插电式混合动力汽车解剖教具的设计

随着经济的发展，中国汽车销量持续快速增长，汽车保有量的不断攀升导致中国石油消耗量日益升高，石油对外依存度也不断升高。中国迫切需要发展新能源汽车，为了加快新能源
汽车行业的发展步伐，中国相关部门出台的《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》提出，要贯彻落实发展新能源汽车的国家战略，以纯电驱动为新能源汽车发展的主要战略取向，重点发展纯电动汽车、插电式（含增程式）混合动力汽车和燃料电池汽车。
我国新能源汽车战略道路已逐渐走向清晰，而混合动力汽车将成为目前的开发重点，中等职业学校也要适应社会的发展，建设新能源汽车实训室，购买和自制新能源汽车的教学设备，开设新能源汽车相关课程，培养懂新能源汽车基本原理和基本保养维修技术的中职学生，以适应社会的需要。但是，在职业学校教学中需要的插电式混合动力汽车解剖教具在市场上没有现成的产品，而订制这种解剖教具价格十分昂贵，为此，学校汽车专业教师和校外汽车公司合作，购买了插电式混合动力汽车——比亚迪F3DM双模电动车，对该车进行解剖，并用于教学，使教学更加方便直观。解剖前，我们根据新能源的教学用途需要，学习了该车的结构特点和工作原理，设计了整车解剖方案。
一、插电式混合动力汽车解剖教具用途
插电式混合动力汽车解剖教具可起动运行，进行起动、加速、减速、简单故障检测与诊断、故障模拟与排除等工况的实际操作，真实展示汽车油电混合动力结构与原理及工作过程，以满足学校新能源汽车的如下教学需要：
1.适用于职业学校对汽车油电混合动力理论和维修实训的实训教学需要。
2.适用于职业学校对汽车油电混合动力模块各单元教学需要。
3.适用于职业学校汽车理实一体化教学模式的教学需要。
4.适用于职业学校现场教学的教学模式的教学需要。
5.适用于职业学校行动导向教学模式和教学需要。
6.适用于油电混合动力各模块的结构与原理认知、功能动态演示、故障模拟与考核、故障检测与维修、故障诊断与排除等教学需要。
二、比亚迪F3DM双模电动车的特点、工作模式及结构为了更好地制作插电式混合动力汽车解剖教具，需要对这台比亚迪F3DM双模电动车的工作特点、工作模式和结构有一定的了解。
（一）比亚迪F3DM（Dual Mode）系统：是将汽油发动机和电机有机结合融为一体，配合动力电池，形成由电机和电机配合发动机向车辆输出动力的两种驱动模式。车辆可以在纯电动(EV)和混合动力(HEV)这两种模式之间自由切换。
（二）比亚迪DM系统特点：与普通的汽油车相比较，有更好的动力性能、燃油经济性。在纯电动情况下可实现噪音小，*的特点，还具有电机辅助回收制动能量功能。与其他混
合动力汽车相比较，拥有大容量的动力电池，极大增加了纯电动状态的行驶里程。具有外接充电功能，充电采用220V交流电源，方便用户使用。另外，该车搭载了全新的车顶太阳能电池充电系统，不仅美观环保，而且也为驱动车辆提供了能量来源。
（三）整车高压零部件

整车各高压零部件如下图所示。
（四）比亚迪F3DM发动机舱内元件分布
比亚迪F3DM的动力由一台与排量1.0L的371QA全铝汽油机发动机和主副两台稀土永磁同步电动机M1和M2组成。


（五）比亚迪DM系统工作模式
1.“EV”—— 纯电动工作模式
纯电动工作模式下，动力电池提供电能，由电机二驱动车辆行驶。带档滑行或刹车等减速工况下，电动机二不再消耗电能，相反电机反转，回收一部分损失的动能。

2.“HEV”——混合动力工作模式
（1）混合动力工作模式A，当电池组电量不足20%底线的时候，371QA发动机起动并工作在*状态，直接驱动车辆，电机一随发动机转动，产生电量，为动力电池充电。如果跑长途，长期处于混合动力模式，电机一在电池电量只剩50%的时候就将启动，充电到70%停止工作。

（2）混合动力工作模式B，在需要较高动力输出的模式下，发动机和电机二一起驱动车辆，提供更高的输出功率。

（3）混合动力工作模式C，在电量比较低而整车需要的动力输出也较低的模式下，发动机带动电机一发电，但发动机不驱动车轮，电机二利用电机一发的电驱动车辆，多余的电能将存储在动力电池内。

三、比亚迪F3DM双模电动车解剖教具设计方案
（一）总体要求
解剖汽车用于展示汽车的组成、主要部件结构及电动汽车的基本工作原理。可以清楚地看见发动机舱、车身侧围及车门的构造结构、钢板的厚度及前后悬挂的结构，能够展示电动汽
车动力系统的组成和基本工作过程。要求解剖汽车结构完整能开动。
（二）功能特点
1.汽车解剖模型主要总成剖示并以各种颜色区分并做防锈处理。
2.汽车解剖模型能清晰的看出各主要部件结构，一种颜色直观看到动力传递路线。
3.汽车解剖模型能够满足汽车整车结构、基本工作原理的教学。
4.汽车解剖模型覆盖件、内饰及漆色无明显损伤且规定配置齐全。
5.采用LED等技术展示电池与电机间的电流流动方向，方便进行工作原理教学。
（三）解剖位置
1.解剖右前翼子板，展示前悬架的安装位置与结构。
2 .解剖右侧车身，取下右侧前门及右侧后门，去除右侧B柱，展示动力电池与电机、控制器间的线路连接。由于车顶有太阳能电池板，故车顶不解剖。
3.在动力电池与电机、控制器等部件间用LED线管展示电流流动方向，以便直观进行教学。
4.解剖左侧前、后车门，展示车门内部前后门电动车窗及防撞钢梁结构。
5.解剖右侧后翼子板，展示后悬架的安装位置与结构。
6.解剖尾箱盖前部，展示车载充电器、高压配电箱和太阳能DC\DC控制器的位置。
7.解剖仪表台右侧，展示汽车空调及安全气囊组件。
（四）电流流动方向LED线管展示设计要求
1．“EV”—— 纯电动工作模式
纯电动工作模式下，动力电池提供电能，由电机二驱动车辆行驶。
流水灯设计1：汽车启动后为EV模式，通过采集EV模式信号，低速运转情况下，电池向电机二供电，这时LED线管展示为：电池→电机二流水灯为绿色流动。
2.“HEV”—— 混合动力工作模式
（1）混合动力工作模式A，当电池组电量不足20%底线的时候，371QA发动机起动并工作在*状态，直接驱动车辆，电机一随发动机转动，产生电量，为动力电池充电。如果跑长途，长期处于混合动力模式，电机一在电池电量只剩50%的时候就将启动，充电到70%停止工作。
流水灯设计2：EV模式下，只要发动机起动，同时采集到EV模式信号和发动机起动信号，则带动电机一给电池充电，同时电池仍然向电机二供电。这时LED线管展示：电机一→电池
流水灯为红色流动；电池→电机二流水灯为绿色流动。
（2）混合动力工作模式B，在需要较高动力输出的模式下，发动机和电机二一起驱动车辆，提供更高的输出功率。
流水灯设计3：HEV模式汽车启动后加速行驶情况下，同时采集到HEV模式信号和发动机加速信号，电池向电机二供电。这时LED线管展示：电池→电机二流水灯为绿色流动。
（3）混合动力工作模式C，在电量比较低而整车需要的动力输出也较低的模式下，发动机带动电机一发电，但发动机不驱动车轮，电机二利用电机一发的电驱动车辆，多余的电能将
存储在动力电池内。
流水灯设计4：汽车启动后在HEV模式下起动发动机不加速，同时采集到HEV模式信号和发动机起动信号，电机一给电池充电，电池向电机二供电。这时LED线管展示：电机一→电池
流水灯为红色流动；电池→电机二流水灯为绿色流动。