5款插电式混合动力汽车示例

1.比亚迪唐

比亚迪唐是比亚迪旗下一款中型SUV，包含燃油车型、插电式混合动力车型和纯电动车型。插电式混合动力车型搭载2.0 T 缸内直喷涡轮增压发动机，同时还搭载了比亚迪第三代DM 技术，采用前后桥双电机组成全时四驱系统。比亚迪唐纯电动续驶里程有80 km（ST80 车型）和100 km（ST100 车型）两种。

（1）动力电池及动力电池管理器

ST80/100 的动力电池系统由5 个动力电池模组、5 个动力电池信息采集器、动力电池串联线、动力电池托盘、动力电池包密封罩、动力电池采样线等组成。两种车型动力电池外观组成相同，动力电池电压区别主要是内部一组动力电池模组电池单体数量的差别。

ST80 动力电池共168 节单体（4 个36 串模组+1 个24 串模组），额定总电压为604.8 V，总电量为19.9 kW·h。动力电池模组组成如图5-2-5 所示。

图5-2-5　ST80 车型动力电池模组组成

ST100 动力电池共180 节单体（5 个36 串模组），额定总电压为648 V，总电量为23.97 kW·h。动力电池模组组成如图5-2-6 所示。

图5-2-6　ST100 车型动力电池模组组成

ST80 车型动力电池4 个36 串模组中每个模组内部包含36 个电压传感器和4 个或6个温度传感器；24 串模组中包含24 个电压传感器和4 个温度传感器，以实时监控动力电池模组电压和温度变化。动力电池模组与BMS 通信转换模块以及分压接触器、负极接触器、漏电传感器、电池管理器、电流传感器、主接触器和预充接触器一起封装成动力电池，如图5-2-7 所示。

图5-2-7　ST80 车型动力电池内部组成

ST100 车型动力电池内部结构与ST80 车型基本相同，如图5-2-8 所示。

图5-2-8　ST100 车型动力电池内部结构

比亚迪唐DM 车型采用分布式动力电池管理系统，由1 个动力电池管理器、1 个通信转换模块、5 个动力电池信息采集器及相应的采样通信线束组成。动力电池管理器的主要功能有充放电管理、接触器控制、功率控制、动力电池异常状态报警和保护、SOC/SOH 计算、自检以及通信功能等；通信转换模块和动力电池信息采集器的主要功能有动力电池电压采样、温度采样、动力电池均衡、采样线异常检测等。动力电池管理器安装在副仪表台配电箱下方的地板上，如图5-2-9 所示。

图5-2-9　动力电池管理器安装位置

5 个动力电池信息采集器分别位于动力电池内部每个动力电池模组的前后端，ST100车型动力电池信息采集器位置如图5-2-10 所示。

图5-2-10　ST100 车型动力电池信息采集器位置

（2）驱动电机

比亚迪唐DM 前后电机均采用永磁同步电机，分别安装在前后驱动桥，组成全时电四驱，如图5-2-11 所示。前后电机基本参数如表5-2-1 所示。

图5-2-11　比亚迪唐前后电机安装位置

表5-2-1　比亚迪唐DM 前后电机参数

（3）BSG 电机

比亚迪唐DM 车型搭载的BSG 电机带起停、发电功能，能够起停发动机，并且能够在怠速运行情况下根据策略要求进行发电，维持整车电平衡。BSG 电机使用转换支架与发动机机体连接，通过传动皮带与发动机曲轴皮带轮连接，如图5-2-12 所示。

图5-2-12　BSG 电机与发动机的连接

BSG 电机控制器是控制BSG 电机的装置，由输入输出接口电路、驱动电机控制电路和驱动电路组成，主要功能是控制BSG 电机来给整车发电或起动发动机，同时包括CAN通信、故障处理、在先CAN 读写、与其他模块配合完成整车的工作要求以及自检等功能。BSG 电机控制器安装位置及外观如图5-2-13 所示。

图5-2-13　BSG 电机控制器安装位置及外观

（4）高压配电系统

高压配电系统是以高压配电箱为核心，通过对接触器的控制来实现动力电池的高压直流电供给整车高压电器，以及接收车载充电机的直流电来给动力电池充电；同时包含其他的辅助检测功能，如电流检测、保护功能等。

高压配电箱安装位置如图5-2-14 所示，高压配电系统组成框图如图5-2-15 所示。前电机控制器除了控制前驱动电机，还将直流高压电分配给电动空调压缩机和动力电池加热器。

图5-2-14　高压配电箱安装位置

图5-2-15　高压配电系统组成框图

（5）高压互锁回路

比亚迪唐DM 车型在动力电池、前后电机控制器、交流充电口、车载充电机、高压配电箱等高压部件插接器上设置高压互锁回路。当断开其中一个高压系统插接器时，高压互锁电路断开，整车高压电就会强制断开，确保安全。比亚迪唐DM 车型根据配置搭载了3.3 kW 和6.6 kW 两种车载充电机，高压互锁电路也因此有所不同，分别如图5-2-16和图5-2-17 所示。

图5-2-16　搭载3.3 kW 车载充电机车型的高压互锁回路

图5-2-17　搭载6.6 kW 车载充电机车型的高压互锁回路

（6）整车控制器

整车控制器是新能源汽车的关键部件，它基于驾驶员的操控指令（加速踏板状态、挡位状态、制动踏板状态等）、车速等整车的状态信息、动力系统组成部件的状态信息等，实施驾驶员的指令解析，依据制定的控制策略进行动力分配控制，依据动力电池等的能量状态进行能量管理，对新能源汽车动力系统组成部件进行信息监控和故障诊断等，并输出合理的指令到电动机、发动机以及动力耦合装置（插电式混合动力汽车）等，以满足汽车的行驶要求。

比亚迪唐DM 整车控制器具备实时动力计算和动力分配、实时信息交互与集中处理转发、传感器信号采集及处理，同时包括CAN 通信、故障处理、在先CAN 烧写、静默烧写、与其他模块配合完成整车的工作要求以及自检等功能。比亚迪唐DM 整车控制器安装在驾驶员座椅的底部，如图5-2-18 所示。

图5-2-18　比亚迪唐DM 整车控制器安装位置

2.途观L PHEV

上海大众途观L PHEV 于2018 年11 月正式上市。途观L PHEV 插电式混合动力由EA211 1.4T 涡轮增压缸内直喷发动机、三元锂离子动力电池、一体式电动机和智能电控管理系统组成，匹配DQ400e6 速双离合变速器。综合续驶里程862 km，纯电动续驶里程52 km，综合最大输出功率155 kW，峰值扭矩400 N·m，百公里加速时间为8.1 s，百公里综合油耗1.9 L。车辆提供多种驾驶模式选择，包括E-MODE 纯电模式、Hybrid Auto 混合动力模式、Battery Hold 动力电池保持模式、Battery Charge 动力电池充电模式、GTE 运动模式等。

（1）动力电池

途观L PHEV 动力电池采用三元锂离子电芯，单体电池电压为3.6 V，12 节单体电池串联组成一个电池模组。8 个电池模组串联得到96 节单体电池组成的动力电池。动力电池标称电压352 V，电压范围240～400 V，标称容量37 Ah，冷却方式为液冷式。途观L PHEV 动力电池外观如图5-2-19 所示，内部组成如图5-2-20 所示。

图5-2-19　动力电池外观

图5-2-20　动力电池内部组成

（2）驱动电机

途观L PHEV 驱动电机为永磁同步电动机。驱动电机安装在发动机和6 挡双离合器变速器之间，可以单独驱动车辆也可以和发动机一起驱动车辆，同时还承担了起动发动机和发电机的任务。

途观L PHEV 驱动电机结构如图5-2-21 所示，电机参数如表5-2-2 所示。

图5-2-21　途观L PHEV 驱动电机结构

表5-2-2　途观L PHEV 驱动电机参数

驱动电机安装在双离合器总成的前部。系统共包含三个膜片离合器，两个行驶离合器和一个分离离合器。两个行驶离合器K1 和K2 将驱动电机与两个分变速箱连接到一起。分离离合器K0 连接或断开驱动电机与发动机。所有的三个离合器都是依靠压力机油运行。在闭合分离离合器K0 时，可以通过发动机或结合驱动电机来驱动车辆。在闭合分离离合器K0 的情况下，也可以通过驱动电机来起动发动机。由驱动电机组成混合动力模块，如图5-2-22 所示。

图5-2-22　途观L PHEV 混合动力模块

驱动电机温度传感器检测驱动电机的温度，并将信号发送给电机控制器。从150℃起，驱动电机功率将受到限制。从180℃起驱动电机将不再运行，以避免过热，此时发动机将被起动，代替驱动电机驱动车辆。驱动电机温度传感器是一个NTC 电阻传感器，驱动电机温度传感器安装位置如图5-2-23 所示。

驱动电机转子位置传感器用于检测转子中磁铁到定子的准确位置，从而通过位置计算对磁场进行精确控制。传感器包括固定安装的线圈和安装在转子上的传感器轮。驱动电机转子位置传感器信号被输送到电机控制器进行位置计算。驱动电机转子位置传感器安装位置如图5-2-23 所示。

如图5-2-24 所示，驱动电机转子位置传感器具有30 个串联的线圈，每个线圈都是由一个铁芯以及一个初级绕组和两个次级绕组组成的。电机控制器为初级绕组提供激励电压。次级绕组具有不同的匝数，以此区分次级绕组1 和次级绕组 2。传感轮具有8 个凸块，通过感应对线圈进行影响。

图5-2-23　驱动电机传感器安装位置

图5-2-24　驱动电机转子位置传感器原理

工作时，首先转子开始转动，带动传感轮转动。凸块开始从一个线圈移动到下一个线圈，从而加强了次级绕组内的感应。

由于各线圈中次级绕组1 和次级绕组2 的螺旋线数量不同，从而产生 90°的幅度错位。基于这种幅度，驱动电机控制器计算出磁铁相对于驱动电机内线圈绕组的位置。

电机控制器内部集成DC/DC 转换器，安装在发动机舱左侧。电机控制器的作用除了将动力电池的高压直流电变换为三相交流电供给驱动电机外，还承担12 V 蓄电池的充电和车载电网供电。同时还是车载充电器和动力电池之间的连接部件。电机控制器采用液冷却方式。电机控制器外观及外围连接如图5-2-25 所示。

图5-2-25　电机控制器外观及外围连接

（3）高压配电系统

途观L PHEV 高压配电系统是以车载充电机为核心，将动力电池的高压直流电分配给各高压用电系统。车载充电机除了完成动力电池的供电外，还内置电源分配器，为电加热装置、电动空调压缩机供电。高压配电系统布置如图5-2-26 所示。

3.宝马F18 PHEV

宝马F18 PHEV（530Le）是宝马公司第七款搭载混合动力技术的量产汽车。首次将4缸汽油发动机与电动驱动装置组合。宝马F18 PHEV 的驱动系统由一台搭载TwinPower 涡轮技术的4 缸汽油发动机（N20B20M0）、一个8 挡自动变速箱（GA8P75HZ）和一个驱动电机组成。纯电动行驶时最高车速为120 km/h，最大电动续驶里程为58 km，整车百公里加速用时7.1 s，平均油耗降低到百公里2.0 L。

图5-2-26　高压配电系统的布置

（1）动力电池

宝马F18 PHEV 动力电池由苏州Bosch 公司制造，动力电池的单体电池由Samsung 公司生产。单体电池为三元锂离子电池，每个单体电池电压为3.78 V，容量40 Ah。动力电池共有96 个单体电池串联而成，额定电压363 V，采用液冷却方式。

宝马F18 PHEV 动力电池安装在行李厢后排座椅后面（如图5-2-27 所示），由一块饰板遮盖，需要接触动力电池单元上的接口时，必须拆下后排座椅靠背。

在动力电池上除了高压接口，还有一个信号接口。通过这个接口给集成在东西电池内部的控制单元提供总线、传感器和监控信号。

动力电池借助四个支架与车身相连，并通过固定螺栓实现电位平衡。动力电池和接地螺栓（固定螺栓，如图5-2-27 所示）之间的低电阻连接是自动绝缘监控功能正常运行的关键前提条件，因此必须确保动力电池单元壳体和车身相应的螺栓孔上没有油漆、腐蚀或污染。

图5-2-27　宝马F18 PHEV 动力电池安装位置

（2）驱动电机

宝马F18 PHEV 车型驱动电机安装在发动机与变速器之间，取代了原自动变速器的液力变矩器。电机类型同样为永磁同步电机。宝马F18 PHEV 插电式混合动力系统是并联式混合动力系统，发动机和驱动电机与驱动轮机械类连接。车辆驱动时，两个驱动系统都能单独使用也能同时使用。当需要单独使用电力驱动时，发动机必须与驱动电机断开连接，这一功能通过一个分离离合器来实现。分离离合器固定集成在电机壳体中，为湿式多片离合器。分离离合器具有很高的调节精度，这样就不会感觉到发动机的连接和断开。一旦分离离合器接合，电机、变速箱输入轴和发动机就以相同的转速旋转。

宝马F18 PHEV 车型驱动电机安装位置如图5-2-28 所示，电机参数如表5-2-3 所示。

图5-2-28　宝马F18 PHEV 驱动电机安装位置

表5-2-3　宝马F18PHEV 驱动电机参数

（3）高压配电

宝马F18 PHEV、宝马i8 纯电动车型、宝马i3 增程式电动汽车、宝马X5 PHEV（F15）、宝马X1 PHEV 等车型的高压配电装置集成在电机电子装置内，另外电机电子装置中还集成电机控制器、DC/DC。高压配电装置为电动空调压缩机、PTC 加热器提供高压用电。高压配电装置中带有用于电动空调压缩机、PTC 加热器的高电压保险丝。高电压保险丝的额定电流为80 A。