混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)工作原理(豐田普銳斯THS)

混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

（普銳斯THS）

THS系統(tǒng)組成THS中MG1、MG2電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)THS系統(tǒng)各工況工作模式及傳動(dòng)過程風(fēng)向標(biāo)廖揚(yáng)1a一、THS系統(tǒng)組成2aTHS系統(tǒng)組成MG1（主發(fā)電機(jī)）發(fā)動(dòng)機(jī)差速器HV蓄電池變頻器MG2（主動(dòng)力電機(jī)）行星齒輪機(jī)構(gòu)虛擬組成圖：3aTHS系統(tǒng)組成剖視圖：4aTHS系統(tǒng)組成發(fā)動(dòng)機(jī)：項(xiàng)目1NZ-FXE(’04PRIUS)氣缸數(shù)和排列4缸,直列氣門機(jī)構(gòu)16氣門DOHC,鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(帶VVT-i)排量cm3(cu.in.)1497(91.3)缸徑x行程mm(in.)75.0x84.7(2.95x3.33)壓縮比13.0最大輸出功率SAE-NET(-A,-K)57kW@5000rpm(76HP@5000rpm)EEC(-W,-Q)57kW@5000rpm最大扭矩SAE-NET(-A,-K)111N·m@4200rpm(82lb·ft@4200rpm)EEC(-W,-Q)115N·m@4200rpm5aTHS系統(tǒng)組成MG1發(fā)電機(jī)：MG1(AC500V)MG2(AC500V)項(xiàng)目MG1類型同步交流電機(jī)功能發(fā)電機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)額定電壓VAC500最大輸出功率kW(PS)/rpm37.8(51)/9500最大輸出扭矩N·m(kgf·m)/rpm45(4.58)/0–6000最大扭矩時(shí)的電流Arms75最大轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分10,000rpm冷卻系統(tǒng)水冷6aTHS系統(tǒng)組成MG2電動(dòng)機(jī)：項(xiàng)目MG2類型

同步交流電機(jī)功能驅(qū)動(dòng)車輪、回收發(fā)電額定電壓VAC500最大輸出功率kW(PS)/rpm50(68)/1200–1540最大輸出扭矩N·m(kgf·m)/rpm400(40.8)/0-1200最大扭矩時(shí)的電流值A(chǔ)rms230最大轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分6,700rpm冷卻系統(tǒng)水冷7aTHS系統(tǒng)組成電機(jī)控制器：變頻作用直流

交流高電壓變壓作用

直流

201V

升至

直流

500V直流-直流

轉(zhuǎn)換

直流

201V

降至

直流

12VA/C變頻器 DCAC

驅(qū)動(dòng)

8aTHS系統(tǒng)組成HV電池組：1.2Vx6格x28塊=201.6V1.2Vx6格x38塊=

273.6V容量：1.3KWh重量：53.3公斤9aTHS系統(tǒng)組成HV電池組：無線門鎖接收器電動(dòng)車窗總開關(guān)J/C高壓電池

ECU偏擺率傳感器(G傳感器)電池ECU(LHD)EPSECU轉(zhuǎn)向角傳感器制動(dòng)

ECU發(fā)動(dòng)機(jī)

ECU(ECM)(LHD)電池

ECU(RHD)J/C發(fā)動(dòng)機(jī)ECU(ECM)(RHD)DLC3收發(fā)器鑰匙

ECU組合儀表

ECU電源控制ECUA/CECU防盜

ECU駐車鎖止

ECU智能ECU主車身

ECU多功能顯示器導(dǎo)航ECU音響單元擴(kuò)音器網(wǎng)關(guān)ECU:BEAN:CAN:AVC-LAN:LocalCommunication10a二、THS中電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)11a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)THS高壓系統(tǒng)組成：

HV蓄電池輔助電池空調(diào)壓縮機(jī)空調(diào)變頻器DC-DC轉(zhuǎn)換器SMR1,2and3升壓轉(zhuǎn)換器MG1MG2混合驅(qū)動(dòng)橋變頻器檔位傳感器(換檔,選擇)加速踏板位置傳感器車速傳感器CAN發(fā)動(dòng)機(jī)ECU(ECM)防滑控制ECU蓄電池ECUDLC3HVECU分解器型速度傳感器(MG2)12a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)THS高壓DC/DC：MG1與MG2都為500Vac電壓等級(jí)電機(jī)，而電池電壓為201.6V，首先采用升壓斬波Boost電路進(jìn)行電壓提升,Vout=Vin/(1-n)

可變電壓系統(tǒng)HV蓄電池ON變頻器201V第一拍13a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)THS高壓DC/DC：MG1與MG2都為500Vac電壓等級(jí)電機(jī)，而電池電壓為201.6V，首先采用升壓斬波Boost電路進(jìn)行電壓提升,Vout=Vin/(1-n)

可變電壓系統(tǒng)HV蓄電池288VON變頻器可變電壓系統(tǒng)HV蓄電池變頻器201-500VdcOFF第二拍14a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)THS低壓DC/DC：輔助電源采用12V鉛酸電池，用于?；鸺癘N檔。對(duì)輔助電池充電，THS采用降壓斬波Buck電路進(jìn)行降壓，Vout=n*Vin可變電壓系統(tǒng)HV蓄電池變頻器ON第一拍15a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)THS低壓DC/DC：輔助電源采用12V鉛酸電池，用于?；鸺癘N檔。對(duì)輔助電池充電，THS采用降壓斬波Buck電路進(jìn)行降壓，Vout=n*Vin可變電壓系統(tǒng)HV蓄電池變頻器288-650VON可變電壓系統(tǒng)HV蓄電池變頻器OFF第二拍16a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)THS低壓DC/DC：輔助電源采用12V鉛酸電池，用于?；鸺癘N檔。對(duì)輔助電池充電，THS采用降壓斬波Buck電路進(jìn)行降壓，Vout=n*Vin可變電壓系統(tǒng)HV蓄電池變頻器ON第三拍12.9-13.8Vdc17a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)三相全橋逆變：U相，Vac=Vdc*√2/2

VWUIPM變頻器IPMMGONON18a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)三相全橋逆變：U相，定子線圈的極性和磁場強(qiáng)度是隨時(shí)變化

19a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)三相全橋逆變：V相，Vac=Vdc*√2/2

VWUIPM變頻器IPMMGONON20a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)三相全橋逆變：V相，定子線圈的極性和磁場強(qiáng)度是隨時(shí)變化

21a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)三相全橋逆變：W相，Vac=Vdc*√2/2

VWUIPM變頻器IPMMGONON22a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)三相全橋逆變：W相，定子線圈的極性和磁場強(qiáng)度是隨時(shí)變化如果轉(zhuǎn)子停在了這個(gè)位置，施加電流也不會(huì)給轉(zhuǎn)子力量。THS電機(jī)為3繞組并聯(lián)，且定子線圈和轉(zhuǎn)子磁場的都分裂成很多極，所以“步幅”遠(yuǎn)比圖示的小。23a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)三相全橋逆變：W相，定子線圈的極性和磁場強(qiáng)度是隨時(shí)變化如果轉(zhuǎn)子停在了這個(gè)位置，施加電流也不會(huì)給轉(zhuǎn)子力量。THS電機(jī)為3繞組并聯(lián)，且定子線圈和轉(zhuǎn)子磁場的都分裂成很多極，所以“步幅”遠(yuǎn)比圖示的小。24a電機(jī)如何驅(qū)動(dòng)IGON 電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)GUUGVUactiveNot-active三相全橋逆變：門級(jí)驅(qū)動(dòng)波形實(shí)測。

當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)on,控制絕緣柵雙極晶體管（IGBT）所需要的信號(hào)就要處于開啟狀態(tài)，以隨時(shí)聯(lián)系從分解器型轉(zhuǎn)子位置傳感器得到的信息。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)停轉(zhuǎn)，因此UW相之間沒有相位差，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，信號(hào)相差120度，每一個(gè)晶體管對(duì)一旦被觸發(fā)就旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子磁極。

25a三、THS中各工況模式及傳動(dòng)過程26aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS節(jié)能工作原理：電動(dòng)機(jī)特性：扭矩大且低轉(zhuǎn)速時(shí)功率輸出高

發(fā)動(dòng)機(jī)特性：大功率輸出出現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速區(qū)27aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS節(jié)能工作原理

28aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：啟動(dòng)

29aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：啟動(dòng)-發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)預(yù)熱

發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電流流進(jìn)MG2通過電磁力固定行星齒輪的齒圈，MG1作為啟動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)太陽輪，太陽輪帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，與行星架連接的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。30aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：啟動(dòng)-發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱

怠速時(shí)，電流流進(jìn)MG2固定行星齒輪的齒圈，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架帶動(dòng)太陽輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與太陽輪連接的MG1發(fā)電給電池充電。31aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：啟動(dòng)-車輛起步

車輛起步時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，行星架被固定。MG2驅(qū)動(dòng)行星齒輪齒圈，推動(dòng)車輛前進(jìn)。此時(shí)，MG1處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。32aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：啟動(dòng)-大扭矩起步

車輛起步時(shí)，如需要更多動(dòng)力（駕駛員深踩油門或檢測到負(fù)載過大），MG1轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，由發(fā)動(dòng)機(jī)和MG2共同驅(qū)動(dòng)。33aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：低中速行駛

34aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：中高速行駛

35aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：全速或需要大扭矩時(shí)

36aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：全速或需要大扭矩時(shí)

車輛起步時(shí)，如需要更多動(dòng)力（駕駛員深踩油門或檢測到負(fù)載過大），MG1轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，由發(fā)動(dòng)機(jī)和MG2共同驅(qū)動(dòng)。37aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：減速/下坡時(shí)

38aTHS中各工況模式及傳動(dòng)過程THS工作模式：減速/下坡時(shí)