丰田雷凌混合动力技术

毕业设计（论文）题目：丰田雷凌混合动力技术

系部：汽车工程学院

专业：汽车检测与维修

学号:

班级：

姓名：

指导老师：

2017年 4 月日

摘要 (3)

引言 (3)

一、概述 (4)

（一）混合动力发展背景 (4)

（二）混合动力简介 (4)

（三）联接方式 (4)

二、雷凌混合动力系统主要部件简介 (6)

（一）发动机 (6)

（二）混合动力驱动桥总成 (8)

不同工况下发动机和电机的运转情况 (9)

（三）变频器总成 (10)

变频器总成的冷却系统 (11)

混合动力冷却液更换、加入方法 (11)

在检查或维修高压系统时，请遵循以下安全措施 (12)

（四）HV电池 (12)

雷凌HV电池的规格 (12)

HV 电池冷却系统 (13)

冷却过程 (13)

HV蓄电池进气口滤清器 (13)

三、功率控制单元 (14)

四、雷凌混合动力能量回收系统 (15)

（一）混合动力系统在各个阶段的工作方式 (16)

（二）高效制动系统 (16)

制动控制系统运作流程 (17)

四、故障案例分析 (17)

参考文献 (23)

致谢 (24)

摘要

混合动力汽车，指一辆车的驱动系由多个可以同时运转的单个驱动系联合组成。驱动系统能够保障车辆的行驶状态，同时可以决定车辆的行驶功率。目前较为时兴的是混合动力电动汽车。由于能源危机和环保的双重压力，混合动力电动汽车应运而生，而且具有广阔的发展前景

关键词：多个驱动系；混合动力汽车；广阔的发展前景

引言

作为混合动力车辆首先要有一台高效的发动机，尽可能的扩大发动机的高效率区间，并发动机最大限度工作在高效率区间并有效利用，提升工作效率。当发动机在低效率状态时用电动机取代发动机工作。车辆启动，汽车怠速和低速行驶时停止发动机，减少燃油损耗，当即提速到需要高功率输出时电动机配合发动机进行高功率输出。当发动机减速时电动机此时转变成发电机回收能量储存在驱动电池中，减少能量的损耗提升燃油经济性。高效利用能量。混合动力汽车的燃油经济性高了，而且行驶性能较好，混合动力汽车的发动机需要用燃油，而且在起步、加速时，因为有电动马达的配合，所以能够减少油耗，通俗的说，就是和相同排量的汽车比较，燃油消耗更少。而且，配合发动机的电动机能够在启动的瞬间产生强劲的动力，所以，使用者能够享受更强大的起步和加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性。

一、概述

（一）混合动力发展背景

汽车作为人们最常用的交通工具，已逐渐地走进千家万户。成为人们出行的第一选择，每年机动车的数量以飞快的速度增长着，给人们带来方便的同时也带了环境污染。其中最严重的当属空气污染，它释放温室气体引起温室效应和一氧化碳，氮氧化物等有毒气体，破坏地球生态环境，范围广难预防。随着全国汽车保有量的不断升高这些问题逐渐突显出来。最近的一项研究结果表明，城市里50%的氮氧化物和80%的一氧化碳来自汽车尾气排放。

伴随着经济的不断的发展人们的素质不断的提升，环保的意识也开始慢慢深入人心，人们更加注重节能和环保来造福子孙。中国也面领着能源紧缺不断加大能源进口力度局面。国家政策方面燃油附加税助推汽车消费理性转型，国家政策大力扶持新能源汽车。节能与新能源车逐渐成为了汽车发展的导向，各大汽车厂商也争相地进军新能源汽车的领域，而丰田在混合动力方面走在了世界的前沿。从1995prius概念车开始到2017年一月混合动力车在全球累计销量突破1000万辆，丰田开发出了世界上最成熟的混合动力汽车，并已投入量产，在新能源车市场上取得了相当大的份额，赢得了良好的口碑。（二）混合动力简介

混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式。优点在于车辆启动停止时，只靠电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低。而且电能的来源都是发动机和再生制动，只需加油即可。

混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗，简单地说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更低。

而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，驾驶员可以享受更强劲的起步、加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性。

（三）联接方式

串联式混合动力系统。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构

来驱动汽车。在这种联结方式下，电池就象一个水库，只是调节的对象不是水量，而是电能。电池在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节，从而保证车辆正常工作。这种动力系统在城市公交上的应用比较多，轿车上很少使用。

并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统：传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单，成本低。

雷凌采用的是混联式联结方式。混联式混合动力系统的特点在于内燃机驱动系统和电机驱动系统中各自有一套机械变速机构，两套机构可以通过齿轮系，也可以采用行星轮式结构结合在一起，从而综合地调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统能够更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。这种联结方式系统复杂，成本高。

二、雷凌混合动力系统主要部件简介

雷凌的混合动力系统主要是由发动机、混合驱动桥总成、MG1、MG2、变频器总成、HV电池等相关组件组成。如图1所示：

（图1）雷凌混合动力系统结构图

MG1、MG2为混合动力系统中的两个电机。MG1主要用于发电，必要时可推动汽车。MG2主要用于推动汽车。

（一）发动机

丰田雷凌搭载1.8L阿特金森汽油机，四缸直列，16气门，双顶置凸轮轴并带有气门相位调节器。

图2阿特金森结构图

图3阿特金森原理图

阿特金森循环发动机由于通过气门相位调节器改变进气门的关闭时间延迟,因而延迟了实际的压缩行程的开始。与传统发动机的工作循环相比，它最大特点就是做功行程

比压缩行程长，也就是我们所常说的膨胀比大于压缩比。更长的做功行程能够更加有效地利用燃烧后废气残存的高压燃油，所以燃油效率比传统发动机更高一些。雷凌用气门相位调节器控制进气门迟闭代替了复杂的连杆机构，使发动机在进气行程结束后进气门仍然在一段时间内保持开启，这样就把吸入的混合气又排出去一部分，更加简单的实现了膨胀比大于压缩比的效果，模拟出了阿特金森循环工况从而更加充分地利用发动的能量。

（二）混合动力驱动桥总成

混合动力传动桥主要由下列部件组成

图5

●混合动力传动桥安装在发动机室内。

●混合动力传动桥包含驱动车辆的电动机发电机（MG2）和产生电能的电动机发电机

（MG1）。

●该传动桥使用带复合齿轮装置的无级变速器机构以实现平稳、静谧性操作。

●发动机、MG1和MG2通过复合齿轮装置机械连接。

●混合动力传动桥使用两个行星齿轮机构，动力分配行星齿轮机构和减速行星齿轮机

构。

●复合齿轮装置由动力分配行星齿轮机构和电动机减速行星齿轮机构组成。

●通过采用与2个行星齿轮机构的齿圈集成为一体的复合齿轮、中间轴主动齿轮和驻

车锁止齿轮，复合齿轮装置更为紧凑和轻量化。

●动力分配行星齿轮机构的太阳齿轮连接至MG1、行星齿轮支架连接至发动机、齿圈

连接至复合齿轮（车轮）。

●电动机减速行星齿轮机构的太阳齿轮连接至MG2、齿圈连接至复合齿轮（车轮）。

行星齿轮支架固定至传动桥外壳。

●2个行星齿轮机构的齿圈组合在一起。

●需要大功率电动机以产生较大的扭矩。使用电动机减速行星齿轮机构降低MG2的

转速，从而可利用紧凑、轻量的电动机产生较大的扭矩。

●MG2连接至电动机减速行星齿轮机构的太阳齿轮。行星齿轮支架固定到位时，可降

低MG2的转速并将其传输至齿圈。

●内置于混合动力传动桥的MG1和MG2为紧凑、轻量且高效的交流永久磁铁电动机。

●MG1和MG2均由定子、定子线圈、转子、永久磁铁和转速传感器组成。

不同工况下发动机和电机的运转情况

1.在城市中起步和低速行驶时引擎处于关闭状态汽车只会依赖电动机去进行行驶

2.起步加速阶段由于阿特金森循环发动机本生的缺陷导致扭矩差，而混合动力驱动桥又不能改变传动比来提高。此时则由电机发挥作用提供动力或者配合发动机的时候提供动力，以电机高扭矩高响应性来弥补发动机此时动力上不足的问题。

3.当车辆上坡或者猛踩油门加速时电动机和引擎一起工作输出强大的驱动功率

4.巡航阶段当汽车以稳定的速度行驶时，电动机对引擎起辅助作用保持最优的引擎转速同时给混合动力电池充电，此时阿特金森循环发动机大功率输出，能量出现盈余而此时会利用发电机工作去收集产生的多余能量转变成为电量储存在混合动力电池组内，避免能源浪费所以能量的使用控制的更加精确

5.减速停车阶段此时发动机停止，以往车辆本生的能量都以内能的形势浪费掉了，但混合动力车辆能够应用再生制动功能来回收大部分能量，这些储存的能量可用于

车辆驾驶像电动汽车一样依靠这些能量就可以保持车辆的运转通过这种方式可以监控能量流动，不管在什么时候都可以保持最高效的驾驶。

（三）变频器总成

变频器由以下部件组成：

图6变频器结构

1.MG ECU：控制逆变器和增压转换器。

2.逆变器：产生用于驱动MG的3相交流电。

3.增压转换器：将HV蓄电池（直流电压201.6V）的电压最高升至直流电压650V。

4.DC/DC转换器：将HV蓄电池（直流电压201.6V）的电压降至直流电压14V（用于电气零部件）。

图7变频器冷却系统循环

变频器总成的冷却系统

变频器总成有专用的散热器，并且独立于发动机散热

其循环顺序为HV散热器→变频器→HV散热器储液罐→HV电机水泵→HV变速驱动桥→HV散热器

混合动力冷却液更换、加入方法

1.缓慢将冷却液注入储液灌，直到达到FULL线位置.

2.将智能检测仪连接到诊断通信链路连接器3上.

3.将点火开关转到on (IG).

4.进入以下菜单: 动力总成/ HV控制/ 主动测试/ 激活水泵.

5.使储液灌中的冷却液保持在FULL线，以补偿放气时冷却液液位的下降，每隔1分钟操作一次水泵.

当水泵工作声音降低或者储液罐中没有气泡出现时，即空气排空完成。

注意:

不要重新使用排出的冷却液，因为可能有杂质。

假如车辆在行驶过程有空气进入到变频器冷却系统中，可能会造成损坏和存储DTC。

在检查或维修高压系统时，请遵循以下安全措施

1.关掉点火开关，将钥匙移开智能系统探测范围

2.断开辅助电池负极端子

3.确认绝缘手套

4.拆除维修塞

5.等待10分钟或更长以便变频器总成高压电容放电

6.测量变频器端子电压(0V)

7.用绝缘乙烯胶带包裹被断开的高压线路连接器

（四）HV电池

图8 HV电池结构

HV电池位于后备箱内后排座位下

雷凌HV电池的规格

图 电池组：储存并提供电量。

维修塞：使用紧凑的维修塞。

HV 电池冷却鼓风机：对电池组进行冷却。

HV 接线盒总成：3个系统主继电器根据 HV ECU 的信号，接通或断开高压电路。 HV 电池冷却系统

在重复的充放电过程中，HV 电池会产生热量，为了保证HV 电池良好的工作性能，专门为HV 电池提供了一套冷却系统。

冷却过程

空气从后排座椅的进气口经过进气通道进入HV 电池冷却鼓风机，鼓风机将空气泵进电池组，将电池组的热量带走。

HV 蓄电池进气口滤清器

电池组 类型

密封型镍氢电池 电池数量

6格×28块 电压

201.6V 维修塞 主保险 不带

互锁开关 有

HV 电池冷却鼓风机 电机类型 无刷型电机

风扇类型 Sirocco 风扇

HV 电池温度传感器 进气1个电池组3个

HV 接线盒总成

SMRs (SMRB / SMRP /

SMRG), HV 电池电流

传感器，电抗器

图9 HV蓄电池进气口结构

进气口设置了滤清器。

如果多媒体信息显示屏中有警告信息显示的话，请检查No.1 HV蓄电池进气口滤清器。

三、功率控制单元

功率控制单元根据驾驶情况作出调整，而不需要人为干预，电脑事实监控引擎和发电机辅以混合动力电池组和发电机等零部件来产生动力并通过电脑精确的控制这些零部件实现能量的最高利用。

功率控制单元对某一车速，功率控制单元会求出外齿圈的转速有多快。根据雷凌的动力需求，车载计算机就会计算出需要内燃机达到什么转速。接下来，它再解算一个简单的公式，求出1号电机应该旋转多快。然后，它就调节取自1号电机的电力（调节1号电机的励磁电流），使内燃机加速或减速。上面这些动作都不会改变这样一个事实，即内燃机72%的扭矩是用来推动车轮的。就算车轮没有转动，扭矩依然施加在车轮上。因为内燃机能够用这样的方法把雷凌由静止状态动起来，我们就不需要了离合器或者液力变矩器，之后也就放弃了既容易磨损、又十分笨重的传动装置。因为动力是扭矩和转速结合的产物（功率=扭矩×转速），所以通过机械和电气回路的动力各自有多少，取决于1号电机和外齿圈的相应转速。由于内燃机和车轮之间的齿比不能改变，在低车速时，我们无法提高内燃机的扭矩来实现急加速。如果内燃机转速为2000转分，雷凌缓慢前行，这时来自内燃机的大部分动力都会传给1号电机。尽管1号电机只获得了28%的扭矩，但它却获得了所有的动力！（太阳轮带动1号电机转得飞快！）在起步加速过

程中，只有大约五分之一的内燃机扭矩直接来自机械回路（驱动轮上获得的扭矩大约只有1/5来自机械回路，另外4/5是由电机补充的）。随着车速的进一步提高，1号电机需要越来越多的动力来维持其扭矩，很快就会达到它的动力操控极限，意思是随着车速（齿圈转速）的增加，连接太阳轮的1号电机的转速下降，因而1号发电机直接输出给2号电动机功率下降了。而雷凌还有强大的2号电机，它可以使雷凌保持合理的加速度。

四、雷凌混合动力能量回收系统

图10混合动力系统在各个阶段的能量流动

（一）混合动力系统在各个阶段的工作方式

1.在起步阶段，引擎的输出功率为0，汽车的动力来源混合动力驱动电池去带动发电机。

2.在加速阶段，引擎提供大部分动力，而驱动电池带动发电机辅助提供动力。

3.在巡航阶段，引擎在为车辆提供动力的同时，带动发电机为驱动电池充电。

4.在减速停车阶段，引擎停止工作，发电机通过与制动系统协调制动的同时为驱动电池充电。

（二）高效制动系统

和普通汽车不同雷凌有两套制动系统，除传统液压制动系统外，还有一套能量回收系统即通过电机阻尼来制动。为了更好的说明混合制动系统的制动原理，可以想象一下这样的场景：一个人通过用脚摩擦地面来让雪橇停下来，摩擦制动就是用同样的方式制动车辆。对于能量回收系统可以想象一下雪橇在上坡时不断减速的场景，能量回收制动就想上坡时遇到的阻力，上坡时势能被储存起来用于下坡，当然也能用于车辆行驶，例如可以用于平稳加速。

图11制动控制系统运作流程

图12制动联合控制

混合动力汽车采用ECU电子控制系统，ECU根据车主踩下制动踏板的压力和踏板所产生的行程制动力大小计算。而实际的制动力则由再生制动和液压制动两部分组成。

制动控制系统运作流程

当驾驶员踩下制动踏板时，制动踏板行程传感器和制动总泵压力传感器开始向制动防滑控制ECU传递信号，防滑控制ECU通过所接收信号计算总的制动力。再根据总的制动力去计算所需的再生制动力，然后制动防滑ECU会向HV ECU请求产生其所需的再生制动力’防滑控制ECU控制制动执行器电磁阀产生液压制动力，最后再生制动力和液压制动力传递给带有电子制动力分配系统的ABS作用于车轮。从而回收车辆所产生的热能。

四、故障案例分析

一辆丰田雷凌HV轿车已行驶的里程6.2万km。

客户反映：该车辆行驶过程中仪表上的发动机故障灯、防滑灯、制动系统故障灯都点亮，仪表中间的显示器内容为“检查混合动力系统”，该车的空调不制冷（如图1所示）。该车停在路边关闭钥匙之后，重新启动发动机，仪表上的“READY”灯熄灭，车辆处无法启动。

②U029A：与混合动力电池组传感器模块失去通信，如图2所示。

根据故障码查找维修手册，无U029A故障码的维修说明，所以只有去检测另一个POAOD故障码，根据所查电路图进行分析（如图3所示）发生这个故障的原因有：①

逆变器上盖；②逆变器总成；③动力管理控制ECU；④维修塞把手；⑤线束接触不良。

检查逆变器上盖的发电机、电机、空调高压电缆的安装状况，安装正常，判断逆变器上盖良好。

（2）断开逆变器总成连接器A14，用万用表测量A14的ILKI（16脚）与车身接地，打开点火开关有12.46V参考电压，认为动力管理控制ECU正常。电阻档测量A14的ILKI （16脚）与A14的ILK O（5脚），电阻在标准10Ω之下，说明逆变器里面不存在断路情况，逆变器良好。

（3）断开逆变器总成连接器A14，用万用表测量A14的ILKI（16脚）与车身接地，打开点火开关有12.46V参考电压，认为动力管理控制ECU正常。

（4）用万用表电阻挡测量A14的ILKI（16脚）与A14的ILKO（5脚），电阻在标准10Ω以下，说明逆变器里面不存在断路情况，逆变器良好。继续测量维修塞把手的互锁连接器阻值为0.2Ω，维修塞把手互锁连接器正常。

（5）插上维修塞把手测A14的ILKO （5脚）与车身接地，阻值610Ω超出正常1Ω的标准，故障点基本锁定在线路上。

根据相关电路图的连接检查，在T1接地点处终于发现了故障点，该处接地没有使用

原装螺栓且安装松动（如图4所示）。

在更换好了一个原装螺栓后，再次查阅电路图，考虑T1接地线松动对哪些用电设备有影响，偶然发现T1接地线同时并联着另一条N1的接地线（如图5所示），按这种设计理念就是防止在碰撞尾部时T1接地线松脱后，另一条N1接地线接地仍然继续维持其他电子设备工作，那为何目前T1接触不良后就导致其他设备工作瘫痪了呢？N1有没有存在这样的情况呢？想到这里，继续进行检查。按照维修手册拆卸左后内饰板，检查N1接地点情况，拆开后发现N1接地线束并没安装，而是挂在边上，之后拧开开

固定螺栓，再次安装并拧紧（如图6所示）。

丰田雷凌混合动力技术

毕业设计（论文）题目：丰田雷凌混合动力技术 系部：汽车工程学院 专业：汽车检测与维修 学号: 班级： 姓名： 指导老师： 2017年 4 月日

摘要 (3) 引言 (3) 一、概述 (4) （一）混合动力发展背景 (4) （二）混合动力简介 (4) （三）联接方式 (4) 二、雷凌混合动力系统主要部件简介 (6) （一）发动机 (6) （二）混合动力驱动桥总成 (8) 不同工况下发动机和电机的运转情况 (9) （三）变频器总成 (10) 变频器总成的冷却系统 (11) 混合动力冷却液更换、加入方法 (11) 在检查或维修高压系统时，请遵循以下安全措施 (12) （四）HV电池 (12) 雷凌HV电池的规格 (12) HV 电池冷却系统 (13) 冷却过程 (13) HV蓄电池进气口滤清器 (13) 三、功率控制单元 (14) 四、雷凌混合动力能量回收系统 (15) （一）混合动力系统在各个阶段的工作方式 (16) （二）高效制动系统 (16) 制动控制系统运作流程 (17) 四、故障案例分析 (17) 参考文献 (23) 致谢 (24)

摘要 混合动力汽车，指一辆车的驱动系由多个可以同时运转的单个驱动系联合组成。驱动系统能够保障车辆的行驶状态，同时可以决定车辆的行驶功率。目前较为时兴的是混合动力电动汽车。由于能源危机和环保的双重压力，混合动力电动汽车应运而生，而且具有广阔的发展前景 关键词：多个驱动系；混合动力汽车；广阔的发展前景 引言 作为混合动力车辆首先要有一台高效的发动机，尽可能的扩大发动机的高效率区间，并发动机最大限度工作在高效率区间并有效利用，提升工作效率。当发动机在低效率状态时用电动机取代发动机工作。车辆启动，汽车怠速和低速行驶时停止发动机，减少燃油损耗，当即提速到需要高功率输出时电动机配合发动机进行高功率输出。当发动机减速时电动机此时转变成发电机回收能量储存在驱动电池中，减少能量的损耗提升燃油经济性。高效利用能量。混合动力汽车的燃油经济性高了，而且行驶性能较好，混合动力汽车的发动机需要用燃油，而且在起步、加速时，因为有电动马达的配合，所以能够减少油耗，通俗的说，就是和相同排量的汽车比较，燃油消耗更少。而且，配合发动机的电动机能够在启动的瞬间产生强劲的动力，所以，使用者能够享受更强大的起步和加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性。

卡罗拉双擎的混合动力技术完整版

卡罗拉双擎的混合动力 技术 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

卡罗拉双擎的混合动力技术 尽管现在各大主流品牌都在努力发展油电混合动力的技术，推出各种混动车型甚至电动车型。但说起混合动力这个词的时候，我相信大家的第一反应肯定是丰田。的确是，从1997年11月，第一代PRIUS发布，丰田的混动系统就引起了全世界的注意。尽管那一代的PRIUS在国内销量并不算高，但不可争议的是它在全球范围内都取得了一定的影响力，国内稍微懂车的朋友一定也听过丰田普锐斯混动这么一款车。 而第一代PRIUS上所搭载的THS系统可算是丰田混动的鼻祖了，之后丰田所有的混合动力系统均由此演化而来。前后度过了将近二十年的时间，PRIUS历经了几代改款，直到2015年，第四代PRIUS普锐斯上市，THS-III问世，采用了更大容量的电池，热效率提升到惊人的40%，这意味着丰田的电池技术又有了新的突破。 同年，还有一款叫一汽丰田COROLLAHYBRID卡罗拉双擎的车子上市，搭载最新的丰田混合动力系统。这款车之所以受到大家的关注，除了因为它的老款汽油车型在全球打下了很好的群众基础之外，很大原因之一是因为其采用了核心部件本土化生产的模式，把价位控制在A级车价格区间的同时，搭载了更多高一级别的功能配置。全球化的战略布局带来更高的性价比，这让卡罗拉双擎成为了叩开全世界混动技术大门的一款代表性车型。2017年4月18日，一汽丰田COROLLAHYBRID卡罗拉双擎全面升级，搭载全新升级的1.8L阿特金森循环发动机，加装烃（HC）过滤器，进一步减少废气排放。 那么问题来了，经过那么多次的改良，卡罗拉双擎的杀手锏——丰田混合动力技术的优势究竟在哪？这是我们需要探讨的话题。 一、动力方面，无论采用何种技术，驾驶性能是非常重要的，卡罗拉双擎的性能到底怎么样？我们可以从三个方面来分析。 1、发动机：卡罗拉双擎全系采用的是新升级的1.8L阿特金森循环发动机，按照官方的说法，这是一款彻底追求燃油经济性的发动机，与传统汽油车上搭载的同排量发动机相比，输出功率稍小一些。但与传统汽油车不同的是，卡罗拉双擎因为有电动机，不仅不会降低行驶性能，还能提高实际的燃油经济性。加装烃（HC）过滤器，进一步减少废气排放，符合京VI排放标准，这对尾气排放有限制的城市来说，也是购车者必须考虑的因素之一。 2、变速箱：卡罗拉双擎搭载的是E-CVT电子无极变速系统，它并不具备传统变速箱系统里面的离合器、液力变矩器或是齿轮轴组等这些复杂机构，是专门为混动车型而准备的动力分配机构。简单来说，这个变速箱能够把发动机的动力分别传递给车轮与发电机，并通过无缝连接控制发动机、双电机系统，统一协调，让卡罗拉双擎的加速体验更为顺畅。 3、HybridSynergyDrive(HSD)混合动力系统： “HybridSynergyDrive”(“HSD”)是丰田混合动力系统的名称，它能够使汽油发动机和电动机协同工作,充分利用各动力源的优势，高效地控制输出分配，从而实现高加速性能和静谧性、低油耗、低排放的并存。 小结：丰田的混合动力是将“擅长启动及加速的电动机”和“擅长匀速行驶的发动机”组合在一起，兼顾了“油耗”和“响应速度”。通过发动机、变速箱、混动系统的协调配合，卡罗拉双擎的中段加速（时速20-50km）可达3.1秒，是日常生活尤其是城市道路行驶时最常见的时速。加速性能好是由于具有优异响应速度的电动机发挥作用，而它高效的发动机自身已经最大限度地减少了尾气排放，并降低油耗，卡罗拉双擎的百公里油耗仅为4.2升。 二、安全保护：有些消费者会担心这么大一块电池放在车上，会不会有漏电隐患在车辆碰撞等意外来临之时，双擎又有哪些应对措施

丰田第二代混合动力系统(THSⅡ)

丰田第二代混合动力系统(THS Ⅱ )张金柱 (黑龙江工程学院汽车系,黑龙江哈尔滨150050) 摘要:丰田公司生产的prius 轿车是世界上第一款大批量生产的混合动力汽车。介绍该车所用丰田第二代混合动 力系统(THS Ⅱ)的结构、原理和特点。关键词:丰田;混合动力系统;结构 中图分类号:TK 411 文献标识码:A 文章编号:1000-6494(2005)03-0006-04 Second G eneration of Toyota H ybrid System (TH S Ⅱ )ZH ANGJin -zhu (Autom otive Dept.of Heilongjiang Engineering Institute ,Harbin 150050,China ) Abstract :Prius car produced by T oy ota is the first style of hybrid power autom otives produced in large batch in the w orld.This pa 2per introduces the structure ,the principle and features of THS Ⅱused in the car mentioned above.K ey w ords :T oy ota ;Hybrid system ;structure 基金项目:黑龙江省自然基金资助项目(E2004-04) 作者简介:张金柱(1963-),男,副教授,工学硕士,研究方向为汽车动力系统检测、开发与设计。 收稿日期:2005-03-15 丰田公司于1997年开始销售混合动力的Prius , 它是世界第一款商业用途的大批量生产的混合动力汽车。丰田混合动力车的动力中枢是混合动力系统(THS —T oy ota Hybrid System ),它使汽油机和电力两种动力系统通过串联与并联相结合的形式进行工作,达到低排放的效果。在2003年4月的纽约国际车展上,丰田推出了采用THS Ⅱ系统的新一代Prius ,使混合动力汽车的发展又向前迈了很大一步。THS 是一种串并联混合动力系统,它的动力分配装置把动力分成两路,一路是汽油机的动力直接传到车轮,另一路(电路)是发动机将能量转变成电能,带动电动机或给电池充电。 1　THS Ⅱ系统简介 1.1　系统组成 THS Ⅱ系统主要部件有采用Atkins on 循环的高 效汽油机、永磁交流同步电机、发电机、高性能镍金 属氢化物(NI -MH )电池和功率控制单元,见图1。功率控制单元由高压电源电路、AC -DC 逆变器组成。电源电路将电动机和发动机的电压升至500V 。AC -DC 逆变器用于电动机、发电机的交流电和混合动力电池的直流电之间的转换,动力分配装置用于分配、合成和传递发动机、 电动机和发电机的机械动力。 图1　THS Ⅱ系统结构 1.2　THS Ⅱ系统工作过程 a.启动,低速到中速运转时,只要电池电量在合 理范围内,汽车由电动机驱动,此时整车处于电动车模式,不排废气。 b.当整车进入一般行驶条件时,此时发电机起到启动机的作用,使发动机从静止开始旋转,直到点火。整车动力一部分来自发动机,另一部分则由发动机带动发电机后给电动机供电驱动车轮。 c.瞬间加速除与一般行驶条件相同外,电池会提供额外的功率给电机来改善整车加速性能,此时发动机瞬态加速性能大幅提高,制造了不少驾驶乐趣。 d.减速、制动,车轮驱动电动机。电动机起到发电机作用。再生制动系统将动能转变为电能,并储存于镍氢能电池。 e.电池再充电,电池始终保持充足电量。根据需要,发动机驱动发电机给电池充电。 　 第3期2005年6月内燃机 Internal C ombustion Engines N o.3Jun.2005

丰田Prius技术详解

主要规格表 尺寸及质量 全长mm 4,450 全宽mm 1,725 全高mm 1,510 轴距mm 2,700 轮距（前/后）mm 1,510/1,480 最小离地间隙（空载）mm 160 最小转弯半径m 5.1 整备质量kg 1,345 满载质量kg 1,745 轮胎规格195/60R15 发动机 型号1NZ-FXE 型式4缸直列顶置双凸轮轴电喷16气门（VVT-i） 排气量cc 1,497 最大功率kW/rpm 57/5000 最大扭矩Nm/rpm 115/4000 缸径 * 行程mm/mm Φ75.0*84.7 压缩比13.0 最高车速km/h 165 燃油供给装置EFI(电子控制式燃料喷射装置) 变速箱型式电子控制式无级变速 油箱容积L 45 百公里耗油（综合工况法）L/100km 4.7 电动机 66``l 型式同步交流电动机（永磁型） 最大功率kW/rpm 50/1200-1540 最大扭矩Nm/rpm 400/0-1200 混合动力车专用蓄电池 型式密封Ni-MH（镍氢电池） 模块数量28 容量Ah 6.5/3h 制动、悬架、驱动方式 制动系统(前/后) 通风盘式/实体盘式 悬架系统前麦弗逊式悬架 悬架系统后摇曳臂式悬架 驱动方式前轮驱动 车身整体铸造

1.5升VVT-i发动机 高膨胀比循环和智能正时可变气门系统VVT-i保持在最佳状态，减弱了摩擦带来的能量损失，进而实现了优异的动力性能和高效的能源利用率。 TOYOTA 油电混合动力系统中安装的发动机与以往机型相比，具有低油耗，高输出的特性。 ＜高膨胀比循环＞ 1NZ-FXE应用了高膨胀比循环的代表性系统“艾金森循环”，是追求高效率的1.5L发动机。缩小燃烧室容积，以提高膨胀比（＊1)，即等待爆发压力在充分降低后才进行排气，由此充分利用爆发能量。膨胀比：(膨胀行程容积+燃烧室容积)/燃烧室容积 ＜高旋转化＞ 将发动机的最高转数升至5000r.p.m，提高了输出功率。 在减少摩擦损失的同时提高了最高转数，所以既加大了加速时的驱动力，又实现了低油耗。 ?运转部件的重量更轻。 ?活塞环的张力更小。 ?气门弹簧的反弹力更小。 ＜采用VVT-i＊3＞ 采用VVT-i＊3，可根据行驶状况细微地调节进气阀的工作时间。可在各种旋转带进行高效燃烧，为提高输出功率，降低油耗作出贡献。 动力控制单元(变压器、转换器、交直变换升压电路系统) 通过可变电压控制系统，最高电压可提高到500V，同时对HV蓄电池的直流电流和驱动电动机、发电机的交流电流进行最佳控制，并实现能量电路的小型化。 无级变速系统(动力分离装置、发电机、电动机和发动机组合) 通过无阶段地改变发动机转数、发电机及电动机转数实现加速、减速和后退。滚珠轴承等部件的合理化配置使摩擦消耗大大降低。 高功率HV蓄电池 安装在TOYOTA 油电混合动力系统上的高输出镍氢蓄电池具有高输入输出密度(每重量的输出)和重量轻、寿命长等特点。无需利用外界电源进行充电，也无需定期交换。 镍氢电池将内部的电流通路分为两条，以降低HV蓄电池内部的电阻，实现了高性能和轻量化。 全新设计了以往的电极材料及单电池(一个HV蓄电池)之间的连接结构，减少了HV蓄电池的内部电阻，因此安装在Prius普锐斯上的电池单元实现了约540W/kg的输入输出密度，居世界最高水平。 另外，还使用车辆加速时的放电、减速时的再生制动器、以及用发动机行驶时产生的剩余能量来进行充电，从而累积充电放电电流，使充电状态保持稳定。不会出现放电过多或多余充电等现象，使用寿命非常长。

丰田普锐斯Prius混合动力车

果内首款昏合动力轿车———普锐斯（PRIUS）2005年12月5日在长春一汽丰田合资工厂下线，此次国产1.5L排量普锐斯有织物座椅版和真皮座椅版两款，售价分别为28.8万元和30.2万元，2006年1月15日正式上市。 普锐斯在世界各地的价格对比： 普锐斯高定价主要是因为国产化率低、政府没有补贴、产量小。 据了解，目前普锐斯的国产化率只有3.4%，只有风挡玻璃和轮毂是国产的。根据目前国家的相关政策，像普锐斯这样用进口大件组装生产的整车，国家将按照整车来收税，这成为普锐斯价高的重要原因。 另外，在日本、美国针对普锐斯这样的环保车，政府有一定的补贴，如普锐斯在美国的售价比同级车大概高了20％，但可获得美国联邦税务局税收减免2000美元的补贴，在日本，政府将补贴普锐斯高出其同级别车部分的四分之一。 普锐斯是世界首款批量生产的、也是目前为止世界上最成熟的混合动力轿车。 1997年12月第一代丰田Prius投放市场，它是一种5座小型轿车。 2000年第二代丰田Prius推出，被美国“汽车工程国际”杂志评为“2001年世界设计最佳轿车”。

内部机械构造 蓄电池氯氢化金属最大功率25千瓦额定电压274伏特 蓄电池放在后排座与行李箱之间，通过把内部电流通路分为两处降低内电阻，实现了高性能和轻量化。当电量降低时，即使车辆处于停驶状态，发动机仍然驱动发电机给蓄电池充电，因此不需要外接电源充电。 首次采用的无级变速系统通过无阶段地改变发动机转速、发电机及交流永磁式电动机转数（与车速成正比）来实现加速、减速和后退；通过采用了滚珠轴承和低摩擦机油，将摩擦消耗降低了30%左右。

发动机横向直列4缸16气门双顶置凸轮轴VVT-i电喷汽油机 排量 1496毫升缸径×行程75.0×84.7（毫米）压缩比 13.0:1 发动机以1NZ—FXE为基础，采用混联的混合动力系统模式，高膨胀比循环和智能正时可变气门系统达到最佳，这样减小了摩擦带来的能量损失，提高了动力性能、燃油经济性，排放也达到了欧Ⅳ标准。 动力控制单元通过采用可变电压系统，实现了最大500V的高电压，对蓄电池的直流电与驱动电动机和发电机的交流电进行最佳控制，使驱动电路被统一，实现能量电路小型化。

丰田凯美瑞混合动力系统概述

丰田混合动力系统-II（THS-II）概述 丰田混合动力汽车的核心技术是丰田混合动力系统（THS-I）技术，它结合了汽油发动机和电机两种动力源，通过并联或串联相结合的方式进行工作，以实现良好的动力性、经济型和低排放效果。2003年，丰田公司推出了第二代混合动力系统（THS-II）,该系统运用在凯美瑞和普锐斯等混合动力车型上。 2010款混合动力版凯美瑞使用丰田混合动力系统-II(THS-II)。该系统对3AZ-FXE发动机和P311混合动力传动桥（混合动力车辆传动桥总成）内的高转速、大功率电动桥-发电机组（MG1和MG2）执行最佳协同控制。P311混合动力传动桥（混合动力车辆传动桥总成）提供良好的传动性能。 另外，它采用了由大功率混合动力汽车蓄电池（额定电压为直流244.8V，下文简称HV蓄电池）和可将系统工作电压升至最高电压（直流650V）的增压转换器组成的变压系统。 1、THS-II的优点 （1）优良的行驶性能 丰田混合动力系统-II（THS-II）采用了由可将工作电压升至最高电压（直流650V）的增压转换器组成的变压系统。可在高压下驱动电动机-发电机1（MG1）和电动机-发电机2（MG2），并以较小电流将与供电相关的电气损耗降到最低。因此，可以使MG1和MG2高转速、

大功率工作。通过高转速、大功率MG2和高效3AZ-FXE发动机的协同作用，达到较高水平的驱动力，使车辆获得优良的行驶性能。（1）良好的燃油经济性 THE-II通过优化MG2的内部结构获得高水平的再生动力，从而实现良好的燃油经济性。 THS-II车辆怠速运行时，发动机停止工作,并在发动机工作效率不良的情况下尽量停止发动机工作，车辆此时仅使用MG2工作。在发动机工作效率良好的情况下，发动机在发电的同时，使用,MG1驱动车辆。因此，该系统以高效的方式影响驱动能量的输入-输出控制，以实现良好的燃油经济性。 THS-II车辆减速时，前轮的动能被回收并转换为电能，通过MG2对HV蓄电池在充电。 （2）低排放 THS-II车辆怠速运转时，发动机停止工作，并在发动机工作效率不良的情况下尽量停止发动机工作，车辆此时仅使用MG2来工作，实现尾气的零排放。在发动机工作效率良好的情况下，发动机在发电的同时，使用MG1驱动车辆。这样，发动机始终工作在燃烧效率良好的状态，有效降低了排放。 2、THS-II的特征 （1） THS-II采用了可将系统工作电压升至最高电压（650V）的增压转换器和可以将直流电转换为交流电的逆变器组成的变压系统，为MG1和MG2提供系统电压。

丰田普锐斯混合动力汽车介绍

1 概述 1.1丰田混合动力汽车简介 PRILS（普锐斯）是日本丰田汽车于1997年所推出世界上第一个大规模生产的混合动力车辆车款，随后在2001年销往全世界40多个国家和地区，其最大的市场是日本和北美。美国是普锐斯最大的市场，至2009年年初为止，美国丰田总共卖了超过60万量，普锐斯是．目前为止世界上最成熟的油电混合动力轿车之一。 据美国环境保护署2007年的资料，普锐斯是在美国销售的汽车中最省油的。美国环境保护署和加州空气资源委员会根据二氧化碳排放量评价普锐斯是美国目前为止最干净的车辆。英国运输部公布普锐斯是在英国销售的车辆中最少二氧化碳排放的第二名。 第一代普锐斯如图1所示，于1997年12月出厂，型号为NHW 10。厂方只在日本内销，但是很多二手的普锐斯被出口到英国、澳大利亚和新西兰，市场上见到的不多。 此款车型为世界上第一辆大规模量产的汽油电动混合动力车。第一代普锐斯的生产成本高达32000美元，但是售价只为 16929美元，也就是每辆NHW10都是亏本出售。但这辆车意义重大：作为丰田推行减少空气污染和提高燃油效率的绿色汽车的探路者。此款车型定位于紧凑型。尺寸方面，长宽高分别为4275 mm、 1694 mm、 1491 mm，轴距为2550 mm。 动力方面，搭载一台1.5 L汽油发动机、永磁交流电动机和288伏镍金属氢化物（镍氢）电池组。汽油发动机提供的最大功率为58马力，最大扭矩为102 N·m。电动马达的峰值功率和扭矩分别为40马力和305 N·m。 2005年12月丰田汽车公司生产的普锐斯在长春下线，普锐斯混合动力先后经历了THS

（Toyota Hybeid System，含义为丰田混合动力系统）和THS-11两代系统，普锐斯的混合动力标识如图2所示。 丰田混合动力系统车辆可由汽油发动机来驱动，而无需对车辆进行充电。如果车辆的电池消耗了电量，发动机会驱动发电机，对电池充电。为了进一步提高车辆整体性能，普锐斯对发动机、MG1（1号发电机）、MG2（号发电机）以及蓄电池的控制系统都做了优化调整。 在普锐斯车型中，HV蓄电池可输入额定电压DC 201.6 V，减少了内部单电池，此外，变频器内部实现了增压到最大值DC 500 V，继而将此增压直流电在变频器内转变为交流电驱动MG1和MG2，普锐斯THS和THS-11的主要差别见表1。

丰田HSD混合动力系统工作原理简要解析

丰田HSD混合动力系统工作原理简要解析 汽车给我们带来了舒适便捷，但同时也对环境造成了明显伤害。如何能够解决汽车存在所带来的矛盾呢？厂家想到了开发新能源车型，而以电能作为能源驱动车辆成为了发展趋势。不过，纯电动车的商业化之路还很遥远，高昂的成本和不够稳定的电池组成了阻碍电动车发展的两大瓶颈。为了不让新能源技术的研发停滞，采用汽油发动机和电动机共同驱动车辆的混合动力系统成为了厂商竞相关注的新课题。 转播到腾讯微博 而在这一方面，丰田凭借着普锐斯车型无疑走在了前列。伴随着混合动力车型的研发，丰田推出了Hybrid Synergy Drive（HSD），这套系统是由两台电动马达和一台发动机组成。其中的一台电动马达与发动机直接相连，另外一台则没有直接连接发动机。 转播到腾讯微博

丰田这套系统最为关键的设计就是复合式行星齿轮变速箱。发动机和与其相连的电动马达组合在一起形成一套驱动单元，另外一台电动马达形成第二个驱动单元。这两套单元可由车载电脑灵活调配，通过变速箱对驱动轮传递动力。 转播到腾讯微博 加速时，第一套动力单元通过变速箱向车轮传递动力；在纯电力模式下，第二套动力单元取代发动机和电动马达，单独为车轮提供动力，此时发动机和与其相连的电动马达均处于关闭状态。车辆减速时，HSD混合动力系统的电动马达会转变为向电池组充电的发电机。 转播到腾讯微博

当电池组充满电后，发动机所产生的电能将会输往与发动机相连的电动马达，马达通过对发动机转速的干预来达到辅助车辆减速的目的。所以，当你驾驶一辆丰田品牌的混合动力车时，并不需要对刹车踏板过分敏感，电动马达提供的减速度已经基本够用。只有在停车或遇上紧急情况时车辆原本的刹车系统才能派上用场。这套系统的诞生为由车载电脑控制的线控刹车及油门系统提供了前提条件