插電式混合動(dòng)力汽車(chē)解剖教具的設計

隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，中國汽車(chē)銷(xiāo)量持續快速增長(cháng)，汽車(chē)保有量的不斷攀升導致中國石油消耗量日益升高，石油對外依存度也不斷升高。中國迫切需要發(fā)展新能源汽車(chē)，為了加快新能源
汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展步伐，中國相關(guān)部門(mén)出臺的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快新能源汽車(chē)推廣應用的指導意見(jiàn)》提出，要貫徹落實(shí)發(fā)展新能源汽車(chē)的國家戰略，以純電驅動(dòng)為新能源汽車(chē)發(fā)展的主要戰略取向，重點(diǎn)發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)、插電式（含增程式）混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)。
我國新能源汽車(chē)戰略道路已逐漸走向清晰，而混合動(dòng)力汽車(chē)將成為目前的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，中等職業(yè)學(xué)校也要適應社會(huì )的發(fā)展，建設新能源汽車(chē)實(shí)訓室，購買(mǎi)和自制新能源汽車(chē)的教學(xué)設備，開(kāi)設新能源汽車(chē)相關(guān)課程，培養懂新能源汽車(chē)基本原理和基本保養維修技術(shù)的中職學(xué)生，以適應社會(huì )的需要。但是，在職業(yè)學(xué)校教學(xué)中需要的插電式混合動(dòng)力汽車(chē)解剖教具在市場(chǎng)上沒(méi)有現成的產(chǎn)品，而訂制這種解剖教具價(jià)格十分昂貴，為此，學(xué)校汽車(chē)專(zhuān)業(yè)教師和校外汽車(chē)公司合作，購買(mǎi)了插電式混合動(dòng)力汽車(chē)——比亞迪F3DM雙模電動(dòng)車(chē)，對該車(chē)進(jìn)行解剖，并用于教學(xué)，使教學(xué)更加方便直觀(guān)。解剖前，我們根據新能源的教學(xué)用途需要，學(xué)習了該車(chē)的結構特點(diǎn)和工作原理，設計了整車(chē)解剖方案。
一、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)解剖教具用途
插電式混合動(dòng)力汽車(chē)解剖教具可起動(dòng)運行，進(jìn)行起動(dòng)、加速、減速、簡(jiǎn)單故障檢測與診斷、故障模擬與排除等工況的實(shí)際操作，真實(shí)展示汽車(chē)油電混合動(dòng)力結構與原理及工作過(guò)程，以滿(mǎn)足學(xué)校新能源汽車(chē)的如下教學(xué)需要：
1.適用于職業(yè)學(xué)校對汽車(chē)油電混合動(dòng)力理論和維修實(shí)訓的實(shí)訓教學(xué)需要。
2.適用于職業(yè)學(xué)校對汽車(chē)油電混合動(dòng)力模塊各單元教學(xué)需要。
3.適用于職業(yè)學(xué)校汽車(chē)理實(shí)一體化教學(xué)模式的教學(xué)需要。
4.適用于職業(yè)學(xué)?，F場(chǎng)教學(xué)的教學(xué)模式的教學(xué)需要。
5.適用于職業(yè)學(xué)校行動(dòng)導向教學(xué)模式和教學(xué)需要。
6.適用于油電混合動(dòng)力各模塊的結構與原理認知、功能動(dòng)態(tài)演示、故障模擬與考核、故障檢測與維修、故障診斷與排除等教學(xué)需要。
二、比亞迪F3DM雙模電動(dòng)車(chē)的特點(diǎn)、工作模式及結構為了更好地制作插電式混合動(dòng)力汽車(chē)解剖教具，需要對這臺比亞迪F3DM雙模電動(dòng)車(chē)的工作特點(diǎn)、工作模式和結構有一定的了解。
（一）比亞迪F3DM（Dual Mode）系統：是將汽油發(fā)動(dòng)機和電機有機結合融為一體，配合動(dòng)力電池，形成由電機和電機配合發(fā)動(dòng)機向車(chē)輛輸出動(dòng)力的兩種驅動(dòng)模式。車(chē)輛可以在純電動(dòng)(EV)和混合動(dòng)力(HEV)這兩種模式之間自由切換。
（二）比亞迪DM系統特點(diǎn)：與普通的汽油車(chē)相比較，有更好的動(dòng)力性能、燃油經(jīng)濟性。在純電動(dòng)情況下可實(shí)現噪音小，*的特點(diǎn)，還具有電機輔助回收制動(dòng)能量功能。與其他混
合動(dòng)力汽車(chē)相比較，擁有大容量的動(dòng)力電池，極大增加了純電動(dòng)狀態(tài)的行駛里程。具有外接充電功能，充電采用220V交流電源，方便用戶(hù)使用。另外，該車(chē)搭載了全新的車(chē)頂太陽(yáng)能電池充電系統，不僅美觀(guān)環(huán)保，而且也為驅動(dòng)車(chē)輛提供了能量來(lái)源。
（三）整車(chē)高壓零部件

整車(chē)各高壓零部件如下圖所示。
（四）比亞迪F3DM發(fā)動(dòng)機艙內元件分布
比亞迪F3DM的動(dòng)力由一臺與排量1.0L的371QA全鋁汽油機發(fā)動(dòng)機和主副兩臺稀土永磁同步電動(dòng)機M1和M2組成。


（五）比亞迪DM系統工作模式
1.“EV”—— 純電動(dòng)工作模式
純電動(dòng)工作模式下，動(dòng)力電池提供電能，由電機二驅動(dòng)車(chē)輛行駛。帶檔滑行或剎車(chē)等減速工況下，電動(dòng)機二不再消耗電能，相反電機反轉，回收一部分損失的動(dòng)能。

2.“HEV”——混合動(dòng)力工作模式
（1）混合動(dòng)力工作模式A，當電池組電量不足20%底線(xiàn)的時(shí)候，371QA發(fā)動(dòng)機起動(dòng)并工作在*狀態(tài)，直接驅動(dòng)車(chē)輛，電機一隨發(fā)動(dòng)機轉動(dòng)，產(chǎn)生電量，為動(dòng)力電池充電。如果跑長(cháng)途，長(cháng)期處于混合動(dòng)力模式，電機一在電池電量只剩50%的時(shí)候就將啟動(dòng)，充電到70%停止工作。

（2）混合動(dòng)力工作模式B，在需要較高動(dòng)力輸出的模式下，發(fā)動(dòng)機和電機二一起驅動(dòng)車(chē)輛，提供更高的輸出功率。

（3）混合動(dòng)力工作模式C，在電量比較低而整車(chē)需要的動(dòng)力輸出也較低的模式下，發(fā)動(dòng)機帶動(dòng)電機一發(fā)電，但發(fā)動(dòng)機不驅動(dòng)車(chē)輪，電機二利用電機一發(fā)的電驅動(dòng)車(chē)輛，多余的電能將存儲在動(dòng)力電池內。

三、比亞迪F3DM雙模電動(dòng)車(chē)解剖教具設計方案
（一）總體要求
解剖汽車(chē)用于展示汽車(chē)的組成、主要部件結構及電動(dòng)汽車(chē)的基本工作原理?？梢郧宄乜匆?jiàn)發(fā)動(dòng)機艙、車(chē)身側圍及車(chē)門(mén)的構造結構、鋼板的厚度及前后懸掛的結構，能夠展示電動(dòng)汽
車(chē)動(dòng)力系統的組成和基本工作過(guò)程。要求解剖汽車(chē)結構完整能開(kāi)動(dòng)。
（二）功能特點(diǎn)
1.汽車(chē)解剖模型主要總成剖示并以各種顏色區分并做防銹處理。
2.汽車(chē)解剖模型能清晰的看出各主要部件結構，一種顏色直觀(guān)看到動(dòng)力傳遞路線(xiàn)。
3.汽車(chē)解剖模型能夠滿(mǎn)足汽車(chē)整車(chē)結構、基本工作原理的教學(xué)。
4.汽車(chē)解剖模型覆蓋件、內飾及漆色無(wú)明顯損傷且規定配置齊全。
5.采用LED等技術(shù)展示電池與電機間的電流流動(dòng)方向，方便進(jìn)行工作原理教學(xué)。
（三）解剖位置
1.解剖右前翼子板，展示前懸架的安裝位置與結構。
2 .解剖右側車(chē)身，取下右側前門(mén)及右側后門(mén)，去除右側B柱，展示動(dòng)力電池與電機、控制器間的線(xiàn)路連接。由于車(chē)頂有太陽(yáng)能電池板，故車(chē)頂不解剖。
3.在動(dòng)力電池與電機、控制器等部件間用LED線(xiàn)管展示電流流動(dòng)方向，以便直觀(guān)進(jìn)行教學(xué)。
4.解剖左側前、后車(chē)門(mén)，展示車(chē)門(mén)內部前后門(mén)電動(dòng)車(chē)窗及防撞鋼梁結構。
5.解剖右側后翼子板，展示后懸架的安裝位置與結構。
6.解剖尾箱蓋前部，展示車(chē)載充電器、高壓配電箱和太陽(yáng)能DC\DC控制器的位置。
7.解剖儀表臺右側，展示汽車(chē)空調及安全氣囊組件。
（四）電流流動(dòng)方向LED線(xiàn)管展示設計要求
1．“EV”—— 純電動(dòng)工作模式
純電動(dòng)工作模式下，動(dòng)力電池提供電能，由電機二驅動(dòng)車(chē)輛行駛。
流水燈設計1：汽車(chē)啟動(dòng)后為EV模式，通過(guò)采集EV模式信號，低速運轉情況下，電池向電機二供電，這時(shí)LED線(xiàn)管展示為：電池→電機二流水燈為綠色流動(dòng)。
2.“HEV”—— 混合動(dòng)力工作模式
（1）混合動(dòng)力工作模式A，當電池組電量不足20%底線(xiàn)的時(shí)候，371QA發(fā)動(dòng)機起動(dòng)并工作在*狀態(tài)，直接驅動(dòng)車(chē)輛，電機一隨發(fā)動(dòng)機轉動(dòng)，產(chǎn)生電量，為動(dòng)力電池充電。如果跑長(cháng)途，長(cháng)期處于混合動(dòng)力模式，電機一在電池電量只剩50%的時(shí)候就將啟動(dòng)，充電到70%停止工作。
流水燈設計2：EV模式下，只要發(fā)動(dòng)機起動(dòng)，同時(shí)采集到EV模式信號和發(fā)動(dòng)機起動(dòng)信號，則帶動(dòng)電機一給電池充電，同時(shí)電池仍然向電機二供電。這時(shí)LED線(xiàn)管展示：電機一→電池
流水燈為紅色流動(dòng)；電池→電機二流水燈為綠色流動(dòng)。
（2）混合動(dòng)力工作模式B，在需要較高動(dòng)力輸出的模式下，發(fā)動(dòng)機和電機二一起驅動(dòng)車(chē)輛，提供更高的輸出功率。
流水燈設計3：HEV模式汽車(chē)啟動(dòng)后加速行駛情況下，同時(shí)采集到HEV模式信號和發(fā)動(dòng)機加速信號，電池向電機二供電。這時(shí)LED線(xiàn)管展示：電池→電機二流水燈為綠色流動(dòng)。
（3）混合動(dòng)力工作模式C，在電量比較低而整車(chē)需要的動(dòng)力輸出也較低的模式下，發(fā)動(dòng)機帶動(dòng)電機一發(fā)電，但發(fā)動(dòng)機不驅動(dòng)車(chē)輪，電機二利用電機一發(fā)的電驅動(dòng)車(chē)輛，多余的電能將
存儲在動(dòng)力電池內。
流水燈設計4：汽車(chē)啟動(dòng)后在HEV模式下起動(dòng)發(fā)動(dòng)機不加速，同時(shí)采集到HEV模式信號和發(fā)動(dòng)機起動(dòng)信號，電機一給電池充電，電池向電機二供電。這時(shí)LED線(xiàn)管展示：電機一→電池
流水燈為紅色流動(dòng)；電池→電機二流水燈為綠色流動(dòng)。