1、 毕业论文题目：比亚迪秦动力系统浅析2015 年 3 月学 院 年 级 2012 级 专 业 汽车运用与维修 学 号 学生姓名 指导教师 毕业设计鉴定表指导老师评分： 指导教师 (签字)答辩成绩： 答辩小组组长 (签字)毕业设计总成绩: 等级： 年 月 日摘 要随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，电动车这种以电能为动力的交通工具凭借其节能、环保的优点日渐成为业界关注的焦点。节能成为新世纪全球的主题，日益短缺的能源要求出现新的动力技术。本文详细的阐述了比亚迪汽车混合动力技术原理及应用现状，并且分析了该汽车混合动力核心技术，综合分析了其需要解决的关键技术问题和面临的挑战与机遇。关键词：秦；
2、混合动力；动力系统目 录前 言 .1第 1 章 新能源汽车 .21.1 新能源汽车的概念 21.2 新能源汽车的种类 21.3 新能源汽车的发展 2第 2 章 比亚迪秦动力系统 .32.1 概况 32.2 发展历程 52.2.1 F3DM 绕开丰田专利 .52.2.2 变速箱问题解决电机合二为一秦问世 62.2.3 秦的性能指标 .72.3 秦的特点 82.4 秦的前景 8第 3 章 原理及工作模式 .93.1 短途用电与长途混动 93.2 节能模式 .103.3 DM代技术 快省绿兼备 10第 4 章 秦面临的问题 11第 5 章 结语 115.1 展望 .115.2 智能化配置 .12参考
3、文献 .13前 言当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占 80%以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的 40%，在市区还会跌至 25%，更为严重的是排放废气污染环境。20 世纪 90 年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，专家估计在 10 年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车（除非燃料电池技术有重大突破）。现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法，开发了一种混合动力装置（Hybrid-Elect
4、ricVehicle，缩写 HEV）的汽车。所谓混合动力装置就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。形象一点说，就是将传统发动机尽量做小，让一部分动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可提高 10%以上，废气排放可改善30%以上。第 1 章 新能源汽车1.1 新能源汽车的概念新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术
5、，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。1.2 新能源汽车的种类新能源汽车包括燃气汽车（液化天然气、压缩天然气）、燃料电池电动汽车（FCEV）、纯电动汽车（BEV）、液化石油气汽车、氢能源动力汽车、混合动力汽车（油气混合、油电混合）太阳能汽车和其他新能源（如高效储能器）汽车等，其废气排放量比较低。1.3 新能源汽车的发展从世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力汽车方面，日本居世界领先地位。世界上能够批量产销混合动力汽车的企业，只有日本的两家汽车公司。1997 年 12月，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轿车。
6、到 2012年时，其所有的车型将全部装上混合动力发动机。在实现混合动力系统低能耗、低排放和改进行驶性能方面已经走在了世界的前列。混合动力汽车是目前国内新能源领域内产业化进行的比较好的一类汽车，目前，已有部分实现小规模的生产。如在 2005 年 12 月，中国得一汽集团就下线了 Prius，实现小批量生产。在 2008 年，本田的思域混合动力汽车、丰田雷克萨斯 RX400H 和 LS600H 以及 GS450H、RX450H 多款混合动力车型也进入我国市场，同时通用公司的君越汽车也已在我国上市。当前，我国一些自主品牌也走进该领域的前列，如比亚迪油电混合车 BYD F6 DM 等。比亚迪的 F3D
7、M 双模混合动力车已进入节能与新能源汽车示范应用工程推荐车型目录。2003 年，比亚迪收购西安秦川汽车有限责任公司（现“比亚迪汽车有限公司”），正式进入汽车制造与销售领域，开始民族自主品牌汽车的发展征程。发展至今，比亚迪已建成西安、北京、深圳、上海、长沙五大汽车产业基地，在整车制造、模具研发、车型开发等方面都达到了国际领先水平，产业格局日渐完善并已迅速成长为中国最具创新的新锐品牌。汽车产品包括各种高、中、低端系列燃油轿车，以及 汽车模具、汽车零部件、双模电动汽车及纯电动汽车等。代表车型包括 F3、F3R、F6、F0、G3、G3R、L3/G6、速锐等传统高品质燃油汽车，S8 运动型硬顶敞篷跑车、
8、高端 SUV 车型 S6 和 MPV 车型 M6，以及领先全球的 F3DM、F6DM 双模电动汽车和纯电动汽车 E6 等。2012 年 4 月 23 日，比亚迪 秦、F3 速锐、e6 先行者、S6、G6、F0 等车型亮相北京车展，还在现场发布了三项世界级顶尖技术。秦，搭载 DM代动力系统。秦是比亚迪在全新平台上开发的一款全新插电式双模电动车，即可充电又可用油，用电用油模式自由切换。第 2 章 比亚迪秦动力系统2.1 概况作为比亚迪在全新平台上开发的插电式混合动力车，在 110kW 电机和1.5TID 发动机共同驱动下，秦的最大功率和最大扭矩达到 223kW 和 440Nm，最高时速可达 185
9、km/h，0 到百公里加速时间仅为 5.9 秒。比亚迪“秦”采用了 DM 双模技术（比亚迪最新双模技术），搭载高电压、高转速电机，功率大幅提升，F3DM 用“16 度电才能跑 60 公里，而秦 10 度电即可达到 50 公里”，因为秦的电池重量较 F3DM 减轻一半，同时车身也更加轻盈。百公里综合使用成本 16 元，仅相当于目前 2 升油的价格。 秦的充电口设计在后行李箱盖上，通过主驾门板上的按键电动解锁充电口盖实现自动开启；购车将随车配送一个充电包，只要接上 220V 家用电源就可使用，5 小时即可充满电。秦采用了比亚迪的 DMII 双模混动系统，采用并联模式，即系统可以以纯电动或汽油+电动
10、模式进行驱动。与之前的 DMI 相比，DMII 系统将发动机部分升级为 1.5L TI 发动机，同时采用了 DCT 双离合变速箱，此外在电动机以及系统电路参数方面也都进行了改变。在发动机方面，比亚迪目前主推的 1.5L TI 缸内直喷+涡轮增压发动机自然是秦获得优秀动力表现的功臣之一，最大功率 154Ps（113kW）/5200rpm、最大扭矩 240Nm/1750-3500rpm 的参数相比于之前 DMI 的那台 1.0L 自然吸气发动机要强悍了不少，同时其保持了较好的燃油经济性。图 2-1 发动机实物图比亚迪秦上的永磁同步电机最高转速可达 12000 转/分钟，最大功率110kW，最大扭矩
11、 250Nm，采用冷却液进行冷却。电机是直接驱动变速箱输出轴的，因而在结构上相当简洁，而且无需增大变速箱扭矩承受能力。值得一提的是 DM II 模块上的电机控制器与 DM I 上的相比，体积更小，重量更轻，防护等级更高，在性能上全面提升。 比亚迪秦采用了自主开发的 6 速 DCT 干式双离合自动变速器，该款变速器基于速锐那台变速器打造。由于系统加入电机，变速器已经进一步优化改良，可以说是一台根据混合动力系统特制的双离合变速器。理论上可以减少动力损失，同时保持换挡时的动力传递更加平顺。用于储能的电池位于车辆尾箱位置。该电池组容量达到 13kWh，标称电压为 506V，类型为磷酸铁锂电池。由于比
12、DM I 模块的电池电压更高因而系统效率也随之提升。DM II 模块的电池组的防护等级达到 IP67，拥有极好的防尘防水性能及安全性。除此以外，对于电池组极为关键的电池管理器在 DM II 模块上也得到升级，体积重量更小，管理更为细致，有效防止电池过热过充过放，延长电池寿命及保证乘客安全。图 2-2 电动图2.2 发展历程秦是一步一个脚印发展出来的。通过王传福自己的讲话，和比亚迪研发工程师提供的资料，我们可以勾勒出秦的发展轨迹。2.2.1 F3DM 绕开丰田专利（1）丰田混合动力结构比亚迪想要做混合动力汽车遇到了丰田的专利。丰田发展混合动力汽车很早，发展出一套采用行星齿轮动力分配机构的混合动力
13、模式。这套模式包含两个电机、一个发动机，一个行星齿轮动力分配机构，而核心是这个行星齿轮动力分配机构，可以巧妙的让三者构成并联发动机和电机一起驱动车辆，或者串联模式发动机发电，一个电机充当发电机，另外一个充当电动机驱动车辆。而这个动力分配机构是有专利的。图 2-3 丰田混合动力结构（2）F3DM 混动结构比亚迪要做混合动力汽车就面临着专利问题，对此比亚迪采取绕过的模式。比亚迪 F3DM 没有动力分配机构，只有简单的几个离合器，两个电机和 1.0升的发动机在一个轴上。这个轴通过减速器直接驱动车轮。需要全功率并联，发动机与两个电机锁定结合，一起驱动车辆；需要串联，发动机和一个电机锁定组成发电机，另外
14、一个电机和车轮锁定，变成纯电力驱动。这样同样可以达到串联、并联结合的目的，也绕开了丰田的专利。但是这种模式有一个致命弱点，就是在并联模式下，发动机转速和车轮直接相关，速度高了，发动机转速很快，噪音震动很大，舒适性很差。比亚迪曾经想在发动机和轴直接加上一个变速箱，但是当时比亚迪自己没有变速箱技术，做不了。F3DM 就只能将究，尽量用串联模式回避这个问题，所以 F3DM 只有省油的特性，没有混合动力车加速快的优点。但是在 F3DM 上，比亚迪在电池、电机相关的技术上有了相当的积累，为秦的出现打下了基础。图 2-4 F3DM 混动结构2.2.2 变速箱问题解决电机合二为一秦问世随着技术的发展，比亚迪
15、研发出了双离合变速器，并成功运用在 G6、速锐等车型上。尽管还有一些问题，但是比亚迪终于有了自己的变速箱。F3DM 上的难题有了解决的办法。同时，全产业链推进比亚迪，在电池容量重量比，功率重量比，电机功率重量比上都有了长足的进步。而这三个指标都是衡量电动车的核心技术的指标，电池容量重量比高，意味着纯电模式跑的远。电池和电机功率重量比高，意味着加速快，秦的 5.9 秒百公里加速就是建立在这些技术突破的基础之上的。相比 F3DM，秦把两个小电机，变成一个大电机，没有串联模式，不追求油电模式下的省油，转而追求高性能。图 2-5 电动原理在发动机和电机之间，不再是简单的离合器，而是加上了比亚迪自己的双
16、离合变速箱。这样就解决了比亚迪 F3DM 发动机噪音大舒适性差的弱点，同时还有非常好的性能。虽然秦和 F3DM 都是插电混合动力汽车，但是两种完全不同，F3DM 是混联，而且是不太成熟的混联，性能实际不佳；而秦是追求极限性能并联，不追求省油。而且还不是一般的并联，我们后面会提到秦并联的特殊之处。2.2.3 秦的性能指标当初秦公布性能指标，很多人都表示不信，因为混合动力的汽车很多，5.9秒对于采用比亚迪速锐（底盘仿造丰田卡罗拉，发动机和变速箱逆向大众 1.4T和双离合）为基础的原型车来说太科幻了一点。而秦用北京密云的 400 米挑战赛证明了自己并不是吹牛。秦是怎么做到的呢？秘密在于秦的混合动力结
17、构。并联式混合动力通常的做法是在发动机和变速箱直接增加一个薄薄的电机。发动机和电机，都接在变速箱的输入端。变速箱连接主减速器，然后连接车轮。图 2-6 混合动力原理2.3 秦的特点优点是，电机和发动机任何条件下都可以在高效率转速区工作，发动机和电机的总功率就是车的功率；缺点是变速箱承受的功率和扭矩是有限的，整车性能受制于变速箱的承受力。而大功率变速箱是很贵的，为了照顾整车成本，变速箱不能承受太大功率。整车性能就打了折扣，200 千瓦发动机，100 千瓦电动机，但是变速箱只能承受 210 千瓦，整车功率就只能被限制在 210 千瓦，90千瓦的功率浪费了。而秦的电机加在变速箱的输出端，只要减速器能
18、承受，全部功率都可以用上，变速箱不用很贵，就可以让整车的功率加大。而且就起步速度而言，可以单独给电机加一个减速器，起步扭矩想多大都行，动力不是瓶颈，减速器、车轴、轮胎抓地力才是瓶颈。所以秦能跑出远超同级别的 5.9 秒的百公里加速。不是比亚迪有火星科技，而是选择了追求极限性能的模式。但是这种模式也有缺点，电机不经过变速箱，只有固定减速，到了高速，电机在高转速下效率会下降，提供给车轮的扭矩也会急剧下降。所以秦的极速标识在 185 公里每小时。不过这个所谓的缺点，在中国高速限速 120 公里的路况下不是问题，秦选择的混合动力方式是适合中国国情的。2.4 秦的前景已经能感受到比亚迪秦在新能源车市场中
19、的强大实力，而且不仅是对自主品牌而言，与合资/进口车型也有优势，再加上国家对此类车型的补贴政策。比亚迪的定位还是相当明确的-做电动汽车，而现在电动汽车这块儿相对汽油车来说应该还算小众范围，更多的人采取的是观望、质疑甚至抵制的态度。某宝数据表明，小众范围的产品客户回头率非常高，甚至有些店铺根本不用做任何形式的推广，单单依靠老客户以及人传人的口碑效应，就能做到刚上的新品，几百上千的库存就被一抢而空的效果没跑题哈，道理是相通的，随着秦以及后续其他车型总销量的持续增加（意味着客户的积累），人传人的口碑效应也会由点到面，我相信在未来几年比亚迪的电动汽车能做到很好。第 3 章 原理及工作模式秦运行模式包括
20、： 纯电动(EV)，混合动力(HEV)，节能(ECO)，运动(SPORT)纯电动模式 0 消耗3.1 短途用电与长途混动秦搭载比亚迪最新科技成果DM代动力系统。它由高电压、高转速电机(110KW)+高密度、高电容比最新动力电池单元+1.5TID 黄金动力组合组成，驱动效率较 DM代提升明显。混合动力模式下，最大功率和最大扭矩可达到223KW 和 440N.m。这套系统使得秦从设计上突破了充电难的壁垒，让电动车走出“概念”、真正“实用”。据悉，秦单次充电纯电模式可行驶 50 公里，满足日常上下班代步使用。长途可用混合动力模式。即便无电时，秦搭载的 1.5TID 传统燃油动力总成，动力十分充沛，可
21、使秦可变身为一辆普通燃油车继续畅通行驶，完全不用担心车辆因找不到充电站而“趴窝”。图 3-1 纯电动原理3.2 节能模式节能模式（仍然属于混合动力运行），发动机不参与驱动，只负责充电混动力模式下的能量回收原理图 3-2 节能原理图3.3 DM代技术 快省绿兼备作为比亚迪在全新平台上开发的插电式混合动力车，秦具有快省绿三大优势。混动模式下，110kW 电机和 1.5TID 黄金动力组合共同驱动车辆，秦的最高时速可达 185km/h，0 到百公里加速时间仅为 5.9 秒。此外，秦的能耗经济性十分突出，混动模式下 100 公里综合费用折算仅 16元，相当于 2L 油的费用，实现了动力性与节油性的完美
22、平衡，在油价高涨的时代，为用户节省了一大笔油耗开销。纯电动模式下更可实现零排放，节能环保。此外，秦的充电也相当便捷，其充电口设计在后行李箱盖上，只要按下主驾门板上的按键，充电口盖即可自动开启，使用家用 220V 电源充电，5-6 小时可充满(10电)。车主可白天用车，晚上充电，摆脱了对专业充电站的依赖。第 4 章 秦面临的问题比亚迪秦作为一款国内领先的并联式混合动力汽车，自然也就遇到了与之相关的一些问题。比亚迪秦在市场上售价二十万左右，加上各种政策补贴下来也要十多万，并且作为新能源车在中国市场上也算是领先，所以消费者认可度不是很高。有关比亚迪电动车被撞击起火的事件让人们对秦的电池组安全性产生疑
23、虑，所以秦必须做好自身安全防范工作，打消消费者疑虑。比亚迪秦采用了自主开发的 6 速 dct 干式双离合自动变速箱，理论上可以减少动力损失，同时保持换挡时的动力衔接不过干式离合器的耐用性还需要时间来证明。受到某品牌汽车所搭载的双离合变速器大范围召回的波及，也让消费者格外关注其可靠性。比亚迪所采用的电池组存在木桶效应，因为电池组是由大量单体电池串并而成，电池组整体寿命取决于寿命最短的那颗电池。所以，只有在电池性能高度一致时，寿命发挥才能接近单体电池的水平。尽管越来越多的城市开始建设充电站，但目前可能只有像深圳这样比亚迪主导的城市相对更完善些，像北京这样的大城市，可能相对基础设施都非常薄弱。后期如
24、果电动车增多，充电排队的问题可能比加油站排队更让人头疼，毕竟像秦这样的双擎车辆，要完成两种能源的补充，对于时间观念第一的大城市人来说，两种能源补充是否更方便，是首要的问题。第 5 章 结语5.1 展望虽然当前世界各主要发达国家和有关汽车公司均在加紧研发此种新型汽车技术并取得长足进展，但总体而言，中国仍基本上与之处在同一个起跑线上，差距不过只有 35 年，并不像传统内燃机技术一样存在 20 年的巨大差距。在商用化和产业化方面更是如此，某些方面我们还有一定优势。中国的汽车产业刚刚发展起来，汽车普及率低，因而在汽车动力系统发展战略选择上有更大的自由度，在新能源汽车研发和产业化方面具有比较优势，推广应
25、用新能源汽车的阻力也会小得多。财政部、科技部等四部委联合为 13 个节能与新能源汽车示范推广试点城市授牌，并明确了政府将通过补贴消费者，做大市场的模式鼓励企业生产、研发节能与新能源汽车，此举将推动我国发展节能与新能源汽车迈上新台阶。作为一款技术含量很高的车型，秦的先进性不仅表现在新能源动力方面，也表现在丰富的智能配置上。5.2 智能化配置秦搭载云服务，实现了汽车与互联网、通讯网的全面对接。不仅可以通过3G 手机远程启动发动机和空调、远程解锁及上锁车辆、远程定位车辆位置、查询车辆运行状况。还可以呼叫服务中心，享受远程导航等人工服务。百度地图发送、车队导航、实时路况查询、好友车辆位置查询、应用下载等功能也能通过云服务实现。同时，比亚迪通过集成创新研发出的一些广受好评的高科技配置，也都在秦身上搭载。如遥控驾驶技术、位置记忆系统、360全景影像等，让用车更为轻松。参考文献1代洪,吴东平.汽车发动机构造与维修(1)M.北京,2009,1:72-802 周苏.新能源汽车解析(1)M.上海，2012,3：26-313 崔胜明.新能源汽车概论 (1)M.北京，2011,5：32-574 樊永恒.电池大王汽车梦：比亚迪传奇(1)M.深圳，2008,9:1-72
