电动汽车结构原理与故障诊断教学课件作者陈黎明混合动力与电动汽车61课件幻灯片

第六章 丰田车系混合动力汽车原理与维修,第一节 HTS混合动力组成及运行模式,一、丰田混合动力汽车简介,Prius的历史,1997.10,NHW10,日本国内,28.0 km / L 3,57l/100km,2000.8,2003.8,29.0 km / L 3.45l/100km,35.5 km / L 2.8l/100km,NHW11,南美.,欧洲, 澳洲,等.,NHW20,其它国家,一、丰田混合动力汽车简介,混和动力车系列,1997,2006,2003,2005,2001,Prius (NHW10),Estima,Alphard,Prius (NHW20),RX400h,Highlander,Camry HV,1997,2006,2003,2005,2001,Crown,GS450h,一、丰田混合动力汽车简介,Toyota & Lexus 销售数据,2004 HV 销售量: 世界总销售量: 180 000 占全部销售量 : 2,7% 2005 HV 销售量: 世界总销售量: 300 000 占全部销售量 : 4,1% 2009 HV销售量: 世界总销售量:1 000 000 占全部销售量 :10% 2013.3 HV累计销售量: 世界总销售量:5 126 000,一、丰田混合动力汽车简介,概念,更高的动力性,更好的燃油经济性,一、丰田混合动力汽车简介,加速性和燃油经济性,10 15工况 范围内的 燃油经济性 (km/L),0 100 km/h加速时间 (秒.),更好的燃油经济性,更好的加速性,10,20,30,40,14,12,10,Prius,Camry (2.4L),Yaris (1.5L),Honda Civic HV,16,一、丰田混合动力汽车简介,混和动力汽车更具燃油经济性的原因,HV 电池,能量,-,+,停止,开始行驶,全加速,正常行驶,制动,行驶动力,提供能量储存,制动能量 回收,发动机输出动力,动力不足时补充,二、丰田混合动力特性,1、两种动力组合的传动系统,行驶阻力,最大车速,最大巡航车速,驱动力,车速,发动机 + 电动机,+ HV 电池供电,EV 模式驾驶,加速,全加速,二、丰田混合动力特性,丰田混和动力系统的动力输出 发动机 1.5 升汽油发动机 驱动桥 内含500V 交流电动机,二、丰田混合动力特性,行驶方式 车辆可由汽油机来驱动，而无需对车辆进行充电。 如果车辆电池的电量消耗，发动机会驱动发电机，对电池充电,二、丰田混合动力特性,丰田混合动力系统是一种使用两种动力组合的传动系统，其中包括发动机动力和电动机动力： 发动机采用为应用混合动力系统而研发的1NZ-FXE 1. 5 L汽油发动机； 驱动桥内含500 V交流电动机。 根据车辆行驶状况巧妙使用这两种动力是该系统的特点，在尽可能地发挥每种动力各自功效的同时，使它们互为补充，取长补短，混合动力的工作模式如图6-1所示。,二、丰田混合动力特性,油电混合动力能够高效地利用能源，并利用减速、制动和下坡时的能量对电池进行充电，而且混合动力车辆产生较小的噪声。,二、丰田混合动力特性,行驶方法 车辆只有在“READY” 灯点亮时，才可行驶 为了改善燃油经济性，当车辆停止时，发动机停机 车辆起动后，发动机的起动由系统自动控制,二、丰田混合动力特性,EV模式 是电动机驱动行驶模式，通过按下EV开关按键，实现模式的切换。 EV模式开关键位置如图6-2所示。 EV工作模式灯点亮如图6-3所示。,二、丰田混合动力特性,EV模式取消条件：,二、丰田混合动力特性,1、两种动力组合的传动系统 最大的优点是在同一个系统中，同时使用了并联和串联系统,二、丰田混合动力特性,串联混合动力系统 在这个系统中，发动机驱动电动机，由电动机驱动车轮,二、丰田混合动力特性,并联混合动力系统 车轮由发动机和电动机共同驱动,二、丰田混合动力特性,2、高压电源系统 在新款Prius THS-中，变频器总成中增加了增压转换器。 增压转换器使THS一能为MG1和MG2提供最高为500 V的电源电压(旧款Prius的THS只能提供最大为273.6V的电压)，如图所示。,二、丰田混合动力特性,3 、混合动力变速驱动桥 根据车辆的行驶状况新系统高效率地综合使用两种动力，即发动机和MG2， 其中发动机提供主要动力。 发动机的动力分为两部分，即由混合动力变速驱动桥中行星齿轮组供给车轮的动力和提供作为发电机的MG1的动力。 混合动力变速驱动桥包括MG1、MG2和行星齿轮，并且在这些组件的配合下， 通过无级变速使车辆平稳地行驶。,二、丰田混合动力特性,3 、混合动力变速驱动桥 发动机、MG1和MG2通过行星齿轮组等机构有机相连。 MG2和差速器齿轮（用于驱动轮）通过 传动链和齿轮等机构相连，混合动力变速驱动桥工作示意如图所示。,二、丰田混合动力特性,4、无离合器系统 无离合器系统通过齿轮和链的机构有机连接前轮和MG2。 车辆处于空挡状态时，挡位传感器输出N挡信号关闭变频器（连接MG1和MG2）中的所有功率晶体管，MG1和MG2关闭，车轮的动力为零，最终达到切断动力的目的。 在这种状态下，即使MG1由发动机带动旋转，车辆中也无电能产生，因为MG1和MG2处于消极工作状态。因此，车辆处于N挡时，HV蓄电池的SOC（充电状态）下降。,二、丰田混合动力特性,无离合器系统有以下几种工作模式，最大限度地适应车辆的行驶状况。 4、无离合器系统 （1）MG2接受来自HV蓄电池的电能以驱动车辆，如图。,二、丰田混合动力特性,4、无离合器系统 （2）发动机通过行星齿轮驱动车辆时，由发动机通过行星齿轮带动旋转，为MG2提供电能，工作模式如图所示。,二、丰田混合动力特性,4、无离合器系统 （3）MG1由发动机通过行星齿轮带动旋转为HV蓄电池充电，如图所示。,二、丰田混合动力特性,4、无离合器系统 （4）车辆减速时，车轮的动能被回收并转化为电能，并通过MG2为HV蓄电池再次充电，动能回收模式如图 2-1-15所示。,二、丰田混合动力特性,4、无离合器系统 HV ECU根据车辆行驶状况在以上模式间转换，HV蓄电池的充电状态较低时，发动机带动MG1为HV蓄电池充电。与传统汽油发动机车辆相比，系统具有更高的燃油经济性及低尾气排放量的特性。,二、丰田混合动力特性,5、再生制动 再生制动功能在车辆减速或制动时将MG2作为发电机工作，并将电能储存到HV蓄电池中。 同时又利用MG2在发电时产生的工作力作为制动力。 6、电子换挡杆技术 与旧款Prius相同，THS一系统继续采用电子通信变速系统。这是一种无连杆型技术，使用换挡拉索，即电子换挡杆。,二、丰田混合动力特性,如下图所示，变速器换挡总成中的挡位传感器挡位并将相应的信号发送到HV ECU。接到信号后，HV ECU通过对发动机、MG1、MG2进行整体控制使车辆完成各自换挡(R、N、D和B)。 驾驶员按下变速器换挡总成顶部的驻车车开关时，P挡控制激活混合动力变速驱动桥中的换挡控制执行器，机械地锁止中间轴从动齿轮进而实现驻车锁止。,二、丰田混合动力特性,6、电子换挡杆技术,二、丰田混合动力特性,7、加速踏板位置传感器技术 与旧款Prius相同，新款Prius继续采用ETCS一i(智能电子节气门控制系统)。这是个无连杆系统，不使用加速踏板拉索。系统使用加速踏板位置传感器和节气门位置传感测加速板位置和节气门位置。 如图所示，HV ECU根据加速踏板位置传感器信号、车辆行驶状况和蓄电池的SOC(充电状态)计算目标发动机转速和发动机所需动力，然后发送控制信号到发动机ECU。根据这个控制信号，发动机ECU对节气门进行控制。,二、丰田混合动力特性,7、加速踏板位置传感器技术,传感器位置 1-霍尔IC 2-磁轭 3-加速踏板臂,二、丰田混合动力特性,7、加速踏板位置传感器技术,