新能源汽车底盘检修--项目四

新能源汽车底盘检修新能源汽车专业技能型紧缺人才培养规划教材纯电动汽车驱动系统常见故障检修混合动力汽车传动系统常见故障检修电子动力转向系统检修再生制动系统检修项目一项目二项目三项目四项目四活塞连杆组故障诊断与修复再生制动系统检修学习任务9活塞连杆组故障诊断与修复认识再生制动系统学习目标（1）认识再生制动系统的结构及原理。（2）描述再生制动系统是如何协同管理的。（3）描述在什么状态下再生制动系统不工作。建议课时任务描述王先生以前都是驾驶传统汽车，新买一台丰田凯美瑞尊瑞HEV，第一次接触混合动力汽车。最近在使用中发现，刚踩下制动踏板减速时，伴有轻微“嗡嗡”的响声，继续踩下制动踏板响声消失。由于担心制动系统出现问题，现将车开到４Ｓ店进行检查。作为维修人员，请你对该车进行检查。（一）再生制动系统概述所有汽车都是通过发动机产生的转矩使车轮向前运动，从而驱动汽车向前行驶的。这一过程中，车轮产生摩擦力，并消耗了发动机的功率。车上的制动器是另一个摩擦装置，它的材料很特殊，能承受摩擦产生的热。实际上，车辆能够停止最终还是由车轮和地面间的摩擦力实现的。但是，制动系统吸收的能量以热的形式损耗了，不能回收或者储存供下次驱动汽车用。一、信息收集（一）再生制动系统概述1.再生能量制动时，滚动的车轮因摩擦而减速或停止，一部分制动转矩从轮胎传回到电机轴。大多数电机的特点是可以将电能转化成机械能，也可以将机械能转化成电能。这两种情况下的转换效率都很高。通过使用电机和电机控制器，车轮的制动力传给电机轴。电机轴上的磁铁，也称转子（电机的转动部分），转动的转子穿过定子（电机的静止部分）上的线圈、通过磁铁的磁场产生电，该电能直接给高压蓄电池充电。这个过程叫做再生能量，即“回收能”。一、信息收集（一）再生制动系统概述2.再生制动混合动力汽车的再生制动是通过具有可逆作用的电动机/发电机实现的，如图9-1所示。它既可作为电动机提供驱动力又可作为发电机提供充电，在减速或制动时，电动机/发电机可将其一部分机械能转化为其他形式的能量（电能或化学能等），储存于高压蓄电池中以备驱动时使用。如图9-2所示，当汽车减速或在公路行驶中驾驶人放松加速踏板行驶或踩下制动踏板停车时，再生制动能量回收系统就会启动。电机制动的方法可分为机械制动和电气制动两大类。电气制动法又可分为反接制动、能耗制动和回馈发电制动三种类型。其中，回馈发电制动又称为再生制动。一、信息收集（一）再生制动系统概述2.再生制动一、信息收集图9-1丰田凯美瑞混合动力系统的2号电动机/发电机（一）再生制动系统概述2.再生制动一、信息收集图9-2混合动力系统运行工况（二）再生制动系统的种类再生制动装置有串联再生和并联再生两种不同的设计。在串联再生制动系统中，踩下制动踏板，再生制动控制器即计算需要的力矩来使汽车降速。如果制动踏板踩下得更多，则多个行车制动器融合成一体变成再生制动装置，根据制动踏板的力和距离获得需要的制动性能。串联再生制动系统要求“主动”的制动器管理，以实现对所有四个车轮的总制动。所有串联再生制动系统都使用电子液压制动（EHB）系统，它包括管理制动器气缸压力和前后车轴制动平衡的液压控制单元。大多数混合动力汽车采用这种再生制动系统。再生制动系统主要回收汽车高速时产生的制动力，汽车低速行驶时，基础制动力增加缓慢，效能不高。一、信息收集（二）再生制动系统的种类并联再生制动系统略为简单，因为制动时，电机作为发电机进行能量回收。再生制动控制器根据汽车速度确定可回收的再生能量。因为整个制动过程中都在使用基础制动器，所以前、后制动器保持平衡。并联再生制动系统回收的能量比串联再生制动系统少，所以燃料经济性相对较差。一、信息收集（三）再生制动系统组成混合动力汽车最终实施到车轮的制动力是根据ECU计算出来的总制动力是而决定的，总制动力是由再生制动力和液压制动力组成的，如图9-3所示。以丰田凯美瑞混合动力车型为例，凯美瑞尊瑞HV制动系统负责确保车辆可靠、稳定地减速。此外，它还能使车辆的制动能量减少转化为热量，并将其回收利用转化为电能。一、信息收集图9-3总制动力的组成（三）再生制动系统组成1.实现再生制动需要的混合动力驱动装置组件（1）防滑控制ECU（读取制动踏板行程信号，计算应由传动系统提供的额定再生制动力矩）。（2）混合动力车辆控制ECU（将额定再生制动力矩传输给MGECU，产生再生制动力）。（3）MGECU（通过以发电机方式控制电机实现额定制动力矩）。（4）蓄电池智能单元（提供高压蓄电池充电状态及SOC值等数据）。（5）HV蓄电池（存储产生的电能）。一、信息收集（三）再生制动系统组成2.再生制动的工作原理下面以丰田凯美瑞混合动力车型为例，先认识再生制动的工作原理，如图9-4所示为再生制动系统工作原理图。一、信息收集图9-4再生制动系统工作原理图（三）再生制动系统组成2.再生制动的工作原理（1）液压制动部分。驾驶人踩下制动踏板时，就会与制动助力器及液压制动系统建立起直接的机械连接，操作方式与传统车辆相同，如图9-5所示。①制动踏板→机械连接→真空助力器→制动主缸。②制动主缸→液压助力和两个制动回路分配→车身稳定控制系统。③车身稳定控制系统→行驶动态协调控制系统和电子制动力分配系统→车轮制动器。一、信息收集（三）再生制动系统组成2.再生制动的工作原理（1）液压制动部分。一、信息收集图9-5制动系统中液压控制部分（三）再生制动系统组成2.再生制动的工作原理（2）再生制动部分。再生制动的主要输入参数是加速踏板角度和制动踏板行程，在未踩下制动踏板、加速踏板角度为零时，电机以发电机模式运行，电机电子装置通过控制电机产生相当于传统汽车滑行模式下的整车制动力，此时回收利用的能量水平仍较低。如果此时踩下制动踏板，就会像所有传统制动系统一样，首先需要经过响应行程，在此过程中无法进行液压制动，但此时已开始对制动踏板行程进行分析，并通过电机产生比纯滑动模式更大的制动力。一、信息收集（三）再生制动系统组成2.再生制动的工作原理（2）再生制动部分。如果经过响应行程后继续踩下制动踏板，则两种制动方式同时启用，因为此时在再生制动的基础上又增加了液压制动，电机产生的制动力随着制动踏板行程的增大而不断提高，直至达到最大值。在水平路面上，再生制动的最大制动力可转化为0.6m/s２的减速度。再生制动时，电机转为发电机工作状态，产生交流电（AC）。交流电需要调整（转变）成直流电进入电池。从电机出来的三根主要电线的每一根都需要两个大的二极管。每根主线上的两个大二极管的作用是把AC转成DC，如图9-6所示。一、信息收集（三）再生制动系统组成2.再生制动的工作原理（2）再生制动部分。一、信息收集图9-6丰田普锐斯电动汽车再生制动控制电路（三）再生制动系统组成2.再生制动的工作原理（2）再生制动部分。图中丰田普锐斯车上的ABSECU用制动开关和压力传感器的输入信号控制再生制动系统。该电路包括一个由传感器发出的电压信号，调节成5Ｖ电压供应给它，制动器照明开关的输入电压（制动器开启时是12Ｖ）和搭铁线连接。再生制动系统的工作状态总在变化。同样，由于加速踏板也可以调节速度，通过它减小速度也会使制动系统产生变化。传动系统控制模块（PCM）内有减速程序，可以根据汽车的速度和电池荷电状态（SOC）改变减速度。一、信息收集（三）再生制动系统组成2.再生制动的工作原理（2）再生制动部分。实现再生制动需要多个组件参与，表9-1总结了再生相关组件及其任务。一、信息收集（三）再生制动系统组成2.再生制动的工作原理（2）再生制动部分。一、信息收集续上表（四）液压制动力和再生制动力分配电机以正常模式运行时，动力传动系统内产生一个转矩（除发动机转矩外）。在发电机运行模式下，电机使动力传动系统内产生一个制动力矩，该制动力矩向后车轮施加制动力。液压制动和再生制动之间的制动力分配根据车速和施加制动的时间的不同而变化。（1）通过控制液压制动器，使液压制动和再生制动的总制动力符合驾驶人所需的制动力，完成液压制动和再生制动之间的制动力分配。（2）如果因混合动力控制系统故障而使再生制动不起作用，则制动系统执行控制，使液压制动系统能够提供驾驶人所需的全部制动力。一、信息收集（四）液压制动力和再生制动力分配图9-7展示了液压制动力和再生制动力的分配情况，前提是不存在不稳定的车辆状况且高压蓄电池能够存储电能。一、信息收集图9-7制动力的分配（五）丰田凯美瑞双擎ＨＶ再生制动协同控制驾驶人踩下制动踏板时，防滑控制ECU根据制动调节器压力和制动踏板行程计算所需总制动力。计算所需制动力后，防滑控制ECU将再生制动力请求发送至动力管理控制ECU。动力控制管理ECU回复实际再生制动量（再生制动控制值）。动力管理控制ECU利用MG2产生负转矩（减速力），从而产生再生制动力作用在前轮（驱动轮）。工作时系统间相互协同控制，如图9-8所示。一、信息收集（五）丰田凯美瑞双擎ＨＶ再生制动协同控制一、信息收集图9-8再生制动系统协同控制（五）丰田凯美瑞双擎ＨＶ再生制动协同控制如需要提供更大的制动力，防滑控制ECU通过控制制动执行器中的电磁阀，并产生轮缸压力，产生的压力是从所需总制动力中减去实际再生制动控制值后剩余的值，也就是液压控制部分所产生的制动力。再生制动可通过动力传动系统向后车轮施加纵向力，它与横向力共同形成的合力不允许超过可传递的最大作用力，否则作用力传输就会中断且车辆进入不稳定状态。因此动态稳定控制系统持续监控后车轮的滑移率，并结合其他数据计算出相应行驶状况下的车辆稳定性信息。只有在行驶稳定的情况下，才允许通过动力传动系统制动。计算通过动力传动系统产生的制动力矩规定值时，动态稳定控制系统也会考虑到这一点。一、信息收集（五）丰田凯美瑞双擎ＨＶ再生制动协同控制如果高压蓄电池已经充满，则无法继续存储电能，此时可能导致无法进行再生制动，但是，此类情况很少发生。通过运行策略，可确保在正常行驶期间留出充足的高压蓄电池储备量。也就是说，系统会反复从高压蓄电池获取能量，从而使其充电状态保持在特定范围内，即使在长时间下坡行驶过程中，也能存储再生制动产生的电能。受工作原理所限?电机转速很低时，电机不能以发电机模式运行。车辆即将停止前，还会断开自动变速器内的液力变矩器锁止离合器。这两种情况都是车辆即将停止前无法实现再生制动的原因所在。一、信息收集（五）丰田凯美瑞双擎ＨＶ再生制动协同控制表9-2总结了致使再生制动受限或无法实现的特殊情况。一、信息收集（一）准备工作（1）针对本实训室的丰田凯美瑞混合动力车型（或实训台架）的再生制动系统，每个小组做出一份检查组成及工作过程的实训计划。（2）需要准备的具体材料见表9-3。二、任务实施（二）技术要求与注意事项1.作业安全（1）进行高压电路维护时，工作区域应用隔离栏隔离，并悬挂警示牌。（2）进行高压电路维护的人员应经专业培训合格。（3）进行高压电路维护时，应穿戴符合技术要求的绝缘手套、绝缘鞋，使用绝缘工具。（4）进行高压电路维护时，应断开高压电路，直到整车维护作业完成后才能接通。（5）进行动力蓄电池组维护时，应先断开低压电源。（6）禁止同时接触动力蓄电池组的正负极。（7）禁止用水直接清洗电气系统部件。（8）进行高压系统绝缘检测时，应断开高压电路和重要总成。二、任务实施（二）技术要求与注意事项2.技术要求（1）混合动力电动汽车维护的分级和周期应符合GB/Ｔ18344的要求。（2）混合动力电动汽车维护作业时，依次进行电动系统专用装置维护作业、天然气专用装置维护作业和常规车辆维护作业。天然气专用装置维护作业按GB/T27876或JT/T1009的规定进行，常规车辆维护作业按ＧＢ/Ｔ18344的规定进行。二、任务实施（二）技术要求与注意事项3.日常维护（1）电动系统专用装置日常维护应在出车前、行车中和收车后进行。（2）出车前、行车中和收车后，均应检查仪表显示屏主界面，发现故障报警信息及时报修。（3）出车前和收车后，插电式混合动力电动汽车还应检查动力蓄电池组剩余电量，不足时应及时充电。（4）收车后，还应检查设备舱门锁是否完好、