丰田prius的结构原理

标题：Prius的工作原理浏览本帖图片prius先驱者（prius）好在哪里？主要是省油。

先看一下测试结果。

按照欧洲排放标准的测试方法，该车100公里耗油约4.4升，远远低于同级别（紧凑型中档轿车）其他非混合动力车。

也就是说100公里二氧化碳排放约102克，低于2012年生效的欧洲5标准的要求。

按照美国FTP测试方法，该车100公里耗油约3.7升，低于未来的SULEV（Super Ultra Low Emission Vehicle）标准。

它的工作原理是怎样的呢？大家都知道，混合动力的基本原理是：内燃机和电动机结合。

启动时电动机提供额外的扭矩，协助加速；刹车或下坡时，电动机能把部分动能反过来转换成电能，存储到电池中。

在启动停止频繁的市内交通里，这样就能节省能源。

而且，在电动机的支持下，内燃机可以尽可能多的以省油的模式以最优化的转速运行。

丰田混合动力技术基于这一原理，但是实现方式与众不同。

最大的特点：它有独立的发电机和电动机各一台；它的变速仅仅靠一套行星齿轮组，没有传统的机械变速箱和离合器（或是油压传动机构）。

其他的混合动力车，比如本田的Insight，只有一台电动-发电机，配上CVT或6速自动变速器。

这里要提及的是：丰田的电池是与松下电器联合研制和生产的，在Prius 里的重量仅仅是39千克。

丰田和松下下大功夫，大大减少了电池的记忆效应。

在美国市场，丰田为电池提供10年质保，在欧洲8年。

另外，发电机和电动机的工作电压均为500伏特，因而丰田专门开发了直流变压器，以便实现500V和14V的转换。

仅仅一套行星齿轮组，简直是不可思议。

怎么样就靠一组齿轮实现所有的档位包括倒车档？原理其实也很简单：发电机带动太阳轮（sun gear），内燃机带动行星轮（planet gear carrier），电动机与外环（ring gear）相连。

同时，电动机的输出轴直接与传动轴连接。

3台机器以不同的转速的和转向搭配就能实现任意输出速度和驱动模式。

丰田prius的结构原理丰田Prius是一款混合动力车型，它采用了独特的结构原理来实现高效节能。

1. 燃油发动机：丰田Prius搭载了一台内燃机，通常为汽油发动机。

燃油发动机负责为车辆提供动力，并通过驱动轴将动力传输到车轮上。

2. 电动机发电机：丰田Prius还搭载了一台电动机发电机，通常称为MG1（Motor Generator 1）。

这个电动机发电机的主要作用是通过利用发动机的动力产生电能，将电能储存到高压镍氢电池中，并为电动马达（MG2）提供电力。

3. 电动马达：丰田Prius还搭载了一台电动马达，通常称为MG2（Motor Generator 2）。

这个电动马达的主要作用是将储存于高压镍氢电池中的电能转化为动力输出，驱动车辆前轮。

4. 变速器：丰田Prius采用一种称为电力分配装置（Power Split Device）的变速器。

这个变速器能够通过控制发动机和电动马达的速度比例，提供不同的动力输出方式。

例如，在低速行驶时，电动马达可以单独提供动力，而高速行驶时，发动机和电动马达可以同时提供动力。

5. 高压镍氢电池：丰田Prius使用高压镍氢电池来存储和供应电能。

这种电池可以通过发动机发电、动能回收系统和插电式充电（部分车型）来获得充电。

高压镍氢电池可以为电动马达提供电力，并为车辆的辅助系统供电。

6. 控制系统：丰田Prius采用一套复杂的控制系统来监测并协调燃油发动机、电动马达和高压镍氢电池之间的动力分配和能量流动。

这个控制系统能够根据行驶条件和驾驶需求实时调整不同部件的使用比例，以实现最佳的动力性能和燃油效率。

通过以上的结构原理，丰田Prius能够实现燃油发动机和电动机的协同工作，最大限度地提高能源利用效率，减少油耗和尾气排放。

这使得丰田Prius成为一款环保节能的汽车。

Prius混合动力系统分析Prius简介1997年12月第一代Prius在日本上市；2000年小改款后面向北美和欧洲销售；2003年9月推出了第2代车型。

该车所采用的发动机专门为混合动力系统设计，并采用电动助力转向等技术以尽量降低能耗。

表1给出了两代Prius的主要参数。

与第1代相比，第2代Prius增加了电动空调、一键式起动等功能。

本文的主要研究对象为2001款Prius，但未考虑空调工作状态对控制策略的影响，也未考虑电机和电池的工作效率。

Prius混合动力系统结构Prius采用混联式的机械结构，包括2个电机，即MG1（用于调速）和MG2（作为驱动电机），均可以作为发电机和电动机。

电机和发动机通过一套行星齿轮组连接实现动力分配。

如图1所示，发动机与行星架相连，MGl和太阳轮相连，MG2连接在齿圈上，齿圈再通过齿形带和主减速器相连。

电机和发动机之间具有以下的转速关系：n MG1+in MG2=(1+i)·n e(1)发动机输出的转矩一部分通过太阳轮作用在MGl上，一部分作用在齿圈上，且存在：其中：i=z ring/z sun说的具体点就是Prius混合动力汽车结构的核心部分是行星轮机构，丰田称之为动力分配装置(PSD，Power Split Device)。

结构示意图如下图：该行星轮系有两个自由度，在此结构中，发动机和行星架相联，通过行星齿轮将动力传递给外圈的齿圈和内圈的太阳轮，齿圈轴与电机和传动轴相联，太阳轮轴和发电机相联。

PSD将发动机大约70％的转矩直接传递到驱动轴上，将另一部分转矩传送到发电机上，并且发电机、电机和发动机的转速存在一线性关系。

在驱动轴转速(即电机转速)不变的情况下，通过调节发电机来调整发动机转速。

同时，发动机和电机转矩可以直接叠加。

但是结构上较为复杂，给制造和控制带来了一定的困难。

不同工况下混合动力系统工作状况1)发动机起动发动机起动分为热起动、冷起动。

热机状态下，MGl作为电动机拖动发动机达到1000 r/min以上后，发动机开始喷油，同时MGl进入发电模式，如图2所示，如果电池的充电需求为零，则发动机在运行约2 s后停机。

丰田普锐斯电机及驱动控制系统解析作为全球最成功的环保车型，丰田普锐斯（PRIUS）早已成为油电混合动力车型中的全球销量冠军，即使在我们的身边，也经常可以见到它们的身影。

目前，在国内生产的丰田普锐斯（PRIUS）是采用丰田第二代混合动力系统，集发动机和电动机组合而成的并行混合动力车（图1）。

丰田第二代混合动力系统(THS-Ⅱ)，可以根据车辆行驶状态，灵活地使用2种动力源，并且弥补2种动力源之间不足之处，从而降低燃油消耗，减少有害气体排放，发挥车辆的最大动力。

由于其THS-Ⅱ电机及驱动系统结构复杂，技术先进，本文将为大家详细介绍该系统的结构及基本原理，以帮助读者更进一步了解THS-Ⅱ系统。

一、THS-Ⅱ电机及驱动控制系统的特点1.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。

2.采用大功率电机输出，提高电机的利用率。

当发动机工作效率低时，此系统可以将发动机停机，车辆依靠电机动力行驶。

3.极大地增加了减速和制动过程中的能量回收，提高能量的利用率。

二、THS-Ⅱ电机及驱动系统基本组成1.HV蓄电池：由168个单格镍氢电瓶（1.2V×6个电瓶×28个模块）组成，额定电压DC20 1.6V，安装在车辆后备厢内。

在车辆起步、加速和上坡时，HV蓄电池将电能提供给驱动电机。

2.混合动力变速驱动桥：混合动力变速驱动桥由发电机MG1、驱动电机MG2和行星齿轮组成（图2）。

3.变频器：由增压转换器、逆变整流器、直流转换器、空调变频器组成。

（1）增压转换器：将HV蓄电池DC201.6V电压增压到DC500V（反之从DC500V降压到DC201.6V）。

（2）逆变整流器：将DC500V转换成AC500V，给电动机MG2供电。

反之将AC500V 转换成DC500V，经降压后，给HV蓄电池充电。

（3）直流转换器：将HV蓄电池DC201.6V降为DC12V，为车身电器供电，同时为备用蓄电池充电。

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。

丰田线控制动系统组成及作用丰田线控制动系统组成及作用_汽车底盘构造、原理与检修.下，汽车行驶与操纵系一、混合制动简介Prius混合动力汽车采纳线控制动系统，也称ECB（Electronic Control Brake，简写为ECB），是控制制动系统的缩写。

ECB系统能按照驾驶员踩制动踏板的程度和所施加的力产生的大小计算所需的制动力。

液压制动力和再生制动力的分配随车速及制动时光的变幻而转变，通过控制液压制动来实现，液压制动和再生制动的总制动力要与驾驶员所需的制动力全都。

假如因为系统故障导致再生制动失效，则制动系统会影响控制，结果驾驶员所需的所有制动力都由液压制动系统提供。

［完成任务］请回答以下问题。

（1）什么是线控制动系统？ ____________________。

（2）ECB是什么的缩写？ ____________________。

ECB和传统的制动系统的区分是什么？____________________。

二、混合动力汽车ECB的功能在紧张制动或在易滑路面制动时，ECB系统中的ABS（防抱死制动系统）能防止车轮抱死。

EBD（电子）利用ABS功能实现前轮和后轮制动力的合理分配。

另外，转向制动时，它还能控制左右车轮的制动力，以保持车辆平稳行驶。

通过电动机的再生制动和液压的摩擦制动实现再生制动与液压制动的联合控制。

ECB中的VSC＋（增加型车辆稳定系统）功能可以防止转向时前轮或后轮急速滑动产生的车辆侧滑，和EPS ECU（电动转向）一起举行联合控制，以便按照车辆的行驶条件提供转向助力。

ECB系统的制动助力有两个功能：一是紧张制动时，假如制动踏板力不足，可以增大制动力；二是需要强大制动力时增大制动力。

三、混合制动系统组成设计上可以取消传统的制动真空助力器，变为采纳VSC车辆稳定控制系统的油泵电动机供能，正常制动时，总泵的双腔串联主缸产生的液压不挺直作用在轮缸上，而是通过制动行程模拟器的帮助，由制动行程和制动传感器转换为液压信号来体现驾驶员的制动意图。

详解丰田普锐斯(Toyota Prius)工作模式(2013-01-02 21:04:01)转载▼分类：汽车频道标签：杂谈详解丰田普锐斯(Toyota Prius)工作模式以下是一位普锐斯车友理论结合实践的倾心之作。

从普锐斯静止状态下汽油机的启动、冷车启动、热车启动、起步、加速和爬坡、巡航、滑行、刹车、爬行和电力起步和低速行驶和电动行车这十种工作模式剖析普锐斯工作模式。

三代普锐斯与二代相比，电机和汽油机的马力都加大了，但基本结构和工作原理还是那些。

一、关于普锐斯的核心运动部件1、汽油机：普锐斯的1.5L的汽油机是阿特金森循环汽油机，与普通轿车的奥托循环汽油机相比，阿特金森循环汽油机的优点是燃烧效率较高，负荷较轻，特别适合反复点火启动，缺点是单位重量和功率比不如奥托循环汽油机。

2、电机：普锐斯有两台电机，资料上分别称为一号电机和二号电机。

一号电机10KW，二号电机50KW。

这两台电机在车载计算机控制下，有时以发电机模式工作，有时以电动机模式工作。

有时正转，有时反转。

正转时，有时是发电机，有时是电动机；反转时只作为电动机使用。

/player.php/sid/XNDI0MTc1NjE2/v.swf3、PSD（Power SplitDevice）：即“动力分配器”。

本质上是一个行星齿轮组（planetary gear set），它是普锐斯的机械中枢。

汽油机和电动机的动力结合、无级变速的实现都要靠它完成。

其示意图如下：通过观察这个示意图，可以看到动力分配器由一个中心齿轮、四个小的行星齿轮、一个圆形的行星齿轮座、一个外齿圈构成。

A. 中心的齿轮称为“恒星齿轮”，它与一号电机相联。

由于一号电机既可以正转，也可以反转，所以恒星齿轮也随一号电机正转或反转（恒星齿轮和一号电机见图中黄色的部分）。

B. 恒星齿轮四周有四个小齿轮围绕着旋转，称为“行星齿轮”。

C. 承载四个行星齿轮的圆环称为“行星齿轮座”，它上面有四个独立的短轴，四个行星齿轮分别装在短轴上。

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普锐斯的混合动力原理
普锐斯是一款由丰田汽车公司生产的混合动力汽车。

混合动力原理是指通过结合内燃机和电动机的运行方式，以实现更高效的燃油利用和降低尾气排放的目标。

普锐斯的混合动力系统由以下几个主要组成部分构成：
1. 内燃机：普锐斯搭载的是汽油内燃机，通常是一个小型的、高效的汽油发动机。

这个发动机主要负责为电动机充电和提供额外的动力。

2. 电动机/发电机：普锐斯还搭载了一个电动机，它能够通过电池供电提供动力，也可以在行驶过程中充当发电机，将制动能量转化为电能储存到电池中。

3. 变速器：普锐斯的混合动力系统使用了一种称为“电子无级变速器”的装置。

这种变速器可以根据驾驶条件自动调整内燃机和电动机的功率输出，以实现最佳的燃油经济性。

4. 电池组：普锐斯使用了一组高压镍氢电池来储存电能，以供电动机使用。

这些电池通过内燃机和制动能量回收系统进行充电。

在普锐斯的行驶过程中，根据驾驶条件和车速，混合动力系统会自动切换内燃机和电动机的工作方式，以达到最佳的燃油经济性和尾气排放。

在低速行驶和起步时，电动机可以独立提供动力，减少内燃机的使用，从而降低燃油消耗和排放；
而在高速行驶时，内燃机和电动机可以协同工作，提供更强的动力输出。

总的来说，普锐斯的混合动力原理通过充分利用电动机和内燃机的优势，实现了更高的燃油效率和更低的尾气排放，是一种环保和经济的汽车动力系统。

丰田Prius轿车的先进汽车技术----中国汽车制造网（提供：中国汽车制造网）【在线联系作者】丰田公司于1997年开始销售混合动力的Prius轿车，它是世界上第一款大批量生产的商业用途的混合动力车型。

丰田prius轿车应用了大量先进的汽车技术，如采用“线控（by-wire）”技术、全电动空调等。

本文介绍prius轿车的一些先进技术特点。

1．Atkinson循环发动机丰田prius轿车采用1.5L汽油机，最大输出功率为57KW。

工作循环为Atkinson循环（见图1），其热效率高，膨胀比大。

Atkinson循环的汽油机采用延迟进气门关闭时刻的方法，增大膨胀比。

在压缩冲程的起始阶段（当活塞开始上行时），部分进入气缸的空气回流到进气歧管，有效地延迟了压缩起始点，故膨胀比增大，而实际的压缩比并没有增大。

由于用这种方法能增大节气门开度，在部分负荷时可减小进气管负压，从而减小进气损失。

图1 高膨胀比原理图2．“线控（By-wire）”技术“线控（By-wire）”技术起源于航空工业，意思是某些操从机构采用电子控制，电动执行的，用来取代机械或液力控制。

具有相应快、重量轻，占地方少的特点。

在Prius 轿车上，节气门、制动、换档杆、牵引力控制和车辆稳定性控制（VSC+）都采用了“线控（By-wire）”技术，提高操纵性。

3．电控无级变速器Prius轿车实际上没有真正的无级变速器（CVT），但Prius的变速理论与无级变速器的变速理论相同。

Prius轿车的动力分配装置（见图2，图3）将发动机和电动机的力矩分配给驱动轮或发电机。

通过选择性地控制动力源（驱动电机、发动机和发电机）的转速，模拟变速器传档比的连续变化。

工作起来像普通的无级变速器（CVT）一样。

图2 Prius轿车传动系统原理图图3 Prius轿车传动系统剖面图4．电动牵引力控制如果防滑控制单元（ECU）检测到车轮打滑时，会立即切断电动机传到车轮的驱动力矩，而不是像传统牵引力控制系统那样切断来自发动机的动力。

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：美国欧洲日本中国21725美元（17.38万元人民币）24950欧元（25万元人民币）15万~22万元人民币28.8万元和30.2万元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”。

发动机电动机蓄电池功率扭矩功率扭矩重量体积第一代43千瓦/4000转/分102牛顿米/4000转/分30千瓦/2000转/分305牛顿米/0-940转/分减轻了30% 减少了60%第二代53千瓦/4500转/分111牛顿米/4200转/分33千瓦/5600转/分350牛顿米/0-400转/分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。