汽車運用與維修專業(yè)畢業(yè)論文

畢業(yè)論文

題目：比亞迪秦動力系統(tǒng)淺析學院年級2012級專業(yè)汽車運用與維修學號學生姓名學院年級2012級專業(yè)汽車運用與維修學號學生姓名指導教師畢業(yè)設(shè)計鑒定表畢業(yè)設(shè)計鑒定表指導老師評分：指導教師(簽字)答辯成績：答辯小組組長(簽字)畢業(yè)設(shè)計總成績:等級：年月日隨著石油供應(yīng)的日趨緊缺和環(huán)境污染的日益加劇，電動車這種以電能為動力的交通工具憑借其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點日漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點。節(jié)能成為新世紀全球的主題，日益短缺的能源要求出現(xiàn)新的動力技術(shù)。本文詳細的闡述了比亞迪汽車混合動力技術(shù)原理及應(yīng)用現(xiàn)狀，并且分析了該汽車混合動力核心技術(shù)，綜合分析了其需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題和面臨的挑戰(zhàn)與機遇。關(guān)鍵詞：秦；混合動力；動力系統(tǒng)

目錄前言 1第1章新能源汽車 21.1新能源汽車的概念 21.2新能源汽車的種類 21.3新能源汽車的發(fā)展 2第2章比亞迪秦動力系統(tǒng) 32.1概況 32.2發(fā)展歷程 52.2.1F3DM繞開豐田專利 52.2.2變速箱問題解決電機合二為一秦問世 62.2.3秦的性能指標 72.3秦的特點 82.4秦的前景 8第3章原理及工作模式 93.1短途用電與長途混動 93.2節(jié)能模式 103.3DMⅡ代技術(shù)快省綠兼?zhèn)?10第4章秦面臨的問題 11第5章結(jié)語 115.1展望 115.2智能化配置 12參考文獻 13前言當前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車存在種種弊病，統(tǒng)計表明在占80%以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動力潛能的40%，在市區(qū)還會跌至25%，更為嚴重的是排放廢氣污染環(huán)境。20世紀90年代以來，世界各國對改善環(huán)保的呼聲日益高漲，各種各樣的電動汽車脫穎而出。雖然人們普遍認為未來是電動汽車的天下，但是電池技術(shù)問題阻礙了電動汽車的應(yīng)用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠未達到人們所要求的數(shù)值，專家估計在10年以內(nèi)電動汽車還無法取代燃油發(fā)動機汽車（除非燃料電池技術(shù)有重大突破）。現(xiàn)實迫使工程師們想出了一個兩全其美的辦法，開發(fā)了一種混合動力裝置（Hybrid-ElectricVehicle，縮寫HEV）的汽車。所謂混合動力裝置就是將電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動力，輔助動力單元實際上是一臺小型燃料發(fā)動機或動力發(fā)電機組。形象一點說，就是將傳統(tǒng)發(fā)動機盡量做小，讓一部分動力由電池-電動機系統(tǒng)承擔。這種混合動力裝置既發(fā)揮了發(fā)動機持續(xù)工作時間長，動力性好的優(yōu)點，又可以發(fā)揮電動機無污染、低噪聲的好處，二者“并肩戰(zhàn)斗”，取長補短，汽車的熱效率可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上。

第1章新能源汽車1.1新能源汽車的概念新能源汽車是指采用非常規(guī)車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。1.2新能源汽車的種類新能源汽車包括燃氣汽車（液化天然氣、壓縮天然氣）、燃料電池電動汽車（FCEV）、純電動汽車（BEV）、液化石油氣汽車、氫能源動力汽車、混合動力汽車（油氣混合、油電混合）太陽能汽車和其他新能源（如高效儲能器）汽車等，其廢氣排放量比較低。1.3新能源汽車的發(fā)展從世界范圍內(nèi)的整個形勢來看，日本是電動汽車技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個國家之一，特別是在發(fā)展混合動力汽車方面，日本居世界領(lǐng)先地位。世界上能夠批量產(chǎn)銷混合動力汽車的企業(yè)，只有日本的兩家汽車公司。1997年12月，首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力轎車。到2012年時，其所有的車型將全部裝上混合動力發(fā)動機。在實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)低能耗、低排放和改進行駛性能方面已經(jīng)走在了世界的前列。混合動力汽車是目前國內(nèi)新能源領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)化進行的比較好的一類汽車，目前，已有部分實現(xiàn)小規(guī)模的生產(chǎn)。如在2005年12月，中國得一汽集團就下線了Prius，實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。在2008年，本田的思域混合動力汽車、豐田雷克薩斯RX400H和LS600H以及GS450H、RX450H多款混合動力車型也進入我國市場，同時通用公司的君越汽車也已在我國上市。當前，我國一些自主品牌也走進該領(lǐng)域的前列，如比亞迪油電混合車BYDF6DM等。比亞迪的F3DM雙模混合動力車已進入《節(jié)能與新能源汽車示范應(yīng)用工程推薦車型目錄》。2003年，比亞迪收購西安秦川汽車有限責任公司（現(xiàn)“比亞迪汽車有限公司”），正式進入汽車制造與銷售領(lǐng)域，開始民族自主品牌汽車的發(fā)展征程。

發(fā)展至今，比亞迪已建成西安、北京、深圳、上海、長沙五大汽車產(chǎn)業(yè)基地，在整車制造、模具研發(fā)、車型開發(fā)等方面都達到了國際領(lǐng)先水平，產(chǎn)業(yè)格局日漸完善并已迅速成長為中國最具創(chuàng)新的新銳品牌。汽車產(chǎn)品包括各種高、中、低端系列燃油轎車，以及汽車模具、汽車零部件、雙模電動汽車及純電動汽車等。代表車型包括F3、F3R、F6、F0、G3、G3R、L3/G6、速銳等傳統(tǒng)高品質(zhì)燃油汽車，S8運動型硬頂敞篷跑車、高端SUV車型S6和MPV車型M6，以及領(lǐng)先全球的F3DM、F6DM雙模電動汽車和純電動汽車E6等。2012年4月23日，比亞迪秦、F3速銳、e6先行者、S6、G6、F0等車型亮相北京車展，還在現(xiàn)場發(fā)布了三項世界級頂尖技術(shù)。秦，搭載DMⅡ代動力系統(tǒng)。秦是比亞迪在全新平臺上開發(fā)的一款全新插電式雙模電動車，即可充電又可用油，用電用油模式自由切換。第2章比亞迪秦動力系統(tǒng)2.1概況作為比亞迪在全新平臺上開發(fā)的插電式混合動力車，在110kW電機和1.5TID發(fā)動機共同驅(qū)動下，秦的最大功率和最大扭矩達到223kW和440N·m，最高時速可達185km/h，0到百公里加速時間僅為5.9秒。比亞迪“秦”采用了DMⅡ雙模技術(shù)（比亞迪最新雙模技術(shù)），搭載高電壓、高轉(zhuǎn)速電機，功率大幅提升，F(xiàn)3DM用“16度電才能跑60公里，而秦10度電即可達到50公里”，因為秦的電池重量較F3DM減輕一半，同時車身也更加輕盈。百公里綜合使用成本16元，僅相當于目前2升油的價格。秦的充電口設(shè)計在后行李箱蓋上，通過主駕門板上的按鍵電動解鎖充電口蓋實現(xiàn)自動開啟；購車將隨車配送一個充電包，只要接上220V家用電源就可使用，5小時即可充滿電。秦采用了比亞迪的DMII雙模混動系統(tǒng)，采用并聯(lián)模式，即系統(tǒng)可以以純電動或汽油+電動模式進行驅(qū)動。與之前的DMI相比，DMII系統(tǒng)將發(fā)動機部分升級為1.5LTI發(fā)動機，同時采用了DCT雙離合變速箱，此外在電動機以及系統(tǒng)電路參數(shù)方面也都進行了改變。在發(fā)動機方面，比亞迪目前主推的1.5LTI缸內(nèi)直噴+渦輪增壓發(fā)動機自然是秦獲得優(yōu)秀動力表現(xiàn)的功臣之一，最大功率154Ps（113kW）/5200rpm、最大扭矩240N·m/1750-3500rpm的參數(shù)相比于之前DMI的那臺1.0L自然吸氣發(fā)動機要強悍了不少，同時其保持了較好的燃油經(jīng)濟性。圖2-1發(fā)動機實物圖比亞迪秦上的永磁同步電機最高轉(zhuǎn)速可達12000轉(zhuǎn)/分鐘，最大功率110kW，最大扭矩250N·m，采用冷卻液進行冷卻。電機是直接驅(qū)動變速箱輸出軸的，因而在結(jié)構(gòu)上相當簡潔，而且無需增大變速箱扭矩承受能力。值得一提的是DMII模塊上的電機控制器與DMI上的相比，體積更小，重量更輕，防護等級更高，在性能上全面提升。比亞迪秦采用了自主開發(fā)的6速DCT干式雙離合自動變速器，該款變速器基于速銳那臺變速器打造。由于系統(tǒng)加入電機，變速器已經(jīng)進一步優(yōu)化改良，可以說是一臺根據(jù)混合動力系統(tǒng)特制的雙離合變速器。理論上可以減少動力損失，同時保持換擋時的動力傳遞更加平順。用于儲能的電池位于車輛尾箱位置。該電池組容量達到13kWh，標稱電壓為506V，類型為磷酸鐵鋰電池。由于比DMI模塊的電池電壓更高因而系統(tǒng)效率也隨之提升。DMII模塊的電池組的防護等級達到IP67，擁有極好的防塵防水性能及安全性。除此以外，對于電池組極為關(guān)鍵的電池管理器在DMII模塊上也得到升級，體積重量更小，管理更為細致，有效防止電池過熱過充過放，延長電池壽命及保證乘客安全。圖2-2電動圖2.2發(fā)展歷程秦是一步一個腳印發(fā)展出來的。通過王傳福自己的講話，和比亞迪研發(fā)工程師提供的資料，我們可以勾勒出秦的發(fā)展軌跡。2.2.1F3DM繞開豐田專利（1）豐田混合動力結(jié)構(gòu)比亞迪想要做混合動力汽車遇到了豐田的專利。豐田發(fā)展混合動力汽車很早，發(fā)展出一套采用行星齒輪動力分配機構(gòu)的混合動力模式。這套模式包含兩個電機、一個發(fā)動機，一個行星齒輪動力分配機構(gòu)，而核心是這個行星齒輪動力分配機構(gòu)，可以巧妙的讓三者構(gòu)成并聯(lián)——發(fā)動機和電機一起驅(qū)動車輛，或者串聯(lián)模式——發(fā)動機發(fā)電，一個電機充當發(fā)電機，另外一個充當電動機驅(qū)動車輛。而這個動力分配機構(gòu)是有專利的。圖2-3豐田混合動力結(jié)構(gòu)（2）F3DM混動結(jié)構(gòu)比亞迪要做混合動力汽車就面臨著專利問題，對此比亞迪采取繞過的模式。比亞迪F3DM沒有動力分配機構(gòu)，只有簡單的幾個離合器，兩個電機和1.0升的發(fā)動機在一個軸上。這個軸通過減速器直接驅(qū)動車輪。需要全功率并聯(lián)，發(fā)動機與兩個電機鎖定結(jié)合，一起驅(qū)動車輛；需要串聯(lián)，發(fā)動機和一個電機鎖定組成發(fā)電機，另外一個電機和車輪鎖定，變成純電力驅(qū)動。這樣同樣可以達到串聯(lián)、并聯(lián)結(jié)合的目的，也繞開了豐田的專利。但是這種模式有一個致命弱點，就是在并聯(lián)模式下，發(fā)動機轉(zhuǎn)速和車輪直接相關(guān)，速度高了，發(fā)動機轉(zhuǎn)速很快，噪音震動很大，舒適性很差。比亞迪曾經(jīng)想在發(fā)動機和軸直接加上一個變速箱，但是當時比亞迪自己沒有變速箱技術(shù)，做不了。F3DM就只能將究，盡量用串聯(lián)模式回避這個問題，所以F3DM只有省油的特性，沒有混合動力車加速快的優(yōu)點。但是在F3DM上，比亞迪在電池、電機相關(guān)的技術(shù)上有了相當?shù)姆e累，為秦的出現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。圖2-4F3DM混動結(jié)構(gòu)2.2.2變速箱問題解決電機合二為一秦問世隨著技術(shù)的發(fā)展，比亞迪研發(fā)出了雙離合變速器，并成功運用在G6、速銳等車型上。盡管還有一些問題，但是比亞迪終于有了自己的變速箱。F3DM上的難題有了解決的辦法。同時，全產(chǎn)業(yè)鏈推進比亞迪，在電池容量重量比，功率重量比，電機功率重量比上都有了長足的進步。而這三個指標都是衡量電動車的核心技術(shù)的指標，電池容量重量比高，意味著純電模式跑的遠。電池和電機功率重量比高，意味著加速快，秦的5.9秒百公里加速就是建立在這些技術(shù)突破的基礎(chǔ)之上的。相比F3DM，秦把兩個小電機，變成一個大電機，沒有串聯(lián)模式，不追求油電模式下的省油，轉(zhuǎn)而追求高性能。圖2-5電動原理在發(fā)動機和電機之間，不再是簡單的離合器，而是加上了比亞迪自己的雙離合變速箱。這樣就解決了比亞迪F3DM發(fā)動機噪音大舒適性差的弱點，同時還有非常好的性能。雖然秦和F3DM都是插電混合動力汽車，但是兩種完全不同，F(xiàn)3DM是混聯(lián)，而且是不太成熟的混聯(lián)，性能實際不佳；而秦是追求極限性能并聯(lián)，不追求省油。而且還不是一般的并聯(lián)，我們后面會提到秦并聯(lián)的特殊之處。2.2.3秦的性能指標當初秦公布性能指標，很多人都表示不信，因為混合動力的汽車很多，5.9秒對于采用比亞迪速銳（底盤仿造豐田卡羅拉，發(fā)動機和變速箱逆向大眾1.4T和雙離合）為基礎(chǔ)的原型車來說太科幻了一點。而秦用北京密云的400米挑戰(zhàn)賽證明了自己并不是吹牛。秦是怎么做到的呢？秘密在于秦的混合動力結(jié)構(gòu)。并聯(lián)式混合動力通常的做法是在發(fā)動機和變速箱直接增加一個薄薄的電機。發(fā)動機和電機，都接在變速箱的輸入端。變速箱連接主減速器，然后連接車輪。圖2-6混合動力原理2.3秦的特點優(yōu)點是，電機和發(fā)動機任何條件下都可以在高效率轉(zhuǎn)速區(qū)工作，發(fā)動機和電機的總功率就是車的功率；缺點是變速箱承受的功率和扭矩是有限的，整車性能受制于變速箱的承受力。而大功率變速箱是很貴的，為了照顧整車成本，變速箱不能承受太大功率。整車性能就打了折扣，200千瓦發(fā)動機，100千瓦電動機，但是變速箱只能承受210千瓦，整車功率就只能被限制在210千瓦，90千瓦的功率浪費了。而秦的電機加在變速箱的輸出端，只要減速器能承受，全部功率都可以用上，變速箱不用很貴，就可以讓整車的功率加大。而且就起步速度而言，可以單獨給電機加一個減速器，起步扭矩想多大都行，動力不是瓶頸，減速器、車軸、輪胎抓地力才是瓶頸。所以秦能跑出遠超同級別的5.9秒的百公里加速。不是比亞迪有火星科技，而是選擇了追求極限性能的模式。但是這種模式也有缺點，電機不經(jīng)過變速箱，只有固定減速，到了高速，電機在高轉(zhuǎn)速下效率會下降，提供給車輪的扭矩也會急劇下降。所以秦的極速標識在185公里每小時。不過這個所謂的缺點，在中國高速限速120公里的路況下不是問題，秦選擇的混合動力方式是適合中國國情的。2.4秦的前景已經(jīng)能感受到\o"比亞迪秦"\t"/test/20131219/_blank"比亞迪秦在新能源車市場中的強大實力，而且不僅是對自主品牌而言，與合資/\o"進口車"\t"/test/20131219/_blank"進口車型也有優(yōu)勢，再加上國家對此類車型的補貼政策。比亞迪的定位還是相當明確的-做電動汽車，而現(xiàn)在電動汽車這塊兒相對汽油車來說應(yīng)該還算小眾范圍，更多的人采取的是觀望、質(zhì)疑甚至抵制的態(tài)度。某寶數(shù)據(jù)表明，小眾范圍的產(chǎn)品客戶回頭率非常高，甚至有些店鋪根本不用做任何形式的推廣，單單依靠老客戶以及人傳人的口碑效應(yīng)，就能做到剛上的新品，幾百上千的庫存就被一搶而空的效果沒跑題哈，道理是相通的，隨著秦以及后續(xù)其他車型總銷量的持續(xù)增加（意味著客戶的積累），人傳人的口碑效應(yīng)也會由點到面，我相信在未來幾年比亞迪的電動汽車能做到很好。第3章原理及工作模式秦運行模式包括：

純電動(EV)，混合動力(HEV)，節(jié)能(ECO)，運動(SPORT)純電動模式

0消耗3.1短途用電與長途混動秦搭載比亞迪最新科技成果——DMⅡ代動力系統(tǒng)。它由高電壓、高轉(zhuǎn)速電機(110KW)+高密度、高電容比最新動力電池單元+1.5TID黃金動力組合組成，\t"/car/2013-04-26/_blank"驅(qū)動效率較DMⅠ代提升明顯。\t"/car/2013-04-26/_blank"混合動力模式下，\t"/car/2013-04-26/_blank"最大功率和最大\t"/car/2013-04-26/_blank"扭矩可達到223KW和440N.m。這套系統(tǒng)使得秦從設(shè)計上突破了充電難的壁壘，讓電動車走出“概念”、真正“實用”。據(jù)悉，秦單次充電純電模式可行駛50公里，滿足日常上下班代步使用。長途可用混合動力模式。即便無電時，秦搭載的1.5TID傳統(tǒng)燃油動力總成，動力十分充沛，可使秦可變身為一輛普通燃油車繼續(xù)暢通行駛，完全不用擔心車輛因找不到充電站而“趴窩”。圖3-1純電動原理3.2節(jié)能模式節(jié)能模式（仍然屬于混合動力運行），發(fā)動機不參與驅(qū)動，只負責充電混動力模式下的能量回收原理圖3-2節(jié)能原理圖3.3DMⅡ代技術(shù)快省綠兼?zhèn)渥鳛楸葋喌显谌缕脚_上開發(fā)的插電式混合動力車，秦具有快省綠三大優(yōu)勢。混動模式下，110kW電機和1.5TID黃金動力組合共同驅(qū)動車輛，秦的\t"/car/2013-04-26/_blank"最高時速可達185km/h，0到百公里\t"/car/2013-04-26/_blank"加速時間僅為5.9秒。此外，秦的能耗經(jīng)濟性十分突出，混動模式下100公里綜合費用折算僅16元，相當于2L油的費用，實現(xiàn)了動力性與節(jié)油性的完美平衡，在\t"/car/2013-04-26/_blank"油價高漲的時代，為用戶節(jié)省了一大筆\t"/car/2013-04-26/_blank"油耗開銷。純電動模式下更可實現(xiàn)零\t"/car/2013-04-26/_blank"排放，節(jié)能環(huán)保。此外，秦的充電也相當便捷，其充電口設(shè)計在后行李箱蓋上，只要按下主駕門板上的按鍵，充電口蓋即可自動開啟，使用家用220V電源充電，5-6小時可充滿(10°電)。車主可白天用車，晚上充電，擺脫了對專業(yè)充電站的依賴。第4章秦面臨的問題比亞迪秦作為一款國內(nèi)領(lǐng)先的并聯(lián)式混合動力汽車，自然也就遇到了與之相關(guān)的一些問題。比亞迪秦在市場上售價二十萬左右，加上各種政策補貼下來也要十多萬，并且作為新能源車在中國市場上也算是領(lǐng)先，所以消費者認可度不是很高。有關(guān)比亞迪電動車被撞擊起火的事件讓人們對秦的電池組安全性產(chǎn)生疑慮，所以秦必須做好自身安全防范工作，打消消費者疑慮。比亞迪秦采用了自主開發(fā)的6速dct干式雙離合自動變速箱，理論上可以減少動力損失，同時保持換擋時的動力銜接不過干式離合器的耐用性還需要時間來證明。受到某品牌汽車所搭載的雙離合變速器大范圍召回的波及，也讓消費者格外關(guān)注其可靠性。比亞迪所采用的電池組存在木桶效應(yīng)，因為電池組是由大量單體電池串并而成，電池組整體壽命取決于壽命最短的那顆電池。所以，只有在電池性能高度一致時，壽命發(fā)揮才能接近單體電池的水平。盡管越來越多的城市開始建設(shè)充電站，但目前可能只有像H