新能源汽車電驅與控制技術

項目一新能源汽車高壓供電控制系統

項目二新能源汽車電驅系統

項目三新能源汽車電驅控制系統

項目四新能源汽車電驅熱管理系統與整車控制策略

任務一驅動電機檢測

任務二變速器檢測項目二

新能源汽車電驅系統一、任務引入新能源汽車電機驅動系統簡稱電驅，相當于傳統油車的動力系統，主要由電控、電機、變速器、電驅冷卻系統等組成，變速器是新能源汽車電驅傳動機構的重要組成部分。新能源汽車作為傳統汽車的替代者，驅動電機是繼發動機之后驅動車輛的又一動力源。由于驅動電機的扭矩特性與發動機差異很大，新能源汽車變速箱與傳統汽車變速箱也有很大區別。尤其是混合動力汽車，變速箱設計花樣繁多，每個品牌都有各自的結構特點；相對于混合動力汽車，電動汽車的變速箱結構相對簡單。目前新能源車輛多采用一體化設計，把電機、變速器及電機控制模塊MCU等集成在一起，優化空間布局，節省高壓線束。為區別于傳統汽車動力系統，混合動力汽車也把電驅系統稱作電混系統。二、任務目標知識目標：掌握純電動汽車變速器的結構原理。。掌握新能源汽車動力傳輸和架構類型。掌握典型混合動力汽車變速器的結構原理。技能目標：具有純電動汽車變速器拆裝與檢修的能力。具有典型混合動力汽車變速器拆裝與檢修的能力。職業素養目標：嚴格執行新能源汽車檢修操作規范，養成科學嚴謹的工作態度。養成總結訓練過程和結果的習慣，為下次訓練積累經驗。虛心向他人學習，尊重他人勞動。養成團結協作精神。嚴格執行7S現場管理。三、知識空間電動汽車主要包括純電動汽車和增程式電動汽車，以驅動電機為唯一動力源。作為驅動車輛的動力源，驅動電機與發電機相比，無論異步感應電機還是永磁同步電機，都存在中低速扭矩特性好而高速扭矩特性差等特點，為充分發揮驅動電機的扭矩特性，電動汽車的動力輸出只采用固定傳動比的減速器，傳動比不可選、不可變，所以其傳動裝置應稱為減速器而不應稱為變速器。混合動力汽車主要包括混合動力汽車HEV和插電式混合動力汽車PHEV,有發動機和驅動電機兩個甚至多個動力源，出于節能環保的目的，混合動力汽車在怠速起步和中低車速行駛時動力源以驅動電機驅動為主，而中高車速時以發動機驅動為主。為兼顧發動機和驅動電機的動力切換和耦合輸出，充分發揮發動機和驅動電機的動力特性，一般混合動力汽車變速器需重新設計。增程式汽車的發動機只是作為增程器用于驅動發電機，為動力電池充電，不直接驅動車輛，驅動電機是驅動車輛的唯一動力源，變速器與純電動汽車無異，故增程式汽車不應稱為混合動力汽車，應該屬于電動汽車的范疇。如理想、塞力斯、嵐圖等。輕混車型動力總成仍采用傳統變速器，以發動機為主要動力源。1.純電動汽車變速器純電動汽車的變速箱主要組成包括兩級減速齒輪副、差速器、駐車機構、軸承、止推裝置、墊片及油封等裝置組成，結構較為簡單。由于純電動汽車變速器采用固定傳動比，傳動比不可變、不可選，所以純電動汽車的變速器實際為減速器，檔位只設置D檔（前進檔）、R檔（倒車檔）和N檔（空檔）三個檔位，前進檔只設一個D檔。通過電機控制器控制三相交流電，來控制驅動電機的加減速、正反轉，實現車輛的加減速、倒車以及能量回收。1.純電動汽車變速器1.純電動汽車變速器1.純電動汽車變速器為優化車輛結構，節省占用空間，減少高壓線纜用量，大多數純電動汽車動力總成多采用電機控制器、驅動電機和變速器一體化集成設計，通常稱為電驅三合一總成，混動車型也有相似特點。2019款比亞迪e5電驅三合一總成

電機控制器VTOG2.混合動力汽車變速器混合動力汽車主要包括插電式PHEV和非插電式HEV兩種，這兩種車型主要區別在于充電方式不同，動力傳輸采用的變速器沒有區別。混合動力汽車的變速器除了傳輸動力外，還有實現發動機和驅動電機動力切換和輸出耦合的作用，這一點是傳統油車所不具備的。2.1混合動力汽車動力傳輸方式

混合動力汽車按照發動機和驅動電機動力傳輸方式可分為串聯式、并聯式、混聯式。a.串聯模式b.并聯模式c.混聯模式2.1混合動力汽車動力傳輸方式

一般混合動力汽車有三種最基本的動力模式供駕駛員選擇，即EV純電模式、發動機直驅模式和HEV混動模式。選擇EV模式時，可作為電動汽車使用，控制系統通過對動力電池SOC與車輛負載進行評估，發動機適時介入；選擇發動機直驅模式，可作為傳統油車使用；選擇HEV模式，車輛混動控制系統可在串聯、并聯、混聯三種模式之間適時自動切換。2.2混合動力汽車電機布置位置根據電機的布置位置，混合動力汽車的動力系統有P0、P1、P2、P3、P4五種架構。2.2混合動力汽車電機布置位置混動車型動力系統架構類型及特點架構類型電

機

位

置P0電機安裝在發動機前端，以皮帶的方式與發動機連接，則稱為P0架構，此位置電機被稱作BSG電機或HSG電機。輕混采用BSG電機，中混采用HSG電機。P1電機在發動機后端與之剛性相連，即為P1架構，這個位置的電機也被稱作ISG電機,因為與發動機無法脫開，輸出的動力易受發動機牽制，需與其他電機和離合器配合使用，是被眾多中混和重混車型采用的類型。P2將電機安裝在變速器與發動機之間的離合器之后，則稱為P2架構，這個電機集成在變速箱內，這類混動系統可最大限度實現發動機和變速箱的兼容，技術較為簡單，比較容易實現。既可以被多電機系統采用，也可以用于單電機系統。P3變速器輸出軸加裝電機，即為P3架構。這類車型與P2近似，但是區別在于電機布置的位置不同，所以運行方式也不盡相同。P4電動機加裝在車輪驅動軸上，則稱為P4架構。常見的有P1P4、P2P4的組合，這種電機可以稱為輪邊電機，正在向輪轂電機過渡。2.2混合動力汽車電機布置位置幾種常見架構組合類型序號構型代表車型設計思路1P1+P3Prius、Accord、Outlander、榮威RX5/E550、傳祺PHEV、比亞迪唐/宋/秦PlusDMI新開發專用變速箱（動力耦合器），將發動機、發電機、驅動電機等集成于一體，目前被大多數混動車型廣泛采用。2P0+P2北京現代索九混動發動機前端安裝BSG或HSG電機，皮帶傳動，P2電機安裝在離合器后、變速器前。3P0+P3比亞迪唐/宋/秦PHEV發動機前端安裝BSG或HSG電機，皮帶傳動，P3電機與變速器集成。4P0+P4PSA、長城WAYP8PHEV發動機前端安裝BSG或HSG電機，皮帶傳動，后橋安裝P4電機。5P2.5吉利博瑞PHEV、領克PHEV將驅動電機與變速器集成，可實現P2/P3功能切換。6P2奧迪A3、保時捷卡宴、奇瑞、長安逸動PHEV單電機系統，電機為ISG電機。7P0/48V吉利博瑞、長安逸動、紅旗H5發動機上裝上BSG代替傳統發電機，輕混單獨使用。2.2混合動力汽車電機布置位置名詞解釋：BSG電機、HSG電機、ISG電機SG為StarterGenerator的縮寫，即啟動發電機的意思，其主要作用是發電、起動發動機，包括BSG、HSG、ISG電機。BSG電機：BSG電機安置在發動機前端的皮帶上，也就是P0架構。BSG電機可以輔助啟動發動機，為48V電池充電，并助力發動機完成車輛起步。2.2混合動力汽車電機布置位置HSG電機：HSG電機安置在皮帶位置，屬于P0架構，可單獨作為啟動機使用；在發動機介入時迅速拉升發動機轉速，使離合器平穩接合；當車輛在純電模式下動力蓄電池SOC較低時，可再次啟動發動機；在發動機起動后作為發電機使用，為動力蓄電池充電。ISG電機：ISG電機安裝在發動機曲軸后端，無需皮帶帶動，也就是P1或P2架構。既可以帶動曲軸起動發動機；也可以在發動機的帶動下，作為發電機為動力蓄電池充電；又可以直接將扭矩作用到發動機的曲軸輸出端，助力發動機和驅動電機，對動力有較大的提升和幫助。2.3混合動力汽車變速器結構原理傳統變速器改進型：圖6大眾帕薩特混動DQ400e（6DSG）變速器圖7北京現代索九混動A6MF2H（6AT）變速器2.3混合動力汽車變速器結構原理混動專用變速器：如豐田E-CVT變速器，這種變速器結構簡單、穩定高效，很多廠商在研發混動技術時都不得不繞開豐田的專利，于是就出現了通用的雙行星排、雙電機系統，凱迪拉克的三行星排、雙電機系統等架構類型的動力系統，目前各大汽車廠商都在紛紛開發自己混動車型專用的變速器。混動專用變速器一般又分為可變傳動比和固定傳動比兩種。2.3混合動力汽車變速器結構原理可變傳動比型：豐田THS3雙擎混動變速箱通過電機控制行星排行星架來實現無級變速，沒有離合器和換檔機構，也能實現模擬7-10速的傳動比可選可變。豐田THS3雙擎混動變速器E-CVT2.3混合動力汽車變速器結構原理固定傳動比型：這種變速器只有一個固定傳動比，沒有專門的換檔機構，傳動比不可變不可選，跟純電動汽車傳動方式近似。比亞迪DMI超級混動EHS電混總成

比亞迪七合一EHS電混總成（1）比亞迪DMI超級混動EHC電混系統單級減速器結構原理比亞迪DMI超級混動EHC電混系統由雙電機、雙電控、單級減速器、離合器、電機油冷系統“七合一”組成，屬于P1+P3架構。EHS電混七合一總成雙電機系統2.4典型混合動力汽車變速器結構原理單檔減速器傳動路線圖2.4典型混合動力汽車變速器結構原理發動機直接與P1發電機通過常嚙合齒輪副連接，發電機為ISG電機，并通過一個離合器與P3驅動電機連接，驅動電機則通過中間齒輪、差速器等直接驅動車輛，故此電混系統屬于P1+P3架構。比亞迪EHS電混系統有9種動力模式2.4典型混合動力汽車變速器結構原理①EV模式EV模式時發動機和發電機都不工作，離合器分離，動力電池給驅動電機供電驅動車輛行駛。2.4典型混合動力汽車變速器結構原理②HEV串聯充電模式此時發動機在高效區工作帶動發電機運轉，離合器分離，發出的電會優先滿足電機驅動車輛行駛，余下的電能則用于給電池充電。2.4典型混合動力汽車變速器結構原理③串聯放電模式此時發動機會帶動發電機發電，離合器分離，電池也會放電共同給電機供電。2.4典型混合動力汽車變速器結構原理④HEV并聯充電模式離合器接合，此時發動機動力過剩，除維持車輛行駛外，還能提供額外的功率驅動電動機發電，此時驅動電機被用作發電機給動力電池充電。2.4典型混合動力汽車變速器結構原理⑤HEV并聯放電模式離合器接合，此時發動機動力通過機械結構直接驅動車輪，同時電動力池給驅動電機供電驅動車輛，此時發電機處于閑置狀態。2.4典型混合動力汽車變速器結構原理2.4典型混合動力汽車變速器結構原理⑥HEV并聯直驅模式離合器接合，此時發動機的動力剛好能夠驅動車輛，驅動電機既不需要提供助力也不需要充當發電機發電，且發電機也不發電。2.4典型混合動力汽車變速器結構原理⑦能量回收當駕駛員松開油門踏板或踩踏制動踏板制動時，車輛的慣性帶動驅動電機運轉給動力電池充電，此時發電機和發動機都不工作，離合器也處于分離狀態。2.4典型混合動力汽車變速器結構原理⑧原地充電當動力電池電量極低，或者處于HEV-SPORT模式，或者掛入P檔，踩下油門時，即使車輛處在靜止狀態，發動機也會帶動發電機給動力電池充電。2.4典型混合動力汽車變速器結構原理⑨充電樁充電電池通過外接充電器提供的電能充電。對比長城、奇瑞和長安等國產的DHT混動，相當于將比亞迪DMI的單檔減速器換成一個兩檔變速箱。使用兩檔變速箱的好處是，高速可以降檔超車，發動機轉速可以立刻增大到功率較大的區間，會大大增加高速再加速時的動力表現。2.4典型混合動力汽車變速器結構原理（2）豐田THS3雙擎混動變速器結構原理豐田THS3代混動變速箱型號P410，主要應用于國內一汽豐田卡羅拉雙擎、雙擎E+、廣汽豐田雷凌雙擎、雙擎E+車型，結構簡單、可靠性高、故障率低。MG1、MG2均采用三相交流永磁同步電機。盡管沒有采用離合器，但根據其雙電機位置，豐田THS3代混動仍屬于P1+P3架構。豐田P410混合驅動橋總成2.4典型混合動力汽車變速器結構原理2.4典型混合動力汽車變速器結構原理豐田P410混合驅動橋工作模式如下：工作模式一：原地啟動發動機。MG2不運轉，外齒圈被鎖止不轉，MG1在動力電池的電能驅動下運轉，通過太陽齒輪、行星輪驅動行星架1運轉，啟動發動機。工作模式二：原地怠速發電。當混動控制模塊檢測到電池電量不足時，會啟動發動機運轉，驅動MG1運轉發電，給電池充電。這與工作模式一傳動路線相同，只是由發動機輸出動力方向相反。工作模式三：低中速前行。發動機不運行，行星架1被鎖止，MG2旋轉，通過行星輪驅動外齒圈運轉，再通過中間齒輪、驅動差速器驅動車輛前行，此時行星架1也被鎖止，通過行星輪、太陽輪帶動MG1反向空轉。倒車就是MG2反轉驅動車輛。工作模式四：混動模式。由于豐田電池容量小，一般純電動模式下只不過行駛數公里，當系統判別其電量不足時，就會啟動發動機，一部分動力帶動MG1發電供驅動電機用，另一部分參與車輛驅動。工作模式五：高速行駛。發動機會一直運轉，這也就是豐田混動高速費油的原因。系統會更根據負荷大小及動力電池電量狀態，決定MG1是發電給MG2使用，還是短時間當作電動機合力驅動車輛（比如急加速）。前者居多，保證行駛后電池電量充足。工作模式六：能量回收。車輛滑行或制動時，發動機不工作，車輛慣性會帶動MG2運轉，系統根據能量回收策略來決定MG2發電，進行能量回收。四、任務實施----1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢1.任務準備安全防護：做好臺架安全防護與場地隔離。工具設備：人身安全防護套裝、絕緣工具套裝、常規工具套裝。車輛臺架：比亞迪e5驅動橋臺架(行云新能INW-EV-E5-FL)。輔助資料：教材、維修手冊、任務工單、記號筆。2.操作步驟注意：在操作前應首先做好場地安全防護、車輛安全防護、人身安全防護等各種防護措施，并執行進行高壓下電程序，在等待5分鐘后再進行動手操作。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢

（1）清潔并檢查電驅總成外觀，松開放油螺塞，用接油盤泄放變速器油；拆卸車速傳感器。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（2）使用合適的套筒扳手拆卸電機與驅動橋總成連接螺栓，并分解電機與驅動橋總成。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（3）清潔驅動橋內殼體，檢查內殼體及輸入軸、輸出軸。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（4）拆卸內殼體與外端蓋連接螺栓，使用專用工具分解內殼體與外端蓋并取下外端蓋，取出輸出軸兩側油封彈簧、軸承墊片、磁鐵。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（5）松開輸出軸軸承壓板固定螺母。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（6）用翻轉架將內殼體轉至水平，轉動輸入軸，觀察驅動橋內部結構，認識內部部件。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（7）拆卸輸出軸軸承壓板固定螺母。拆卸輸出軸，檢查齒輪及軸承、差速器。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（8）拆卸中間軸軸承壓板螺栓，取出中間軸，檢查齒輪及軸承。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（9）拆卸輸入軸軸承壓板，取出輸入軸，檢查齒輪及軸承。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（10）清除殼體與外端蓋結合面密封膠。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（11）清洗、清潔殼體與外端蓋內側。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（12）清洗、清潔內部各部件，再次檢查各部件。1.比亞迪e5純電驅動橋拆檢（13）按照相反的順序安裝部件。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢1.任務準備安全防護：做好臺架安全防護與場地隔離。工具設備：人身安全防護套裝、絕緣工具套裝、常規工具套裝。車輛臺架：比亞迪秦Plusdmi驅動橋臺架（若為整車需提前將變速箱從車上拆取下來并上臺架）。輔助資料：教材、維修手冊、任務工單、記號筆。2.操作步驟2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（1）使用合適的套筒扳手拆卸發動機與驅動橋總成連接螺栓，并分解發動機與驅動橋總成。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（2）清潔驅動橋殼體及前端蓋，檢查輸入軸、輸出軸。拆卸殼體與前端蓋連接螺栓，使用專用工具分解殼體與前端蓋并取下前端蓋，取出輸出軸兩側油封彈簧、軸承墊片、磁鐵。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（3）用翻轉架將殼體轉至水平，轉動輸入軸，觀察驅動橋內部結構，認識內部部件。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（4）拆卸兩個油泵驅動輪。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（5）拆卸發動機輸入軸及離合器，檢查齒輪及軸承。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（6）拆卸發電機軸，檢查齒輪及軸承。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（7）拆卸驅動電機軸，檢查齒輪及軸承。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（8）拆卸中間軸，檢查齒輪及軸承。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（9）拆卸輸出軸，檢查齒輪及軸承、差速器。清洗、清潔內部各部件，再次檢查各部件。使用專用洗滌劑清洗或煤油清洗，后用壓縮空氣吹干。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（10）拆卸外端蓋，清洗、清潔殼體與外端蓋內側，檢查兩個電機軸承。2.比亞迪秦Plusdmi驅動橋拆檢（11）按照相反的順序安裝部件。3.豐田THS3雙擎混動P410驅動橋拆檢1.任務準備安全防護：做好臺架安全防護與場地隔離。工具設備：人身安全防護套裝、絕緣工具套裝、常規工具套裝。車輛臺架：豐田THS3雙擎混動P410驅動橋臺架（若為整車需提前將變速箱從車上拆取下來并上臺架）。輔助資料：教材、維修手冊、任務工單、記號筆。2.操作步驟3.豐田THS3雙擎混動P410驅動橋拆檢（1）清潔變速器總成外觀，將變速器總成垂直放置在工作臺上，拆卸油泵蓋緊固螺栓，取出油泵轉子及驅動軸。3.豐田THS3雙擎混動P410驅動橋拆檢（2）拆卸外端蓋與后殼體連接螺栓，使用專用工具拆卸外端蓋。3.豐田THS3雙擎混動P410驅動橋拆檢（3）