第三章 丰田普锐斯混合动力汽车构造与维修

导入：新能源汽车，是进入二十一世纪以来，汽车技术发展的重要方向。

那么，为什么要推广新能源汽车？新能源汽车指的是什么？哪些又能够被称为汽车新能源？新能源汽车有哪些类型？新课教学：●混合动力汽车是汽车、电力拖动、化学电源、自动控制等工程技术中最新成果的及集成产物，混合动力汽车的开发和产业化需解决诸多关键技术。

混合动力汽车的关键技术由：电池及电池管理系统、电机及电机控制系统、驱动系统控制、动力总成关键零部件技术、测试技术及系统优化等。

一、丰田普锐斯混合动力汽车简介●普锐斯Prius于1997年10月底问世，是世界上最早实现批量生产的混合动力汽车。

在人们日益关注环保的今天，普锐斯Prius因革命性地降低了车辆燃耗和尾气排放，其划时代之意义与先进性得到了全世界的高度评价。

●1997 到2001 这段时间里，第一代prius 在日本已经卖出了37,000 辆，现在这辆车的销售在全球已经过 10 万辆，是世界上第一辆产业化的混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle) 。

二、丰田普锐斯混合动力汽车技术1、丰田普锐斯混合动力汽车动力系统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。

Toyota Hybrid Sy stem (THS)由发动机(ICE)，发电机(Generator )，电动机(Motor)，行星齿轮，逆变器(Inverter/C on-verter)和动力蓄电池组组成。

其中，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THS分为发动机、带转换器的变频器、带马达的压缩机、动力管理控制单元总成、动力电池总成、传动桥、电机、发电机等功能总成。

左图为Prius动力系统结构原理图。

结构上，在电动机和发电机之间采用AC500V 高压电路传输，可以极大地降低动力传输中电能损耗，高效地传输动力。

丰田普锐斯混合动力汽车的结构原理与检修王斌;张晓明【摘要】丰田普锐斯混合动力汽车有着良好的燃油经济性和绿色环保性能,被越来越多的人所接受.文章阐述了普锐斯混合动力汽车的结构组成,着重分析了混合动力系统不同工况下的工作原理,介绍了普锐斯的维修注意事项和一般检修步骤.【期刊名称】《无锡商业职业技术学院学报》【年(卷),期】2016(016)006【总页数】3页(P93-95)【关键词】普锐斯;混合动力;THSⅡ;结构原理;故障检修【作者】王斌;张晓明【作者单位】无锡商业职业技术学院,江苏无锡214153;芜湖凯翼汽车有限公司,安徽芜湖241009【正文语种】中文【中图分类】U472.41丰田普锐斯是日本丰田汽车公司研发上市的第一款大规模生产销售的混合动力汽车，至今已销往全球40多个国家和地区，普锐斯因革命性地大幅度降低了燃油消耗和尾气排放，受到多国的青睐[1]。

普锐斯混合动力汽车是一套混联式混合动力系统，它把并联式混合动力系统和串联式混合动力系统的优点进行有机组合，系统结构上也更加复杂。

图1所示为该汽车系统组成，主要由HV蓄电池、变频器、发动机、MG1、MG2、以及动力分配系统等组成。

（一）HV蓄电池HV蓄电池属于高输出镍氢蓄电池，重量轻、寿命长的优点较为明显。

HV蓄电池是由28块7.2V的电池组合而成，电池电压为201.6V，并由专门的电池ECU对其进行监控管理，对电池充放电的过程进行全面监测，从而避免因过充或过放而导致电池损坏。

普锐斯除了HV蓄电池外还有一块辅助蓄电池，电压为12V，主要是用来给灯光、多媒体系统以及其他附件及所有的ECU供电。

（二）变频器总成变频器在车辆启动的时候将201.6V的直流电转换为500V的交流电，驱动电动机辅助发动机抑或是独立驱动车辆行驶；在能量回收的时候再将500V的交流电转换为直流电对蓄电池进行回充电。

变频器内部集成DC-DC直流转换器，可以用来为其他用电设备提供电源，还可以为12V辅助蓄电池进行充电。

丰田普锐斯混合动力汽车构造与维修学习目标1. 了解丰田普锐斯混合动力汽车性能2. 认识THS、变速驱动桥、发动机系统、制动系统和起动系统的结构3. 掌握这些系统的运行模式和工作原理，熟悉诊断流程和方法。

普锐斯混合动力系统组成及运行模式一、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），它结合了汽油发动机和电机两种动力，通过并联或串联相结合的方式进行工作，以达到良好的动力性、经济性和低排放效果。

2003 年，丰田公司推出了第二代丰田混合动力系统（THS-II），该系统运用在普锐斯和凯美瑞等混合动力车型上。

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201.6V，简称为“HV 蓄电池”）和可将系统工作电压升至最高电压（直流 500V）的增压转换器组成的变压系统。

（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 500V）的增压转换器组成的变压系统，可在高压下驱动电动机一发电机 1（MG1）和电动机一发电机 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 1NZ-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。

（2）良好的燃油经济性THS-II 通过优化MG2 的内部结构获得高水平的再生能力，从而实现良好的燃油经济性。

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。

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一输出控制，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 蓄电池再充电。

（3）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，实现发动机尾气的零排放。

84科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N工 业 技 术混合动力装置的汽车,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,汽车的热效率可提高10％以上,废气排放可改善30％以上。

车主可以享受更强劲的起步、加速,实现较高水平的燃油经济性。

1 故障现象一辆丰田普锐斯混合动力汽车(N H W 20L -A H E E B C )发动机无法自行启动。

发动机故障警告灯、V S C 警告灯、三角形警告灯同时点亮。

由于电池的电力无法维持车辆长时间行驶,所以车辆被拖回修理厂。

2 故障确认首先进行故障确认,踩下刹车踏板,按下启动按钮,仪表上“R E A D Y ”指示灯点亮,在P 档位置踩下油门踏板,发动机不能启动。

试图使发动机进入维修模式,经过多次尝试都不能成功。

多功能显示屏上的能量显示器显示HV 电池已经耗至极限,紫色的电池耗净指示灯在闪烁。

说明发动机确实无法自行启动。

不存在人为操作的问题。

由于混合动力汽车结构比较复杂。

为了能够尽快找到故障点,缩短维修时间,必须了解该车的基本结构和工作原理。

3 普锐斯混合动力汽车的组成3.1变频器变频器是混合动力汽车的关键部件,车辆启动时将201.6V直流电转换为500V 交流电用以驱动车轮。

能量回收时将500V 交流电转换为288V直流电对电池进行充电。

同时内部集成288V-12V DC-DC直流转换器,为车内其它电器提供电源,同时为12V辅助电池充电。

3.2HV 电池采用201.6V直流HV 蓄电池以减轻重量1.2V×6排×28块=201.6V,电池EC U 对电池的充放电过程进行全程监测,避免对电池进行过充电或过放电使电池遭受损坏或缩短使用寿命。

3.3驱动桥(MG2)采用同步交流电动机,额定电压:AC500V,最大功率:50kW/1200～1540rpm 最大扭矩:400n.m/1200rpm,最大扭矩时电流:230A,最大转速:6700rpm。

丰田普锐斯混合动力汽车的结构原理与检修王斌;张晓明【摘要】丰田普锐斯混合动力汽车有着良好的燃油经济性和绿色环保性能,被越来越多的人所接受.文章阐述了普锐斯混合动力汽车的结构组成,着重分析了混合动力系统不同工况下的工作原理,介绍了普锐斯的维修注意事项和一般检修步骤.【期刊名称】《无锡商业职业技术学院学报》【年(卷),期】2016(016)006【总页数】3页(P93-95)【关键词】普锐斯;混合动力;THSⅡ;结构原理;故障检修【作者】王斌;张晓明【作者单位】无锡商业职业技术学院,江苏无锡214153;芜湖凯翼汽车有限公司,安徽芜湖241009【正文语种】中文【中图分类】U472.41丰田普锐斯是日本丰田汽车公司研发上市的第一款大规模生产销售的混合动力汽车，至今已销往全球40多个国家和地区，普锐斯因革命性地大幅度降低了燃油消耗和尾气排放，受到多国的青睐[1]。

普锐斯混合动力汽车是一套混联式混合动力系统，它把并联式混合动力系统和串联式混合动力系统的优点进行有机组合，系统结构上也更加复杂。

图1所示为该汽车系统组成，主要由HV蓄电池、变频器、发动机、MG1、MG2、以及动力分配系统等组成。

（一）HV蓄电池HV蓄电池属于高输出镍氢蓄电池，重量轻、寿命长的优点较为明显。

HV蓄电池是由28块7.2V的电池组合而成，电池电压为201.6V，并由专门的电池ECU对其进行监控管理，对电池充放电的过程进行全面监测，从而避免因过充或过放而导致电池损坏。

普锐斯除了HV蓄电池外还有一块辅助蓄电池，电压为12V，主要是用来给灯光、多媒体系统以及其他附件及所有的ECU供电。

（二）变频器总成变频器在车辆启动的时候将201.6V的直流电转换为500V的交流电，驱动电动机辅助发动机抑或是独立驱动车辆行驶；在能量回收的时候再将500V的交流电转换为直流电对蓄电池进行回充电。

变频器内部集成DC-DC直流转换器，可以用来为其他用电设备提供电源，还可以为12V辅助蓄电池进行充电。