方法； 4能够描述当前市场上典型混合动力汽车的技术特点。能力要求 1能够正确区分混合动力汽车的类型； 2能够正确解释典型混合动力汽车仪表及其显示的含义。图6-1运营状态示意图化妆实训化妆实训基础底妆基础底妆 一、仪容仪表自检与互检个人卫生发型服装穿着规范鞋袜搭配合理配饰搭配二、评价表打分并点评情景熏陶训练微笑与形体的配合不同工作情景的微笑 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车相关知识 1混合动力汽车的定义 混合动力汽车的Hybrid这个词来源于拉丁语Hybrida，意思是杂

3、交或者混合的意思。在技术层面，Hybrid这个词指一种系统，该系统将两种不同的技术组合在一起来使用。我们常说的混合动力汽车通常就是指油电类型混合动力汽车HEV（Hybrid Electric Vehicle），即为内燃机与动力电池、电机的驱动混合。 国际电子技术委员会对混合动力汽车的定义为：在特定的工作条件下，可以从两种或两种以上的能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车，其中至少一种存储器或转化器要安装在汽车上。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 混合动力汽车介于传统内燃机汽车与纯电动汽车之间，是两种动力汽车的中间产物。如图4-1-1所示，与纯电动汽车相比，混合动力汽车

4、上配置有内燃机；与传统汽车相比，混合动力汽车上又增加了动力电池和电机。但是，混合动力汽车中的动力驱动单元却完美地将内燃机的动力与电机的动力结合在一起。图4-1-1 混合动力汽车关系示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 从广义上来讲，混合动力汽车指的是装备有两种具有不同特点驱动装置的车辆。图4-1-2所示的两个驱动装置中有一个是车辆的主要动力来源，它能够提供稳定的动力输出，满足汽车稳定行驶的动力需求。由于内燃机在汽车上的成功应用，使之成为首选的驱动装置，另外还有一个辅助驱动装置，它具有良好的变工况特性，能够进行功率的平衡、能量的再生与存储。图4-1-2 混合动力汽车两种动力源 任

5、务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 从狭义上讲，混合动力汽车是指同时装备两种动力源的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而内燃机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。也可以认为混合动力汽车通常是指既有车载动力电池提供电力驱动，又装有一个相对小型内燃机的汽车。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 2混合动力汽车的基本原理 混合动力汽车与传统汽车相比，主要的改进是在车辆的驱动系统上，即在传统汽车的内燃机、变速器、传动轴到车轮的驱动线路上，增加了一套由高压动力电池、电机组成的电动动力驱动线路。图4-1-3所示是一种混

6、合动力汽车的驱动路线图。图4-1-3 混合动力汽车基本驱动路线 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 在车辆行驶时，根据混合动力汽车设计的混合程度，通常会由动力电池先通过电机输出动力来驱动车辆，当电池存储电能不足时，内燃机再自动起动参与车辆的驱动。也有部分混合动力汽车内燃机是全程起动的，动力电池输出的动力仅仅用于辅助内燃机平滑运行。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 3混合动力汽车的类型及分类方法 为了便于区分形式各异的混合动力汽车，习惯上我们会根据混合动力汽车驱动系统的连接方式或混合程度来对混合动力汽车进行分类，以便于更好地了解混合动力汽车的技术特性。 1）按混合动力汽车

7、驱动连接方式分类 混合动力汽车的驱动系统主要有内燃机和驱动电机。通常，根据内燃机和驱动电机之间的连接关系（即内燃机的输出动力与驱动电机的输出动力到车辆驱动轴的连接方式），将混合动力汽车分成串联式、并联式和混联式三种类型，如图4-1-4、图4-1-5所示。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-4 混合动力汽车按驱动连接方式分类 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-5 混合动力汽车连接方式 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （1）串联式混合动力 在串联式混合动力设计中，车辆的驱动仅仅是由驱动电机来单独完成的，车辆动力电池的电能来自内燃机。 串联式混合

8、动力车辆运行时，内燃机带动发电机工作，发电机输出的电能通过逆变器提供给驱动电机来驱动车辆，或者为车辆动力电池充电。在该类型的设计中，内燃机是不能直接给车辆提供动力的，其主要应用于城市大客车，在乘用轿车中应用很少。串联式混合动力连接方式如图4-1-6、图4-1-7所示。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-6 串联式混合动力汽车连接方式示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-7 典型串联式混合动力汽车驱动组件 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 串联式混合动力的特点： 内燃机不直接参与驱动车辆，仅用于为动力电池充电； 动力电池获取电能的主要途径有

9、内燃机输出的电能和制动能量回收的电能； 优点是内燃机能够在最佳的速度和负荷状态下运行，同时车辆也取消了离合器等部件； 缺点是车辆仅通过电机驱动，因此必须设计有较大功率的电机来满足车辆在爬坡、急加速等大负荷运行工况，与此对应也导致内燃机和动力电池的质量增加，从而导致整车质量加大。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （2）并联式混合动力 在并联式混合动力设计中，车辆的驱动是由内燃机和驱动电机组合完成的，系统能支持仅靠其中的一种能量驱动车辆，也能支持内燃机和驱动电机同时驱动车辆。在这种设计中，动力电池和内燃机都是与变速单元相连接的。 在驱动车辆行驶时，大多数情况下，并联式混合动力汽车的驱

10、动电机是辅助内燃机运行的。并联式混合动力汽车可以在比较复杂的工况下使用，应用范围比较广，如图4-1-8、图4-1-9所示。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-8 并联式混合动力汽车连接方式示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-9 典型并联式混合动力汽车驱动组件 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 并联式混合动力的特点： 内燃机和驱动电机共同驱动车辆行驶； 没有单独设计有发电电机，在没有外部充电或辅助电源的情况下，动力电池获取电能的唯一途径是驱动电机的能量回收； 优点是采用了一个或多个电机辅助内燃机，使得内燃机的设计可以更小； 缺点是需要用复

11、杂的软件来优化驱动电机和内燃机同时输向驱动轴的转矩。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （3）混联式混合动力 混联式混合动力也称为串并联式，因为其集合了串联式和并联式的优点而设计的，它可以最大限度地发挥串联式与并联式的各自优点，如在车辆行驶中，系统可以通过动力分配装置一方面由驱动电机单独驱动车辆，另一方面再由内燃机来自主地发电。目前市场上合资品牌的混合动力汽车大多数采用这种设计类型，如图4-1-10所示。图4-1-10 串联式混合动力汽车连接方式示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 混联式混合动力的特点： 系统可以实现驱动电机单独驱动车辆，内燃机自动停机或起动为系统

12、充电；也可以实现内燃机和驱动电机共同驱动车辆。 不足的是动力分配装置内部设计和管理系统较为复杂，需要较高的技术积累和研发投入。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 2）按混合动力汽车的混合程度分类 对现有混合动力汽车进行分类还可以使用混合程度这个概念，这是目前市场销售中常用的习惯分类方式。但是到目前为止，并没有一个准确的混合程度标准。当前，大多数学者会采用混合程度认为是混合动力汽车中驱动电机的有效功率占车辆驱动系统总功率的百分比这个概念，按照这个混合程度概念可以将市场上的混合动力汽车分为轻度混合动力、中度混合动力和重度混合动力三个等级，如图4-1-11所示。图4-1-11 按混合动力

13、汽车的混合程度分类 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （1）轻度混合动力 也称轻混，轻度混合动力的车辆混合程度低，没有内燃机的帮助，设计在车辆中的电机是不能够单独驱动车辆行驶的。轻度混合动力一般采用36V、42V电池组，并搭载一个低功率的起动/发电机通过曲轴皮带来辅助内燃机。在严格意义上来说，轻混并不能算是混合动力，因为车辆只靠单一的内燃机动力行驶，其电池输出能量只起辅助作用，一般只用于车辆自动起停、内燃机起动平滑辅助和制动能量回收。轻混驱动系统设计的优点是成本小，但同时节省的燃油也少，一般只能省油8%15%。轻混动力系统结构如图4-1-12所示。 任务1 混合动力汽车的类型与典型

14、混合动力汽车图4-1-12 轻度混合动力系统结构示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 典型代表的技术有通用旗下BAS（Basic Assist System）系统的君越混合动力，梅赛德斯奔驰为Smart开发的一套名为MHD（Micro Hybrid Drive）的怠速熄火系统，以及奇瑞汽车合作研发的BSG（Belt-driven Starter/Generator）系统。 这种驱动系统的特点是由曲轴皮带驱动的起动/发电机取代了传统内燃机的发电机，由这个新型的起动/发电机提供车载电力系统的同时，还能快速起动车辆的内燃机。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （2）中度混

15、合动力 中度混合动力的车辆一般采用100V以上的动力电池，混合度在30%左右。与轻度混合动力系统不同之处在于，中度混合动力系统采用的是高压动力电池和电机。在车辆加速或者大负荷工况时，电机能够辅助内燃机驱动车辆，补充内燃机本身动力输出的不足，提高整车性能。这种系统的混合程度较高，在城市循环工况下节省燃油可以达到20%30%。 例如，本田汽车公司旗下的雅阁、思域，广汽丰田的雷凌混合动力汽车都属于这类系统，如图4-1-13所示。 这种驱动系统最主要的特点是，汽车行驶不能完全脱离内燃机单独依靠电力驱动。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-13 中度混合动力汽车 任务1 混合动力汽车

16、的类型与典型混合动力汽车 （3）重度混合动力 也称强混，系统通常采用了272650V的高压系统，混合度可以达到50%以上，在城市循环工况下节油率可以达到30%50%。其特点是动力系统以内燃机为基础动力，动力电池为辅助动力，采用的电机功率更为强大，完全可以满足车辆在起步和低速时的动力要求。 重度混合车型可以在低速时就像一款纯电动汽车一样，支持纯电动行驶；在急加速和爬坡运行工况下车辆需要较大的驱动力时，驱动电机和内燃机同时对车辆提供动力。 随着电机、电池技术的进步，重度混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向，丰田普锐斯、通用的凯雷德双模混合动力汽车采用的就是重度混合动力系统，如图4-1-1

17、4所示。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-14 重度混合动力汽车 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 3）插电式混合动力汽车 插电式混合动力汽车PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle），是可以通过外部连接的电源进行充电，同时在电池满电的状态下具有一定的纯电动行驶能力，是重度混合动力车型的一种特殊形态。 插电式混合动力可以采用串联或并联的结构，主要的优势在于纯电力行驶里程较长；电能不足时，车辆仍然可以重度混合模式行驶。一般插电式混合动力汽车都有随车充电器，可以使用220V外部电网为电池充电，而插电式混合动力公交车由于行驶路线固定，

18、通常利用快速充电机对其充电。 插电式混合动力系统的电机功率比纯电动汽车的稍小，动力电池的容量介于重混合纯电动汽车之间。由于具有可利用夜间低谷电对动力电池充电、可降低排放等优势，插电式混合动力汽车已成为主流发展方向之一。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 比亚迪秦和雪佛兰的沃蓝达都属于这种类型的混合动力汽车，如图4-1-15所示。例如，沃蓝达可以在纯电动模式下行驶80km，待电量耗尽后可利用1.4L内燃机作为驱动力额外行驶490km。如果想要继续行驶，用户只需为车辆充电或加油即可。图4-1-15 插电式混合动力汽车 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 4典型混合动力汽车车型

19、的技术特点 目前，无论是自主品牌还是合资品牌，都陆续推出或正在研发混合动力汽车。典型混合动力汽车车型及技术特点介绍如下： 1）丰田普锐斯混合动力汽车 （1）第一代丰田普锐斯 1997年，丰田首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力汽车：普锐斯（Prius）。普锐斯混合动力系统由汽油内燃机和电动机组成，采用一种折中的方式弥补了汽油内燃机车和纯电动车两者之间的缺陷。2000年，普锐斯经过细微的改动之后推向美国市场，随后进入欧洲，开始了其世界第一混合动力车型的历程。 第一代丰田普锐斯结构如图4-1-16所示，技术参数见表4-1-1。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-

20、16 第一代丰田普锐斯结构示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （2）第二代丰田普锐斯 2003年9月，丰田在日本首先上市了全新第二代普锐斯，除了外表的改进外，最重要的是引入了第二代丰田混合动力系统THS。THS是在HSD（混合动力协同驱动）的概念下开发出来的，即电动机，内燃机在车辆各种状态中，采用不同的方式协同工作，来适应各种驾驶模式。THS与THS基本理论相同，不过使用的电动机在同类电动机中性能较高。另外，为了更好地进行能源消耗管理，THS使用一种新型的线路和制动能量回收系统，与高效的蓄电池组合，可以在制动的时候更好地对制动能量进行回收。 THS最大的改进在于使用了高电压线

21、路内燃机、电动机和蓄电池之间的电压高达500V，而上一代THS的电压只有274V。 第二代丰田普锐斯结构如图4-1-17所示，主要技术参数见表4-1-2。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-17 第二代丰田普锐斯结构示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （3）第三代丰田普锐斯 2009年，丰田推出了全新第三代普锐斯，并于2010年全面上市。新一代的普锐斯对混合动力系统进行了改进，主要包括两个方面：一个是使用全新的1.8L内燃机代替原有的1.5L内燃机；另外一个是对HSD混合动力协同驱动系统进行重新设计，如图4-1-18所示。图4-1-18 第三代普锐斯与制动

22、能量回收 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 第三代丰田普锐斯搭载阿特金森循环1.8L直列4缸内燃机，取代第二代的1.5L内燃机，最大功率为73kW，比第二代提高16kW，转矩达到142Nm，比老款增加27Nm，加上电动机动力整车最大功率为100kW，低速转矩进一步提升，这也意味着低速时候能够获得更好的燃油经济性。0100km/h加速时间比第二代提高1s，仅需9.8s。 第三代普锐斯提供4种不同的驾驶模式，Normal为正常模式，EVDrive模式允许驾驶员在低速状态下单纯依靠电力行驶约1.6km。Power模式提高加速灵敏度，以提升运动性能。Eco模式则可以帮助驾驶员获得最佳的燃油

23、经济性。 第三代丰田普锐斯结构如图4-1-19所示，主要技术参数见表4-1-3。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-19 第三代丰田普锐斯结构示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （4）第三代插电式丰田普锐斯 锂离子蓄电池组可通过家用电源来进行充电，因此，不受蓄电池剩余量和充电设施完善情况的限制。比起传统的混合动力车将更加能够降低油耗、抑制不可再生资源消耗、减排CO2以及防止大气污染。普锐斯插电型混合动力汽车每升汽油可以行驶55km，在充满电的情况下，纯电动模式续驶里程为20km。充电时间：100V电源需要180min，200V电源需要100min。 当蓄电

24、池的电量下降至一定程度时，系统就会自动的切换为混合动力模式行驶，在低温时起动以及用户用力踩下加速踏板等情况下，如果系统判断电池提供的功率较低时。就会起动内燃机驱动行驶。 第三代插电式丰田普锐斯汽车结构如图4-1-20所示，主要技术参数见表4-1-4。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车图4-1-20 第三代插电式丰田普锐斯汽车结构示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 2）比亚迪秦混合动力汽车 秦是比亚迪股份有限公司自主研发的第二代双模混合动力的高性能轿车（图4-1-21），属于重度混合，并支持外部电源充电的混合动力汽车。图4-1-21 比亚迪秦混合动力汽车 任务1 混

25、合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 在动力方面，秦搭载了1台1.5T内燃机、6速DCT自动变速器和1台高转速电机，并集合自主研发的磷酸铁锂电池，使得最大输出功率可以达到217kW，峰值转矩479Nm。电池组的容量设计为13kWh，在纯电动状态下的最大续驶里程可以达到70km。 秦的驱动系统采用了并联的设计方式，使得即使在电力驱动系统失效的情况下，车辆依靠内燃机的驱动系统能够仍然保持行驶。 比亚迪秦的动力驱动系统结构如图4-1-22所示。图4-1-22 比亚迪秦动力驱动系统结构示意图 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车任务实施 （一）工作准备 （1）防护装备：常规实训工装。 （2）车辆

26、、台架、总成：丰田普锐斯，或比亚迪秦，或荣威550混合动力，或其他类型混合动力汽车。 （二）实施步骤 本工作任务主要包括两个子任务。 1调查和了解主流混合动力汽车的品牌与车型 利用互联网检索资料，或调研周边新能源汽车销售店面，了解当前主流混合动力汽车品牌与车型。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 2使用和操控典型混合动力汽车仪表及混合动力操控部件 （1）检查车辆，如是插电式混合动力汽车，确保电量充足； （2）使用车轮止动装置固定车轮，避免意外起动导致事故； （3）进入车辆，点火开关置于ON位置，观察车辆仪表显示信息； （4）打开车辆娱乐系统信息中心显示屏，选择与混合动力汽车相关的显

27、示选项，观察显示的信息； （5）观察并使用车辆其他混合动力汽车功能按钮。 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 以下以丰田普锐斯为例，介绍混合动力汽车的操作。 1）第三代普锐斯仪表与混合动力控制按钮 普锐斯的仪表显示界面可以显示车辆状态、运行状况、挡位信息以及混合动力系统信息，如图4-1-23所示。图4-1-23 丰田普锐斯仪表与信息系统 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （1）READY指示灯 普锐斯混合动力汽车取消了内燃机转速表，车辆在起动状态下内燃机可能不一定运转，因此设置单独的READY指示灯来提示车辆已经起动的信息。 （2）DISP显示信息 按下转向盘上的DISP

28、按钮（图4-1-24），可以在显示屏上切换显示以下信息： 能源指示器。 混合动力系统指示器。 以及油耗、时钟、里程等传统信息。图4-1-24 丰田普锐斯转向盘DISP按钮 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 （3）EV模式按钮 打开EV开关（图4-1-25），模式指示灯将点亮。在EV驱动模式下，仅通过由混合动力电池供电的电机来驱动车辆。 EV行驶模式可以在以下情况被激活： 车辆行驶速度达到40km/h。 内燃机已经暖机。 动力电池正常状态。图4-1-25 EV模式开关 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 2）比亚迪秦仪表显示信息及指示灯 比亚迪秦仪表有两种显示模式，如图4-

29、1-26所示。 组合仪表的部分指示灯含义见表4-1-5。图4-1-26 比亚迪秦的仪表（两种显示模式） 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车学习测试 1填空题 （1）目前按照认知习惯，混合动力汽车主要指_的混合动力汽车，简称_ 。 （2）混合动力汽车通常是根据驱动系统的_或_来进行分类。 （3）在并联式混合动力设计中，车辆的驱动是由_和_组合完成的。 （4）目前市场上合资品牌的混合动力汽车大多数_设计类型。 （5）按混合程度，混合动力汽车分为_混合动力、 _混合动力和_混合动力三个等级。 任务1

30、 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车2判断题（1）混合动力汽车的驱动系统主要有内燃机和动力电池。（ ）（2）串联式混合动力汽车的驱动是由驱动电机来单独完成的。（ ）（3）混联式混合动力的系统可以实现纯驱动电机驱动车辆。（ ）（4）插电式混合动力只能采用并联的结构。（ ）（5）插电式混合动力系统的电机功率比纯电动汽车的大。（ ） 任务1 混合动力汽车的类型与典型混合动力汽车3不定项选择题（1）混合动力汽车的优势有（ ）。A平衡内燃机输出转矩 B节省燃油C能够回收部分制动能量 D能够提高内燃机功率（2）串联式混合动力汽车连接驱动轴的部件是（ ）。A发电机 B驱动电机 C内燃机 D内燃机和驱动电机

31、（3）轻度混合动力汽车可以节省的燃油约为（ ）。A8%15% B20%30% C30%50% D50%以上（4）混联式混合动力汽车连接驱动轴的部件是（ ）。A发电机 B驱动电机 C内燃机 D内燃机和驱动电机（5）插电式混合动力汽车的高压动力电池电能来自（ ）。A外部电源 B车内发电机 C自身发电 D以上都不对 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式提出任务 一位混合动力车主反映他的车辆发动机总是运转，怀疑混合动力系统有故障。作为新能源汽车专业学生，你能否根据车主反馈的情况，正确判断出其中的原因，并给出合理的解释吗？ 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式任务要求知识要求 1能够描述混合动力汽车的基

32、本特征； 2能够描述混合动力汽车的基本结构； 3能够描述混合动力汽车动力驱动单元结构与工作原理； 4能够描述混合动力汽车的运行模式。能力要求 能够正确分析典型混合动力汽车的运行模式。 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式相关知识 1混合动力汽车基本特征 与传统汽车相比较，混合动力汽车在有些系统或部件上根据混合动力汽车运行需要，做了改进或升级，主要表现在：与纯电动汽车相同的是，混合动力汽车采用DC/DC转换器来替代原有12V发电机；采用电动驱动压缩机来替代皮带驱动压缩机，以及有的车辆采用PTC电加热来实现空调的暖风功能。 与传统内燃机汽车相比，混合动力汽车在以下三个方面做出了升级提高： 任务2

33、混合动力汽车的结构与运行模式 1）内燃机的升级变化 混合动力汽车的内燃机排量较小，同时由于大多数混合动力汽车取消了12V发电机、曲轴皮带驱动压缩机等部件，因此会简化辅助装置的皮带传动机构，主要的表现是不再需要通过曲轴皮带来驱动压缩机和12V发电机了。混合动力汽车通常采用电动空调压缩机或电子水泵，在曲轴上的皮带轮仍会保留，仅作为减振器用，如图4-2-1所示的丰田普锐斯内燃机曲轴皮带驱动部件明显减少了，仅保留一个发动机水泵和惰轮。图4-2-1 丰田普锐斯内燃机曲轴皮带 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 此外，对于一些插电式混合动力汽车，由于内燃机可能很少运行，因此还设计有独立的封闭式燃油炭罐系

34、统，利用很大的炭罐来吸收燃油箱内的蒸发燃油气体。当需要继续添加燃油时，混合动力控制系统会首先释放系统封闭的燃油蒸汽压力，然后才执行燃油箱盖的打开和允许添加燃油指令。如图4-2-2所示的通用沃蓝达混合动力汽车上的一个大炭罐。图4-2-2 沃蓝达插电混合动力燃油炭罐 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 2）转向系统的升级变化 由于混合动力汽车的内燃机可能偶尔会停止运转，因此内燃机将不能正确驱动一个液压转向助力系统的液压泵。目前，几乎所有的混合动力汽车上都使用了电动机械式转向系统，如图4-2-3所示。该系统的电机直接从车辆电源系统获取电能，无论内燃机是否运转，电机均能提供转向助力。图4-2-3 混

35、合动力电动助力转向系统 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 3）制动系统的升级变化 混合动力汽车通常会设计有电动真空泵（图4-2-4），无论内燃机是否关闭，改电动真空泵均能为带有真空制动助力器的制动系统提供足够的真空，保证了混合动力汽车的制动安全。图4-2-4 混合动力汽车电动真空泵 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 有些混合动力汽车不再设计有真空助力系统的制动系统，改用电控液压制动系统。改系统的特点是驾驶员踩下制动踏板不再是直接将机械力传递到制动主缸，而制动踏板是一个传感器，传感器将信号先传递给制动系统模块，该模块根据制动需求，驱动液压制动系统的制动压力实现制动，普锐斯液压制动主缸结构

36、示意图如图4-2-5所示。 该系统的最大优点是可以无缝配合混合动力的制动能量回收控制。图4-2-5 电控液压制动主缸与制动模块 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 2混合动力汽车的基本结构 混合动力汽车的结构较为复杂，它具有传统汽车与纯电动汽车的双重部件。如图4-2-6所示，混合动力汽车配置有内燃机、动力电池、动力驱动单元、DC/DC转换器，如果是插电式混合动力汽车还配置有车载充电器等。图4-2-6 混合动力汽车基本结构 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 由于动力电池、DC/DC转换器等部件与纯电动汽车在结构原理上并无区别，但是动力驱动单元的设计却是混合动力汽车的中心，即是车辆混合动力驱

37、动形式的反映，也是一辆混合动力汽车技术性能的重要表现。 在混合动力的车型中，中度、重度混合动力其内部在传统内燃汽车基础上主要增加有高压动力电池组和改进的变速驱动单元，并为特定车辆需求增加一些其他附属部件。 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 3变速驱动单元的结构 混合动力汽车的变速驱动单元（图4-2-7）不同于现有的自动变速器或手动变速器，其内部主要包含有： （1）用于驱动和发电的三相电机； （2）用于实现动力切换的离合器； （3）用于实现输出动力变速的齿轮机构。图4-2-7 混合动力变速驱动单元 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 混合动力汽车变速驱动单元目前有两种应用比较广泛的类型，分

38、别以丰田普锐斯为代表的混联形式变速驱动单元和以比亚迪秦为代表的并联式变速驱动单元。 混联式变速驱动单元的机构可以实现更多的混合驱动模式，例如纯电动驱动模式、内燃机与电机复合工作模式以及各种工况下的不同组合模式，通常这种变速驱动单元内部设计有两个电机。 并联式变速驱动单元的机构最大优点是可以在电力驱动模式下失效时，单纯依靠内燃机也可以由改变速单元继续驱动车辆行驶。 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 1）混联式变速驱动单元 在丰田普锐斯车型中，变速驱动单元内部设计有两个驱动电机MG1和MG2，并设计有一个行星齿轮机构，如图4-2-8、图4-2-9及视频所示，其连接关系如下：图4-2-8 普锐斯

39、变速驱动单元内部连接关系示意图 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式图4-2-9 行星齿轮运作工作原理 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 （1）内燃机与内部行星齿轮机构的行星架相连接。 （2）MG1与行星齿轮机构的太阳轮相连接。 （3）MG2与行星齿轮机构的齿圈以及车辆输出轴相连接。 从其内部连接关系可以判断出来，该变速单元中即存在着内燃机提供动力给MG1发电，MG2用于驱动车辆的串联形式；也存在着在MG1固定情况下，内燃机和MG2同时利用行星齿轮机构驱动车辆的并联形式。因此，可以从这样的结构中判断出普锐斯采用是混联形式。 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 混合动力汽车采用的电机通常是

40、三相交流电机，它替代了传统汽车上的发电机和起动机。需要起动内燃机时，内部的电机作为起动机，带动内燃机运转；内燃机起动后，又会作为发电机，为车辆提供持续电能，如图4-2-10所示。图4-2-10 混合动力汽车电机的作用 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 2）并联式变速驱动单元 在比亚迪秦的变速驱动单元中，组合设计有一个DCT双离合变速器和一台驱动电机，并通过一套减速机构进行并联起来。 如图4-2-11所示，其内部的连接关系是：图4-2-11 比亚迪秦变速驱动单元总成示意图 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 （1）驱动电机通过单独的一套减速机构与齿轮变速器相连； （2）内燃机通过DCT双离

41、合变速器以及另外一套减速机构与齿轮变速器相连。 比亚迪秦的电机是由外圈的定子与内圈的转子组成，是汽车的动力源之一，向外输出转矩，用于驱动汽车前进、后退；同时也可以作为发电机发电（例如，在滑行、制动过程中以及发动机输出的额外转矩的势能或者动能通过电机转化为电能存储）。电机采用交流永磁同步电机，额定功率为40kW。 驱动单元外观如图4-2-12所示。图4-2-12 比亚迪秦变速驱动单元外观结构 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 4混合动力汽车的运行模式 混合动力汽车在运行过程中，通常可以细分成以下几种运行模式： 1）起步加速 混合程度较轻车型，在起步时电动机辅助发动机驱动，提供强有力的加速能力

42、，同时减少发动机起步时因为惯性阻力增加导致油耗的加大，如图4-2-13所示。图4-2-13 纯电力驱动或电机辅助内燃机驱动 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 而目前有些混合程度较重的车型，在起步时都是由纯电力驱动的，内燃机出于关闭状态，如图4-2-14所示。 2）低速巡航行驶 在低速巡航行驶时，内燃机处于关闭状态的，只靠电机驱动车辆行驶，如图4-2-14所示。图4-2-14 纯电机驱动模式 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 3）加速 在加速状态下时，如果此时内燃机已经起动，那么会由电机辅助内燃机，提供强有力的加速动力。如果内燃机在未起动状态下时，通常遇到大负荷情况下，系统会自动起动内燃

43、机来为车辆提供更高的动力，如图4-2-15所示。图4-2-15 混合驱动模式 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 4）高速巡航 在高速巡航状态情况下，电机通常被关闭，只由内燃机进行驱动，以稳定的低油耗行驶。因为在这种工况下，内燃机的运行也是在最经济的油耗下进行的，如图4-2-16所示。图4-2-16 仅内燃机运行模式 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 5）减速 系统会优先执行制动能量回收，将制动能量转化为电能存储在蓄电池中，此时内燃机会被关闭，减少能耗，提高充电效率，如图4-2-17所示。图4-2-17 制动能量回收模式 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 6）自动停车 怠速时，混合动

44、力汽车具有最大的特点是内燃机会被自动停止，此时能源消耗和排放为零，如图4-2-18所示。图4-2-18 自动停机模式 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式任务实施 （一）工作准备 （1）防护装备：无特别要求。 （2）车辆、台架、总成：丰田普锐斯，或比亚迪秦，或荣威550混合动力，或其他类型混合动力汽车。 （3）专用工具、设备：无。 （4）手工工具：无。 （5）辅助材料：无。 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 （二）实施步骤 本操作任务主要集合前面的知识，进一步驾驶并操控混合动力汽车，记录并分析其运行模式。 操作前准备： （1）检查并确认车辆无故障，如果是插电式混合动力汽车，需要提前充满电。

45、 （2）将车辆四轮利用两柱举升机离地1520cm。 警示！ （1）整个操作过程必须由实训教师完成，学生仅通过显示装置记录显示结果！ （2）车辆运行期间，严禁车辆前后站立学生！ 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 1起动车辆 起动车辆并操作混合动力汽车信息显示屏，找到显示信息。 位于混合动力汽车的娱乐系统显示屏或仪表信息显示中心，均设计有车辆运行状态的实时能量图。该能量图指示了行车过程中动力电池与驱动电机之间电能的流动情况，如图4-2-19所示。图4-2-19 典型混合动力汽车能量图显示界面 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 能量图会显示以下状态信息： （1）电源关闭：动力电池驱动没有电能

46、流向车轮。 （2）电池驱动：当电能从动力电池流向车轮时，电池图标会被激活。 （3）制动能量回收：当车辆进行再生制动或者滑行时，再生的电能会由车轮返回至电池。 2操作车辆 释放车辆驻车制动，并将挡位挂入D挡，尝试运行以下形式状态，并记录能量图显示的状态。 （1）空载起步； （2）加速； （3）匀速； （4）急加速； （5）释放加速踏板滑行； （6）制动车辆。 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 3分析记录的能量显示状态 1）THS简介 普锐斯的中枢是丰田混合动力系统THS（Toyota Hybrid System），它利用汽油内燃机和电动机两种动力系统，通过串联和并联相结合的形式进行工作，如图

47、4-2-20所示。系统在行车过程中可以不断检测车辆行驶工况，然后通过管理控制系统，对车辆动力分配装置的工作模式进行调整，从而达到节油减排的目的。图4-2-20 丰田混合动力系统 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 2）THS的工作模式 （1）起步或中低速 当车辆处于起步或中低速运转时，内燃机不用于驱动车辆，而由蓄电池供电给电动机，电动机直接驱动车辆，此时车辆不排放废气，如图4-2-21所示。图4-2-21 纯电驱动车辆 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 （2）普通行驶状态 当车辆处于普通行驶状态时，车辆的行驶动力以内燃机为主，内燃机驱动车轮，同时也带动电动机工作，如图4-2-22所示。图

48、4-2-22 内燃机起动 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 （3）急加速 车辆瞬间加速时，车辆动力电池会提供额外的动力给电动机，电动机会辅助内燃机来提高整车动力，改善整车加速性能，此时内燃机瞬态加速性能大幅提高，如图4-2-23所示。图4-2-23 电池与内燃机同时工作 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 （4）减速、制动 当车辆减速、制动时，车轮驱动电动机，电动机起到发电机作用，再生制动将动能转变为电能，并储存于镍氢蓄电池，如图4-2-24所示。图4-2-24 制动能量回收 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 （5）蓄电池能量低 当系统检测到蓄电池电量低时，内燃机可以在驱动车辆的同时

49、，随时带动发电机运转给蓄电池充电，如图4-2-25所示。图4-2-25 内燃机补充发电 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式学习拓展 1混合动力汽车的能效表 很多混合动力汽车仪表中都会设计有一个与其功能类似的能量指示符号，该符号用以显示运行效率，提示驾驶员以最佳效率的方式驾驶。当屏幕中球体为绿色，且处于中间位置时，车辆的燃油经济性或电力使用的效率最高，如图4-2-26所示。 当加速时，如果球体变黄并向上运行，表示加速过猛，不利于效率最佳化。 当制动时，如果球体变黄并向下运行，表示制动过猛，也不利于效率最佳化。图4-2-26 典型混合动力汽车能效表形式 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 2混

50、合动力汽车工作模式介绍 1）纯电动模式 纯电动模式（图4-2-27），由动力电池给驱动电机供电，再由电机驱动车辆行驶。图4-2-27 纯电动模式 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式2）传统燃油模式传统燃油模式（图4-2-28），由发动机直接驱动车辆行驶。图4-2-28 传统燃油模式 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 3）能量回收模式 能量回收模式（图4-2-29），在制动或惯性滑行中释放出多余能量，并通过发电机将其转化为电能。图4-2-29 能量回收模式 任务2 混合动力汽车的结构与运行模式 4）怠速充电模式 怠速充电模式（图4-2-30），由发动机带动发电机给动力电池充电。图4-2-3