丰田混合动力汽车.pptx
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1、丰田混合动力汽车丰田混合动力汽车(Prius-THS-车型)车型)山东交通学院山东交通学院 吴际璋吴际璋内燃机和电动机混合动力源汽车,两内燃机和电动机混合动力源汽车,两者者“取长补短,并肩战斗取长补短,并肩战斗”,成为:,成为:低噪声、低污染、低油耗,新兴车种。低噪声、低污染、低油耗,新兴车种。英文称:英文称:Hybrid Electric Vehicle,简称:简称:HEV汽车。汽车。一、混合动力汽车的优点:一、混合动力汽车的优点:从两种动力源的特性曲线看从两种动力源的特性曲线看出,对道路的适应性各有不出,对道路的适应性各有不同:同:1、发动机峰值转矩、发动机峰值转矩M1,出现,出现在中速区
2、;峰值功率在中速区;峰值功率P1,出现,出现在高速区。在高速区。2、电动机峰值转矩、电动机峰值转矩M2,出现,出现在低速区;峰值功率在低速区;峰值功率P2,出现,出现在低中速区,且下降不很明在低中速区,且下降不很明显。显。3、两种动力源,功率和、两种动力源,功率和转矩特性可以搭配,转换转矩特性可以搭配,转换工作模式,优势互补:工作模式,优势互补:(1)城市内行驶,为低)城市内行驶,为低中速区工况,以电动机为中速区工况,以电动机为主的驱动车轮,对道路的主的驱动车轮,对道路的适应性好,发动机不参加适应性好,发动机不参加工作,做到工作,做到“零排放零排放”、“零油耗零油耗”、“低噪声低噪声”。(2)
3、坏路、上坡、)坏路、上坡、加速,需要大动力时,加速,需要大动力时,为中高速区工况,发为中高速区工况,发动机与电动机,同时动机与电动机,同时驱动车轮。此时,可驱动车轮。此时,可得到与大排量发动机得到与大排量发动机相当的动力性。相当的动力性。二、混合动力汽车的分类:二、混合动力汽车的分类:1、串联驱动方式、串联驱动方式发动机驱动交流发发动机驱动交流发电机发电,通过变频器和蓄电池再驱电机发电,通过变频器和蓄电池再驱动交流电动机和车轮运转行驶。发挥动交流电动机和车轮运转行驶。发挥了电机驱动的特点,适于城市内中低了电机驱动的特点,适于城市内中低速行驶。但进行能量转换驱动,燃油速行驶。但进行能量转换驱动,
4、燃油的能量利用率低,使系统损失较大。的能量利用率低,使系统损失较大。2、并联驱动方式、并联驱动方式发动机直接通过发电机发动机直接通过发电机/电动机,驱动车轮转动,并可利用发动机电动机,驱动车轮转动,并可利用发动机或电动机单独驱动车轮,又可共同驱动车或电动机单独驱动车轮,又可共同驱动车轮。因是轮。因是“双动力源双动力源”驱动方式,燃油的驱动方式,燃油的能量利用率较高,但传动转换系统较复杂。能量利用率较高,但传动转换系统较复杂。3、混联驱动方式、混联驱动方式是串联和并联的综是串联和并联的综合,两个电机和行星排配合,根据工合,两个电机和行星排配合,根据工况的需要,合理调节发动机和电动机况的需要,合理
5、调节发动机和电动机功率的占有率,使发动机、发电机、功率的占有率,使发动机、发电机、电动机三者更好的优化匹配,使动力电动机三者更好的优化匹配,使动力性、经济性、净化性性、经济性、净化性“三丰收三丰收”。三、混联式混合动力汽车的组成:三、混联式混合动力汽车的组成:由小排气量发动机、大功率高电压由小排气量发动机、大功率高电压HV蓄电池、高压蓄电池电脑(蓄电池、高压蓄电池电脑(HV-ECU)、)、变频器、变速驱动桥、电动机变频器、变速驱动桥、电动机/发电机发电机MG1和和MG2、行星排等组成。、行星排等组成。注:其他辅助控制系统的内容,如:制动防抱死注:其他辅助控制系统的内容,如:制动防抱死注:其他辅
6、助控制系统的内容,如:制动防抱死注:其他辅助控制系统的内容,如:制动防抱死ABSABS内内内内容、防滑转容、防滑转容、防滑转容、防滑转ASRASR内容、安全保护内容等,在此从略。内容、安全保护内容等,在此从略。内容、安全保护内容等,在此从略。内容、安全保护内容等,在此从略。1、小排气量发动机因是、小排气量发动机因是“双动力源双动力源”驱驱动,具有能量互补作用,可用小排量动,具有能量互补作用,可用小排量1.5L,电控多点喷射汽油发动机,并采用可变,电控多点喷射汽油发动机,并采用可变配气相位配气相位VVT机构,智能节气门机构,智能节气门ETCS-i,功率为功率为57Kw,转矩,转矩115N.m,1
7、00Km油耗仅油耗仅34L。2、大功率高电压、大功率高电压HV蓄电池蓄电池用镍氢电池或镍镉电池,为碱性电池,特点是:用镍氢电池或镍镉电池,为碱性电池,特点是:体积小、机械强度高、容量大、能承担大电流体积小、机械强度高、容量大、能承担大电流放电、充电速度快,使用寿命长,连续充电放电、充电速度快,使用寿命长,连续充电1h,即可,即可100恢复容量。它可以通过反复的自动恢复容量。它可以通过反复的自动“放电放电/充电充电”,维持正常的使用状态。额定电,维持正常的使用状态。额定电压为直流压为直流200V,电压愈高,电功率愈高,使电,电压愈高,电功率愈高,使电设备可以小型化,减轻重量。设备可以小型化,减轻
8、重量。(1)由)由6个串联的个串联的1.2V电池为一个模块,电池为一个模块,28个模块串联为个模块串联为201.6V的高压蓄电池。的高压蓄电池。(2)蓄电池的电极为多孔镍氢氧化物合)蓄电池的电极为多孔镍氢氧化物合金组成,电解质是水溶性氢氧化钾和氢氧金组成,电解质是水溶性氢氧化钾和氢氧化锂的混合物。化锂的混合物。(3)蓄电池在充电)蓄电池在充电/放电时,化学反应会产放电时,化学反应会产生热量,用生热量,用HV-ECU控制的冷却电风扇降温。控制的冷却电风扇降温。(4)检修塞用于切断高压电源,维修高压电)检修塞用于切断高压电源,维修高压电路时,应先关闭点火开关,戴上绝缘手套,路时,应先关闭点火开关,
9、戴上绝缘手套,拔下检修塞再施工。拔下检修塞等待拔下检修塞再施工。拔下检修塞等待5min后,后,使变频器电容器放电完毕后,再施工维修电使变频器电容器放电完毕后,再施工维修电路。路。3、变频器是以功率晶体管为主体的增压、转、变频器是以功率晶体管为主体的增压、转换、控制多功能电路。它具有变频、升压、变换、控制多功能电路。它具有变频、升压、变流、充电功能。将蓄电池高压直流电,变为三流、充电功能。将蓄电池高压直流电,变为三相相500V交流电,以不同的控制电流,驱动交流电,以不同的控制电流,驱动“电电动机动机/发电机发电机”MG1、MG2,使车轮运转。并能,使车轮运转。并能将将500V交流电,变为交流电,
10、变为200V直流电,给蓄电池充直流电,给蓄电池充电。其外壳中有水套,利用冷却液散热,以保电。其外壳中有水套,利用冷却液散热,以保持正常温度。持正常温度。4、HV-ECU是高压蓄电池的电脑,是汽车是高压蓄电池的电脑,是汽车能量的控制中心,和犮动机能量的控制中心,和犮动机ECU、变频器、变频器、MG1和和 MG2联网工作,它有联网工作,它有“四大功能四大功能”(见图),进行最优化自动控制。内有电压(见图),进行最优化自动控制。内有电压转换器,输出高压电,并向发动机转换器,输出高压电,并向发动机ECU系统系统的辅助蓄电池,提供的辅助蓄电池,提供12V直流低电压。直流低电压。它始终监控着它始终监控着H
11、V蓄电池的充电状态,用蓄电池的充电状态,用不同的工作模式,控制汽车合理运行,使不同的工作模式,控制汽车合理运行,使电力的输入和输出,尽量保持电力的输入和输出,尽量保持“均衡状态均衡状态”。并接收仪表盘上的。并接收仪表盘上的EV模式开关信号,模式开关信号,在车库内运行,只使用在车库内运行,只使用MG2电机驱动车轮,电机驱动车轮,减小污染。减小污染。5、变速驱动桥为动力分配机构和变速增扭机、变速驱动桥为动力分配机构和变速增扭机构,是无离合器式的电控无级变速器,由电动构,是无离合器式的电控无级变速器,由电动机机/发电机发电机MG1和和MG2、转速、转速/转角传感转角传感S1、S2、行星排、无声传动链
12、、主减速器和差速器及、行星排、无声传动链、主减速器和差速器及润滑油泵等组成。润滑油泵等组成。驱动桥实物照片:驱动桥实物照片:(1)电动机)电动机/发电机发电机MG1(略小)、(略小)、MG2(略大):三相交流永磁同步电(略大):三相交流永磁同步电动机动机/发电机,为驱动力源,内燃机发电机,为驱动力源,内燃机 则为则为“辅助动力源辅助动力源”。为三相交流永。为三相交流永磁同步发电机磁同步发电机/电动机,为驱动力源,电动机,为驱动力源,内燃机内燃机 则为则为“辅助动力源辅助动力源”。三相交流永磁同步发电机三相交流永磁同步发电机/电动机,用变电动机,用变频器控制调速,用电子开关进行换向,实频器控制调
13、速,用电子开关进行换向,实现四象限运行,需用转角传感器进行极性现四象限运行,需用转角传感器进行极性检测,确定电机转子的检测,确定电机转子的位置,位置,以便准确切以便准确切换控制。它体积小、功率高、转矩大,调换控制。它体积小、功率高、转矩大,调速范围宽,驱动转矩可变。速范围宽,驱动转矩可变。感应式电动机又能随机快速切换,变感应式电动机又能随机快速切换,变为交流发电机,具有再生制动发电功为交流发电机,具有再生制动发电功能。利用两个动力源能。利用两个动力源MG1、MG2,可,可以做到以做到“功能互补功能互补”,驱动和发电两,驱动和发电两不误,防止蓄电池亏电。不误,防止蓄电池亏电。(2)电动机)电动机
14、/发电机发电机MG1以发电为主,以发电为主,在行星排之前,驱动太阳轮,为动力输入在行星排之前,驱动太阳轮,为动力输入端,转速和扭矩可变,它有三个功能:端,转速和扭矩可变,它有三个功能:A、改变驱动传动比,因它的转速和扭矩、改变驱动传动比,因它的转速和扭矩可变,输出的动力必为可变,输出的动力必为“低速档低速档”;B、它不通电驱动时,又可变为小发电、它不通电驱动时,又可变为小发电机,可对机,可对HV蓄电池和蓄电池和MG2充电和供电;充电和供电;C、在汽车静止时,它通电转动,驱动行、在汽车静止时,它通电转动,驱动行星架,成为发动机的起动机。星架,成为发动机的起动机。(3)电动机)电动机/发电机发电机
15、MG2以驱动为主,在行以驱动为主,在行星架之后,驱动齿圈和传动链,也是动力的输星架之后,驱动齿圈和传动链,也是动力的输入端,入端,转速和扭矩可变,它也有三个功能:转速和扭矩可变,它也有三个功能:A、通电后驱动齿圈和传动链,输出的动力必、通电后驱动齿圈和传动链,输出的动力必为为“中速档中速档”;B、转速和扭矩可变,控制驱动桥的传动比连、转速和扭矩可变,控制驱动桥的传动比连续变化;续变化;C、滑行和制动时,反拖起动再生功能,变为、滑行和制动时,反拖起动再生功能,变为大发电机,对大发电机,对HV蓄电池充电。蓄电池充电。因此,发动机、电动机因此,发动机、电动机/发电机发电机MG1、MG2和行星排巧妙地
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