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Page,1,新能源汽车技术,Page,2,发动机,发电机,功率转换器,蓄电池,电动机,传动装置,油箱,发动机,功率转换器,蓄电池,电动机,传动装置,油箱,发动机,功率转换器,蓄电池,电动机,传动装置,油箱,发电机,串联,HEV,并联,HEV,混联,HEV,电力接连,机械连接,液流连接,导入：,Page,3,5.3,混合动力电动汽车车型实例丰田普锐斯,?,教学目标：,1.,了解普锐斯混合动力系统的技术特点；,2.,掌握丰田混合动力系统工作原理,；,3.,熟悉丰田混合动力控制系统,。,Page,4,5.3.1,丰田普锐斯混合动力汽车概述,?,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,初为止，,美国丰田总共卖了超过,60,万量。,?,普锐斯是在美国销售的汽车中最省油的。评价普锐斯是美国目前,为止二氧化碳排放量最干净的车辆。,?,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。,Page,5,5.3.1,丰田普锐斯混合动力汽车概述,?,Toyota Prius,到目前为止推出了第,4,个版本：,?,第一代,Prius,于,1997,年上市，主要在日本销售；,?,第二代,Prius,2000,年开始在美国和欧洲销售。虽然混合动力配置,没有改变，但动力性增强了，几乎是一辆重新设计的新车；,?,Prius,于,2003,年在美国发售第三代。,?,2006,年,1,月普锐斯,Prius,在中国上市。,Page,6,5.3.1,丰田普锐斯混合动力汽车概述,第四代丰田普锐斯,Page,7,5.3.1,丰田普锐斯混合动力汽车概述,?,第一代普锐斯,，型号,NHW10,，,1997,年,12,月出厂,只在日本内销。,?,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。,?,动力方面，搭载一台,1.5L,汽油发动机,、,永磁交流电动机,和,288V,镍金,属氢化物（镍氢）电池组,。,Page,8,5.3.1,丰田普锐斯混合动力汽车概述,?,第二代普锐斯,NHW20,已重新设计成为,5,门掀背款。,?,这一代的普锐斯比上一代长了,150mm,。,?,动力方面，普锐斯,NHW20,搭载一台,1.5,升,4,缸汽油发动机,、,永磁交流,电动机,和,500V,镍金属氢化物（镍氢）电池组,。,?,普锐斯,NHW20,也是普锐斯首次进入中国的车型。中国市场的普锐斯,由四川一汽丰田汽车公司,Page,9,5.3.1,丰田普锐斯混合动力汽车概述,?,第三代普锐斯,，,ZVW30,，采用更富动感的全新线条，锐利的头灯赋,予更为鲜明的车头样貌。,?,动力方面，,全新,1.8L,发动机,?,电动传动系统部分，新一代普锐斯的电动马达输出自,68,马力提升至,82,马力，工程师并将减速齿轮纳入马达内部，以在提供更高额输出的,同时，降低马达本身的体积与重量。,Page,10,5.3.1,丰田普锐斯混合动力汽车概述,?,第四代普锐斯,，第四代,普锐斯,的,发动机,依然是那台代号为,2ZR-FXE,的,1.8L,直四,发动机,，通过改良燃烧及,冷却系统,、降低部件摩擦阻力等方式，,发动机,热效率从第三代的,38.5%,提升到了,40%,。据官方信息显示，新车,的最大,功率,98,马力（,72,千瓦）,/5200rpm,，峰值,扭矩,142N,m/3600rpm,。,Page,11,5.3.2,普锐斯混合动力汽车技术特点,普锐斯混合动力汽车技术特点,THS-,组成简图,1-,减速器,2-,行星齿轮机构,3-,发动机,4-MG1,（发电机）,5-HV,（混合动力汽车）蓄电池,6-,变频器,7-MG2,（电动机）,Page,12,PRIUS,普锐斯特点：,?,Prius,是第一辆混联型的,HEV,，它的动力系统叫做,Toyota Hybrid Sy,stem(THS),，结合了,串连和并联,两种方式的特点。,?,(THS),由,发动机，发电机，电动机，行星齿轮，逆变器和动力蓄电池,组,组成。,?,发动机是传统的,4,缸汽油机,;,?,Ni-MH,蓄电池组，无需外接充电，免维护；,?,制动系采用前后轮均为盘式制动，制动为线控，最优化制动再生能量,充电。,5.3.2,普锐斯混合动力汽车技术特点,Page,13,PRIUS,普锐斯特点：,?,发电机和电动机都可以做电动机，也可以做发电机，叫做,MG1,，,MG2,。行星齿轮将两个电机，发动机有机的联系起来,;,?,电机是交流永磁同步无刷电机，最大功率分别为,33KW,和,16KW.,5.3.2,普锐斯混合动力汽车技术特点,Page,14,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,Page,15,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,Page,16,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,一、电池系统,?,电池系统由电流传感器、保险丝、服务插销、系统主继电器、电池控,制模块,ECU,、电池通风温控系统构成。,Page,17,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,?,HV,电池,，每单元,7.2V,，共,34,个模块，因此单元,(7.2 V)x 34,模块,=,DC 244.8 V,，,HV,总电压为,244.8V,。,Page,18,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,12V,蓄电池,?,12 V,蓄电池给汽车上的电器、控制器提供电源。当蓄电池电压低,时，,CONVERTER,把,300V,的直流电转换成低压直流电,(12V),给蓄,电池充电；,?,汽车在准备模式时，给,12V,电池充电，车灯、后窗除霜器、,EMPS(,电子辅助动力系统,),和其它电子设备由,CONVERTER,供电；,?,在,ACC,（自适应巡航系统）,模式时，由,34AH,蓄电池供电，可持,续,15,小时；,?,在,key-off,模式下，蓄电池有,75mA,漏电电流，即使不用车，电池,也只能持续大约两个星期。,Page,19,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,二,.,变频器总成,变频器总成,变频器总成用于将高压直流电（,HV,蓄电池）转换为交流电,（发电机,MG1,和电动机,MG2,）；反之亦可，将交流电（,AC,）,转换,为直流电（,DC,）。其组成部件包括增压转换器、,DC/DC,转换器和,空调变频器。,Page,20,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,变频器电路图,Page,21,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,增压转换器,增压转换器电路图,将,HV,蓄电池,DC201.6V,电压增压到,DC500V,，反之从,DC500V,降,压到,DC201.6V,。,Page,22,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,DC,DC,转换器,DC/DC,转换器电路图,将,HV,蓄电池,DC201.6V,电压降为,DC12V,，为车身电器供电，同时,为备用电池充电。,Page,23,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,空调变频器,空调变频器电路图,将,HV,蓄电池,DC201.6V,电压转换为,AC201.6V,，为空调系统中电,动变频压缩机供电。,Page,24,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,三、混合动力传动桥,?,丰田,Prius,所采用的混合驱动方式，它将,发动机、发电机和电动机,通过一个行星齿轮装置连接起来,。,?,Prius,采用行星齿轮作为变速机构，可以实现,电机与发动机的动力,分配和无极变速,。,Page,25,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,?,动力总成,和,传递机构,主要由电机,MG1,、电机,MG2,、动力分配行星,排、减速行星排、过渡齿轮、主减速器和差速器等组成。,Page,26,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,1,）,MG1,作用,?,作为电动机，,起动发动机,，把,发动机从静止拖动到,1000,转左右,，,然后发动机喷油点火；,?,在,发动机有轴功输出时，,MG1,正转，作发电机,，对电池充电和对,MG2,供电；,?,MG1,反转时，则作为电动机,，消耗电能。,?,通过调节,MG1,的转速来实现发动机在某个高效功率点运行；,随车,速的变化，,调节,MG1,的转速，实现行星齿轮无级变速的功能。,Page,27,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,2,）,MG2,作用,?,EV,模式运行时，,作电动机，独立驱动汽车,；,?,汽车加速和需要辅助功率时,，作,电动机,；,?,汽车中等速度巡航时，发动机输出功率较低，,MG1,反转作电动机，,MG2,作发电机,，对电池充电和对,MG1,供电；,?,制动时发电,；,?,倒车时，,反转驱动汽车,。,Page,28,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,四、丰田混合动力系统工作原理,1.,工作状态,（,1,）,HV,蓄电池向电动机,(MG2),供电，以驱动车辆。,蓄电池供电,Page,29,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,2,）发动机通过行星齿轮机构驱动车辆时，发电机,(MGl),由发动,机通过行星齿轮机构带动旋转，为电动机,/,发电机提供电能,。,发动机驱动车轮,Page,30,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,3,）发电机,(MGl),由发动机通过行星齿轮机构带动旋转，为,HV,蓄电池充电。,发动机发电,Page,31,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,4,）车辆减速时，车轮的动能被回收并转化为电能，并通过电动,机,/,发电机为,HV,蓄电池再次充电。,车轮的动能回收,Page,32,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,2.,工作原理,行星齿轮组与发动机、,MG1,和,MG2,连接关系,1-,驱动链,2-,发动机,3-MG1 4-,太阳轮,5-,环齿圈,6-MG2 7-,行星架,Page,33,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,普锐斯用的行星齿轮机组,Page,34,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,表示行星轮系角速度关系的模拟杠杆,Page,35,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,1,）准备启动状态,准备启动状态,Page,36,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,1,）,Page,37,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,启动后蓄电池充电,Page,38,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,2,）,Page,39,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,2,）起步工况,起步工况,Page,40,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,3,）,Page,41,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,汽车起步后发动机起动,Page,42,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,4,）,Page,43,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,发动机驱动发电机,Page,44,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,5,）,Page,45,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,3,）发动机微加速工况,发动机微加速工况,Page,46,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,6,）,Page,47,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,4,）低载荷巡航工况,低载荷巡航工况,Page,48,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,7,）,Page,49,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,5,）节气门全开加速工况,节气门全开加速工况,Page,50,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,8,）,Page,51,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,6,）减速工况,“,D,”挡减速,“,D,”挡减速行驶,Page,52,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,9,）,Page,53,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,“,B,”挡减速行驶,“B”挡减速行驶,Page,54,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,10,）,Page,55,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,（,7,）倒车工况,车辆倒车,倒车工况,Page,56,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,11,）,Page,57,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,起动发动机,启动发动机,Page,58,5.3.3,丰田普锐斯混合动力系统分析,行星齿轮机构模拟杠杆图（,12,）,Page,59,小结：,1.,普锐斯混合动力系统的技术特点；,2.,丰田混合动力系统工作原理,。,