丰田普锐斯混合动力数据流的处理与分析 - 图文(2)

南京工程学院本科毕业设计（论文）

4.2.6 VCI软件安装指导 ..................................... 32 4.2.7 VCI系统设置 ......................................... 32 4.3 故障诊断仪检测功能 ........................................ 35

4.3.1汽车诊断仪的原理与功能 ................................ 35 4.3.2汽车诊断仪KT700的特性及优点 .......................... 35 4.4 故障诊断仪KT700操作使用步骤 .............................. 36

4.4.1 设备连接 .............................................. 36 4.4.2 汽车诊断 ............................................. 36

第五章 丰田普锐斯动力总成数据流的读取与分析 ................ 41

5.1动力总成数据流 .............................................. 41

5.1.1数据流技术含义以及数据流检测方式 ...................... 41 5.1.2怎样用电脑通信方式来获得汽车数据流? ................... 41 5.1.3数据流中数据参数是怎样分类的? ......................... 42 5.1.4对汽车数据流分析常采用的方法 .......................... 42 5.2动力总成数据流的连接 ........................................ 43 5.3 丰田普锐斯混合动力总成数据流读取与分析 .................... 45

第六章 结论 ...................................................... 50

致谢............................................................... 51 参考文献 .......................................................... 52 附件：毕业论文光盘资料

VI

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第一章 绪 论

1.1引 言

能源和环境是当今世界可持续发展面临的两大根本问题。随着经济的发展，汽车拥有量急剧升高，这两大问题日益突出，而在我国显得更加严重。2012年中国轿车产销量以超过40%的增长而被称为“中国轿车元年”。2012年我国汽车总产量达到1600万辆，2013年总产量达到2000万辆[2]。汽车产销量的飞速增长，给我国石油能源带来巨大的压力，同时也给城市大气环境带来了严重的影响。进入21世纪，随着经济对可持续发展的追求和人们对生活环境提出越来越高的要求。为了降低汽车的燃油消耗，减少有害的排放生成物，各国相继出台了更严格的排放法规，汽车工作者对传统内燃机汽车采取了复杂的技术改造，例如代用燃料、添加剂、催化净化器、多气门结构、稀燃、分层燃烧、电控喷射等1。这

［］

些技术的应用大大降低了汽车的尾气污染和燃油消耗。但是传统的内燃机车由于其固有的燃烧和排放特性，对燃油消耗和排放的解决有一定的局限性。同时复杂的技术改造直接的后果是使得传统汽车的造价不断上升，利润空间越来越小，长此以往，不利于汽车工业的发展，也不利于汽车的普及。在此背景下，各种各样的新型动力汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的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要差上百倍，远远未达到人们所期望的数值。专家估计在未来一段时间内，电动汽车还无法取代燃油发动机汽车，为此采取了一个两全其美的办法，开发了混合动力汽车HEV（Hybrid Electric Vehicle）。混合动力汽车是一种新出现的绿色环保汽车，它采用内燃机和电动机作为混合动力源,这种混合动力的汽车既有燃油发动机动力性好、续驶里程长的优点，又有电动机无污染和低噪声的好处,可达到发动机和电动机的最佳匹配。对于传统内燃机动力汽车，制动能量全部由刹车片摩擦消耗掉；而对于混合动力汽车，在刹车制动时，通过对电机、刹车系统及动力电池管理系统的协调控制，使电机工作在发电机状态而产生制动转矩，向动力电池高效率回收制动能量，可显著提高整车的能量利用率[3]。

1.2 选题背景与意义

能源供给和环境保护现己成为人类社会可持续发展面临的两大难题。尤其是进入21世纪 以来，汽车依赖的主要燃料一－化石燃料的供需矛盾进一步加剧。以我国为例，2012年我国石油消耗量达到4.93亿吨，同比增长9.3%，其中净进口石油1.627亿吨，同比增长37.9%， 石油对外依赖度达到47%，并呈现逐年增长趋势。同时，石油价格也呈现快速增长的现象, 石油价格不断出现历史新高。

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石油需求量和价格的不断增长，使人类面临的能源问题更加严 峻。而另一方面，汽车排放的污染物已成为影响城市空气质量的重要因素。目前世界上空气污染最严重的20个城市里有10个在中国[1]。据统计，汽车氮氧化物造成的污染占城市空气中 氮氧化物污染的比例已上升到40.1%，一氧化碳的污染比重则高达94%。

随着社会环境、能源危机日益严重，混合动力汽车受到越来越广泛的关注。汽车采用混合动力驱动己成为国际公认的解决环境、能源等可持续发展战略问题的有效途径。世界各国都投入了巨额的人力、物力和财力开发混合动力汽车。一般认为这类汽车的燃油经济性可提高15%-40%，废气排放可降低30%-50%，排放指标最好水平能达到目前排放标准指标值的10%。

总体而言，混合动力汽车较传统内燃机汽车有以下优势： 1、能量转换率高 2、良好的环境保护效果 3、噪声低

4、排放的废热少，可以减轻城市的“热岛效应” 5、可回收利用部分能量

6、改善能源结构、解决汽车的代替能源问题

1.3 国内外对混合动力汽车的研究现状

1.3.1国外对混合动力汽车的研究

国外对于混合动力汽车的研究已有百年历史，世界上第一辆由汽油机和发电机组合的混合动力汽车于1902年由费迪南德保时捷研制成功。但由于受其他技术（如电机、电池和控制等)发展的制约，加上环境和能源问题尚未出现，使混合动力汽车技术在其后几十年内未受重视。直至近20年，随着能源和环境污染问题的日益严重，混合动力汽车的研究成为世界各大汽车工业的热点。从目前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。目前，世界上能够批量产销混合动力汽车的企业，只有日本的丰田和本田两家汽车公司。美国在2012年己有56.93万台混合动力汽车上路，根据收集到的数据显示，与普通的汽车相比，混合动力汽车燃油经济性提高了40%—60%，同时减少各类排放污染物50%-90%。车辆保养成本、 噪音及驾乘人员的舒适性也得到极大改善欧洲方面，法国、德国、英国、意大利、瑞士 等国家均己跨入电动汽车产业化、商品化行列。

1.3.2我国对混合动力汽车的研究

我国在过去十多年中有计划地开展了混合动力汽车的关键技术攻关和整车

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研制。国内已有几个单位尝试过混合动力汽车样车的研制，如广州市电车公司，华南理工大学与广东云山汽车厂。但是他们所研制的混合动力汽车大部分都是串联式的，只是在原有汽车基础上简单地加载发动机和发电机机组，技术含量很低，同时也缺乏高度自动化的控制系统和能量管理系统，只是两种动力系统的简单捏合，这与真正意义上的混合动力汽车及国外的先进技术水平相比还有很大差距。2002年初，科技部将混合动力汽车确定为“十五”国家“863 ” 计划能源技术领域重大专项，要求在整车开发上必须体现官、产、学、研四位一体的合作方 式，以汽车生产企业为背景，鼓励中小型企业共同参与、联合攻关。目前包括东风、一汽、奇瑞、重庆长安、天津汽车研究中心、清华大学、上海交通大学、吉林大学和中科院电工所等在内的一大批企业和科研院所正在联合研制开发我国的混合动力汽车，并且取得了长足的进步。

1.4 本文的结构

本文从了解丰田普锐斯的数据流的含义的角度进行分析，主要是针对丰田普锐斯汽车进行了实验分析。全文共分为七章，各章的主要内容如下：

第一章扼要地介绍了混合动力汽车的概念、特点与相关研究背景； 第二章研究了混合动力汽车的结构组成与控制系统； 第三章对丰田普锐斯混合动力汽车进行了研究； 第四章了解了博士故障诊断仪；

第五章对丰田普锐斯动力总成数据流进行了读取与分析；

第六章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。

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第二章 混合动力汽车结构组成与控制系统

2.1 混合动力汽车的分类

混合动力汽车的分类方法有很多，典型的分类方法如下。

（1）按动力传动系统布置分类

目前世界各国研究开发的混合动力汽车有不同的结构形式，根据其动力传动系统的配置和组合方式不同，分为串联式、并联式和混联式三种组合方式，各自的结构形式和特点如下。

①串联式混合动力驱动系统（SHEV），其示意图如图2-1所示。辅助动力单元（APU）由原动机和发电机组成。原动机带动发电机发电，其电能通过控制器直接输送到电动机，由电动机产生驱动力矩驱动汽车。电池实际上起平衡原动机输出功率和电动机输入功率的作用：当发电机的输出功率大于电动机所需的功率时，控制器控制发电机向电池充电；当发电机的输出功率低于电动机所需的功率时，电池则向电动机提供额外的电能。串联式结构可使发动机不受汽车行驶工况的影响，始终在其最佳的工作区稳定运行，因此，可使汽车的油耗和排污降低。串联式混合动力汽车特别适用于在市区内低速运行的工况。串联式结构的不足是：发动机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能，由于机电能量转换和电池充放点的效率较低，使得燃油能量的利用率比较低。

图2-1 串联式混合动力驱动系统示意图

②并联式混合动力驱动系统（PHEV），其示意图如图2-2所示，汽车可由发动机和电动机共同驱动或各自单独驱动。当电动机只是作为辅助驱动系统时，功率可以比较小。与串联式结构相比，发动机通过机械传动机构直接驱动汽车，其能量的利用率相对较高，这使得并联式燃油经济性比串联式的高。并联式驱动系统最适合于汽车在城市间公路和高速公路上稳定行驶的工况。由于并联式驱动系统的发动机工况要受汽车行驶工况的影响，因此不适于汽车行驶工况变化较多、较大的路况。相比串联式结构形式，需要变速装置和动力复合装置，传动机构较为复杂。

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