长里程道路适应性试验中汽车混动系统的可靠性浅析.pdf
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1、汽车工业研究季刊2023年第2 期57研发R&dDOl:10.3969/j.issn.1009-847X.2023.02.013长里程道路适应性试验中汽车混动系统的可靠性浅析郑亮田川超欧阳俊摘要:汽车混动系统的可靠性是一项对混合动力汽车的品质有决定性作用的重要指标。本文根据长里程道路适应性试验的结果,对混动系统可靠性进行探讨,分析了影响混动系统可靠性的主要影响因素、典型失效形式、评价方法以及解决思路。为后续混动系统开发优化提供相关数据和参考。关键词:混动系统道路适应性可靠性分析前言随着新能源汽车产业的高速发展,混动系统也随之升级迭代。众所周知,混动系统是新能源汽车的重要组成部分,由于其结构复杂
2、,包括如发动机、变速器、三电系统等核心部件,另外受车辆使用地理环境、路况及用户驾驶习惯等影响,所以不可避免存在一些可靠性方面的问题。具有优异可靠性的混动系统可以大大提高车型的竞争力,获得市场认可和用户的青,并提高市占率。本文主要基于某混动车型长里程道路适应性试验的结果,对混动系统可靠性的影响因素、类型、评价方法进行分析,为混动系统的开发提供重要的参照和优化方向。针对薄弱零部件后续加强设计规避和环节管控,尽快补齐存在的短板和不足。国内混动车型现状为满足国家油耗要求和排放标准,近年来国内主流整车厂都在大力开发混合动力汽车,推出的混动车型普遍受到了市场的认可,产品市场竞争力不断提高,如比亚迪DM-I
3、(D u a l mo d e i n t e l l i g e n t)系列混动车型,长城或吉利DHT(D e d i-catedhybridtransmission)系列混动车型,广汽G-MC(G A CM e c h a t r o n i cCoupling)系列混动车型 2 国内混动系统关键技术已取得显著的成绩,核心零部件的各项性能都有较好的表现,与其他国家(如日本)整体差异正在逐步缩小,但在可靠性方面还有不小的提升空间。近年来某些汽车品牌因为混动系统的可靠性问题进行了市场召回,不仅影响到客户口碑,也给企业效益都带了不良影响。混动系统结构形式行业内根据电机的所在位置,将混动车型的技
4、术模式分成PO、P1、P2、P3、P4等。P2模式的电机在变速器输人轴,P3模式的电机在变速器输出轴,而在目前工程实践过程中,基于布置控制空间、成本、性能等方面的考虑,将电机与变速器高度集中融合,形成介于P2和P3的模式,行业内一般称为P2.5或者PS模式,常见如丰田THS、比亚迪DMI以及广汽G-MCPS模式系统集成度高,体积小,布置方便,可以实现纯电、增程、直驱、双驱、发电等不同模式下的灵活切换,但技术难度大,产品设计、软件策略标定、生产制造较为复杂,对于如何保证可靠性是其开发过程中一项重要考验。G-MC混动系统主要核心部件包括发动机、机电耦合系统(驱动电机、发电机、减振器、离合器、变速齿
5、轮机构等)、动力电池以及控制系统(整车控制器(VCU)、电机58汽车工业研究季刊2023年第2 期研发R&d控制器(IPU)、耦合控制器(CCU)等组成。混动系统原理图如图1所示。混动系统的可靠性表现33.1混动系统核心零部件的主要失效形式混动系统所关联的核心零部件主要失效形式包含以下几个方面:(1)发动机方面:漏油、油液消耗异常、内部零部件断裂失效、性能恶化引发的异响;(2)机电耦合器方面:漏油、内部机构零部件断裂失效、阀或传感器故障、性能恶化引发的异响;(3)动力电池方面:电池冷却性能恶化以及软件控制不良导致的过温、动力电池性能衰减严重、支架及自身机械机构断裂失效、鼓包、内部短路自燃等;(
6、4)控制系统方面:软件标定不良、硬件系统不完善等引起的各类故障、核心零部件过温(电机控制器、电机)、性能恶化引起的异响、绝缘故障及线路故障。3.2影响混动系统可靠性的主要因素设计及生产制造不良是影响混动系统可靠性的两大主要因素(4,具体如下:(1)设计不良:因设计人员经验不足、个人失误、技术标准缺乏相关要求等,设计过程未能有效规避,如发给工厂图纸设计要素缺失、错误或者标记注释不明确;耦合器内部机构强度要求不足,出现变形失效。(2)生产制造、品控不良、产品不符合设计要求:一方面零部件以及总成供应商因生产环境、材料、工艺、装配安装、工人操作、零部件检测、包装运输等环节缺少控制标准,如耦合机构内部油
7、压传感器针脚制造过程中外力变形,出现压力信号异常,引发报警;耦合机构壳体存在加工铸造缺陷,有贯穿性气孔,导致油液渗漏;另一方面整车装配制造过程品控不良,如IPS(集成电源模块)装配过程产生碎屑,导致绝缘故障。3.3混动系统可靠性的评价方法混动系统可靠性的评价方法主要是依据FMEA(Fa i lu r e M o d e a n d Ef-fectAnalysis,失效模式与后果分析)这一分析工具5。在汽车产品开发过程中,通过运用RPN(风险优化系统)综合判断故障的严重程度,并将混动系统故障等级划分为1 5级(5级程度最严重),并明确每个故障对应的扣分值Pj(j=(1,2,3,4,5)。根据混动
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