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1、10汽检（2）班翁星星100340209丰田第二代混合动力系统THSⅡ混合动力汽车的概念混合动力汽车(HybridEleetriCvehiez。，简称HEV)是在电动汽车(仅依靠电能驱动的车辆)上加人辅助动力单元，将电力驱动与辅助动力驱动结合起来，充分发挥两者各自的优势及两者相结合产生的新优势的电动汽车。电力驱动可采用直流电动机或三相同步(或异步)电动机;辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机或动力发电机组。混合动力汽车通常采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能和电能2套系统开动汽车。简单地说，就是将传
2、统的发动机尽量做小，让一部分动力由电池一电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，两者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可提高10%以上，废气排放可降低30%以上。混合动力汽车的分类按动力藕合方式的不同，可将混合动力汽车分为串联、并联和混联3种形式。1THSⅡ系统简介1.1系统组成THSⅡ系统主要部件有采用Atkinson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
3、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。各装置之间取长补短，优势互补，使得发动机达到最大的效率。1.2THSⅡ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
4、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。f.停车,发动机自动熄火。2THSⅡ系统的主要部件2.1发动机丰田prius采用1.5L汽油发动机。工作循环Atkinson循环,热效率高,膨胀比大
5、。采用VVT-i(智能可变气门正时)装置,可以根据工况准确调整进气门开启与关闭时刻,始终保持最大充气效率。采用挤压紧凑型燃烧室,确保燃烧室内火焰快速传播。采用铝合金的气缸体,减轻质量,缩小尺寸。小而轻的缸体及紧凑的进气岐管提高了燃油效率。发动机最高转速从4500rPmin提高到5000rPmin,输出功率增大。采用较小张力的活塞环,减小摩擦损失。发动机转速的提高使发电机旋转更快,提高加速时的驱动力,改善了燃油效率。2.2高电压系统———电机和发电机发动机和发电机的电压从THS的274V增大到THSⅡ的500V,电源
6、供给电机的电流减小,减少了热损耗。2.2.1电机电机采用交流永磁电机,采用钕磁铁(永久磁铁)转子。通过优化永磁铁排列形式,提高驱动热和增长输出;从图3可以看出高电压(500V)使电机的输出功率比THS系统的提高1.5倍,即从33kW到50kW,而电机尺寸没有改变,单位质量和体积所产生的输出功率在世界上最大。在电机控制方面,在中转速范围增加全新的过调制控制系统:保留原来的低速和高速控制方法。通过改进脉冲宽度调制方法,中速范围的输出比原来的最大值增加大约30%。2.2.2发电机与电动机一样,发电机也是采用交流永磁的,通
7、过向高功率电动机提供充足的电,发电机高速旋转,以增大输出。采用增加转子强度等措施,将最大功率输出时的转速从6500rPmin(传统型)提高到10000rPmin,高转速明显地提高了中转速范围的电力,改善半低转速范围的加速性能。2.3功率控制单元,电池和再生制动系统2.3.1功率控制单元功率控制单元包括一个将电池的直流电变为驱动电机的交流电的逆变器和转换成12V的DC/DC转换器。在THSⅡ系统中,增加一个将电源电压提高到500V的高电压电源电路,根据功率=电压×电流的关系式,提高电压就可以减小电流,可减小逆变器的大
8、小。由于控制电路是集成的,功率控制单元与以前大小一样。2.3.2半导体开关装置(IGBT)半导体开关装置(IGBT,绝缘门双极晶体管)提高电池电压,并将增大的直流电转变成驱动电机的交流电,由于转换的电流大,减小发热量很重要。丰田研制出一种独特的,可细调到晶体级的晶体管,该装置要比THS的类似装置小20%,具有低发热,高效率的性能。2.3.3再生制动系统再生制
