下载文档原格式
丰田普锐斯混合动力工作原理
普锐斯混合动力系统主要由三个组成部分组成：汽油发动机、电动机
以及电池组。
首先，当驾驶员启动车辆时，动力来自于内燃机的燃油供给。
普锐斯
搭载了一台为混合动力量身定制的1.8升汽油发动机，其运转效率非常高。
使用了一系列的技术优化，例如改进气缸燃烧充分程度、减少内摩擦损失等。
其次，普锐斯还搭载了一台电动机，该电动机由电池组供电。
电池组
是由大量的镍氢电池（NiMH）构成的，可在车辆长时间停止状态下直接供电。
这就意味着普锐斯可以在一些交通拥堵情况下仅依靠电动机运行，从
而节省燃油并减少环境污染。
在大多数情况下，当发动机需要额外动力时，智能控制系统会启动发
动机，并将燃油供给给发动机。
与此同时，电动机通过在车轮上提供辅助
动力，提高了发动机效率。
当车辆减速、制动或者处于低速行驶状态时，
电动机会转为发电机工作，将制动能量转化为电能储存到电池中，以供以
后使用。
此外，普锐斯还具有回收能量的功能。
当车辆处于行驶状态时，发动
机通常会产生一些浪费的能量。
普锐斯的智能控制系统能够通过将发动机
的部分能量转变为电能并储存在电池组中来最大限度地利用这些浪费的能量。
这些回收的能量后续可以用来供给电动机运行，从而减轻了对发动机
的依赖和燃料的消耗。
总结来说，丰田普锐斯混合动力系统通过将汽油发动机和电动机结合
起来，并依靠智能控制系统来优化动力的配送，从而实现了燃油的节省和
环保的目标。
这种混合动力系统在当今的汽车市场上已经被广泛应用，并成为了未来汽车发展的方向之一。
丰田普锐斯工作原理
丰田普锐斯是一款混合动力汽车，其工作原理主要包括油机和电动机之间的协同工作。
首先，丰田普锐斯搭载了一台汽油发动机，该发动机与传统汽车的发动机类似。
它主要负责提供动力，驱动汽车以及充电电池组。
与传统汽车不同的是，普锐斯的发动机采用了更为高效的Atkinson 周期工作方式，通过优化气缸的进气和排气时间，提高了热能的利用效率。
其次，普锐斯还搭载了一台电动机，该电动机通过电池供电。
电动机主要负责提供低速和起步阶段的动力，以减少发动机在低负荷工况下的燃油消耗和排放。
同时，电动机还能通过回收制动能量将制动时产生的能量转化为电能，储存在电池中，以供后续使用。
整个系统的工作原理如下：在低速和起步阶段，电动机独立驱动汽车，同时通过回收制动能量为电池充电。
当需要更大的动力输出时，油机会自动启动，并与电动机共同提供动力。
此时，电动机通过逆变器将电池储存的直流电转化为交流电，供给驱动电机。
而当电池能量不足时，油机会自动启动并充电电池，以保持电池的电能储量。
总体来说，丰田普锐斯通过油机和电动机的组合，实现了能源的高效利用和减少尾气排放的目的。
油机和电动机的协同工作可以根据实际需求，在提供动力的同时最大限度地降低燃油消
耗和环境污染，使得丰田普锐斯成为一款具有高效节能特点的汽车。
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。
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。
丰田普锐斯混合动力工作原理
1.汽油发动机：丰田普锐斯搭载一台1.8升汽油发动机，用于提供传统的汽车动力。
2.电动机发电机：电动机发电机能够利用汽油发动机的动力来产生电力，并将其储存在电池组中。
3.电池组：电池组用于储存电能，由铅酸蓄电池或镍氢电池组成。
4.电动机：电动机是由电池组提供电能，用于提供额外的动力驱动汽车。
5.转变装置：转变装置包括变速器和力分配装置，用于确保汽车在不同工况下的动力转化和合理利用。
普锐斯在行驶过程中，根据驾驶条件和动力需要，会自动选择使用汽油发动机、电动机或者两者同时驱动。
以下是普锐斯在不同工况下的工作原理：
1.启动和低速行驶：
当车辆启动时，普锐斯会首先使用电池组中的电能来发动电动机，驱动车辆。
在低速行驶或停车等情况下，汽油发动机会关闭，全部动力都由电动机提供。
这样可以减少油耗和排放。
2.高速巡航：
在高速巡航过程中，当车辆需要更大的动力时，汽油发动机会启动并提供动力，同时电动机也会提供动力，两者协同工作。
变速器会根据车速和转速的不同调整传动比例，以提供最佳的动力输出效果。
3.减速和制动：
当车辆减速或制动时，电动机会变成发电机，利用惯性和制动时产生的能量来发电，并将电能储存到电池组中。
这样可以减少能源的浪费，并延长电池组的寿命。
总的来说，丰田普锐斯混合动力系统的工作原理就是根据驾驶条件和动力需求合理分配汽油发动机和电动机的工作任务，以实现最佳的燃油效率和减少排放。
通过优化动力系统的配合和能量的回收利用，普锐斯的燃油效率得到了显著提高，同时也符合环保要求。
第二部分实训指导书实训一混合动力系统的认识及组成一、实训目的与要求1．了解混合动力系统部件的组成；2．掌握普锐斯混合动力系统各零部件的名称。
二、使用教具、仪器设备和工、量具1．汽车维修常用工、量具若干套。
2．工具车和实训台。
3．混合动力系统实验台架。
三、实训内容和步骤1.普锐斯混合动力的组成部件普锐斯混合动力系统包括：混合动力发动机总成、包括变速器、变频器、HV蓄电池组成。
各部件组成特点如下：发动机：1).发动机型号及参数：序号名称参数序号名称参数1 发动机型号1NZ-FXE2 排量(L) 1.4973 缸径（mm）754 冲程(mm) 84.75 最大马力(Ps) 76 6 最大功率(kW) 57/5000转7 发动机特有技术 单VVT-i 8 最大扭矩(N ·m) 111/4200转1.发动机型号的识别：2． 发动机位置图：3.阿特金森循环代表第1代（如：2代表第2代）。
1NZEF代表一个系列（如：NZ 、GR 、AZ 、AR 、MZ ）。
代表窄气门夹角（G--代表宽气门夹角）。
代表电子喷射。
X代表阿特金森循环。
发动机型号发动机型号刻在进气歧管上4.节气门体普锐斯节气门体采用电子节气门控制，在混合动力系统中油门踏板踩下的行程与节气门开度不一致，这是正常现象。
5.油门踏板普锐斯油门踏板由混合动力系统控制模块控制。
变速器：普锐斯混合动力系统采用内置两个电机的CVT无极变速驱动桥，其中MG1负责发电和发动机的起动机，MG2负责发电和驱动车辆。
MG1、MG2额定电压均为AC 500V。
此外，该变速器还使用了电子控制换档杆，档位切换通过安装在变速器的换档控制执行器控制。
电机MG1 MG2类型同步交流电机同步交流电机功能发电机, 发动机的起动机发电,驱动车轮额定电压V AC 500AC 500最大输出功率kW (PS) / rpm 37.8 (51) / 950050 (68) / 1200 –1540MG2最大输出扭矩N·m (kgf·m) / rpm 45 (4.58) / 0 – 6000400 (40.8) / 0 - 1200最大转速转/分10,000 rpm 6,700 rpm 冷却系统水冷水冷普锐斯变速器解剖图换档杆(瞬时换档)驻车开关换档杆运作驻车开关状态机械驻车锁止机构MG1, MG2组合仪表变速驱动桥档位显示器发动机控制发动机ECU(ECM)HVECU普锐斯换档控制示意图变频器：变频器实物图变频器的作用蓄电池：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DC201.6V，安装在车辆后备厢内。
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。
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最好的状态，有效降低了排放。
（1）两种动力组合的传动系统丰田混合动力系统是一种使用两种动力组合的传动系统，其中包括发动机动力和电机动力，发动机采用为应用混合动力系统而研发的 1NZ-FXE1.5L 汽油发动机；驱动桥内含500V 交流电机。
根据车辆行驶状况巧妙使用这两种动力是该系统的特点，在尽可能地发挥每种动力各自功效的同时，使它们互为补充，取长补短。
混合动力工作模式油电混合动力能够高效地利用能源，并利用速、制动和下坡时的能量对电池进行充电，而且混合动力车辆产生的噪声较小。
车辆只有在“READY”灯点亮时，才可行驶。
为了改善燃油经济性，当车辆停止时，发动机停机；发动机的起动由系统自动控制。
EV 模式是电机驱动行驶模式，通过按下 EV 开关按键，实现模式的切换。
EV模式开关再次按下 EV 模式开关、HV 电池电量下降（少于 3 格）、HV 电池温度过高、发动机正在预热、车辆速度超过设定速度或加速踏板踏下角度超过设定值时，EV 模式取消。
该系统最大的优点是在同一个系统中，同时使用了并联和串联系统。
串联混合动力系统：发动机驱动电机，由电机驱动车轮；并联混合动力系统：车轮由发动机和电机共同驱动。
（2）高压电源系统在新款普锐斯 THS-II 中，变频器总成中增加了增压转换器。
增压转换器使 THS-II 能为 MG1 和 MG2 提供最高为500V 的电源电压（旧款普锐斯的THS 只能提供最大为273.6V 的电压）。
（3）混合动力变速驱动桥根据车辆的行驶状况，新系统高效率地综合使用两种动力，即发动机和 MG2，其中发动机提供主要动力。
发动机的动力分为两部分，即由混合动力变速驱动桥中行星齿轮组供给车轮的动力和提供作为发电机的 MG1 的动力。
混合动力变速驱动桥包括 MG1、MG2 和行星轮，并且在这些组件的配合下，通过无级变速使车辆平稳地行驶。
发动机、MG1 和 MG2 通过行星齿轮组等机构有机相连。
MG2 和差速器齿轮（用于驱动轮）通过传动链和齿轮等机构相连。
（4）无离合器系统：无离合器系统通过齿轮和链的机构有机连接前轮和 MG2。
车辆处于空档状态时，档位传感器输出 N 位信号关闭变频器（连接 MG1 和 MG2）中的所有功率晶体管，MG1 和 MG2 关闭，车轮的动力为零，最终达到切断动力的目的。
在这种状态下，即使 MG1 由发动机带动旋转，车辆中也无电能产生，因为 MG1 和 MG2 处于消极工作状态。
因此，变速器处于 N 位时，HV 蓄电池的 SOC 下降。
（5）再生制动：再生制动功能在车辆减速或制动时将 MG2 作为发电机工作，并将电能储存到 HV 蓄电池中。
同时又利用 MG2 在发电时产生的工作力作为制动力。
（6）电子变速杆技术与旧款普锐斯相同，THS-II 继续采用电子通信变速系统。
这是一种无连杆型技术，不使用换档拉索，即电子变速杆。
变速器换档总成中的档位传感器将相应的信号发送到 HV ECU。
接到信号后，HV ECU 通过对发动机、MG1、MG2 进行整体控制使车辆完成各自换档（R、N、D 和 B）。
驾驶人按下变速器换档总成顶部的驻车开关时，P 位控制功能激活，混合动力变速驱动桥中的换档控制执行器，机械地锁止中间轴从动齿轮进而实现驻车锁止。
与旧款普锐斯相同，新款普锐斯继续采用ETCS-i（智能电子节气门控制系统）。
这是个无连杆系统，不使用加速踏板拉索。
系统使用加速踏板位置传感器和节气门位置传感器感知加速踏板位置和节气门位置。
HV ECU 根据加速踏板位置传感器信号、车辆行驶状况和蓄电池的 SOC 计算目标发动机转速和发动机所需动力，然后发送控制信号到发动机 ECU。
根据这个控制信号，发动机 ECU 对节气门进行控制。
二、组成1.行星齿轮组行星齿轮组是一个动力分配单元，如图 5-1-3 所示。
它以适当的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机。
MG1 连接太阳齿轮（齿数 30），MG2 连接齿圈（齿数 78），发动机输出轴连接行星支架，另外，由齿圈输出驱动力至车轮。
这些组件用于结合来自发动机和 MG2 的动力，并可为 HV 蓄电池充电。
通过控制三个齿轮组的太阳轮、行星架、齿圈三个元件不同转速的结合，可实现发动机启动、蓄电池充电、汽车无极变速前行、倒车等功能。
齿圈行星架太阳轮发动机MG1太阳轮大齿圈MG2传动链行星架输出轴行星齿轮组（1）MG1 和 MG2 的作用 电动机一发电机组 1（MG1）和电动机一发电机组 2（MG2）为紧凑、轻型和高效的交流永磁电机。
上述电机用来驱动车辆和提供再生制动。
再生制动过程中，MG2 将车辆的动能转换为电能，并存储到 HV 蓄电池内，MG1 对 HV 蓄电池再充电并供电以驱动 MG2：此外，通过调节发电量（从而改变发电机转速），MG1 有效地控制传动桥的无级变速功能，同时 MG1 还可作为起动机来起动发动机。
MG1和MG2的位置MG2MG1（2）MG1 和 MG2 的结构 MG1 和 MG2 为紧凑、轻型和高效的交流永磁同步电机。
MG1和 MG2 所使用的转子含有 V 形布局的高磁力永久磁铁，可最大程度地产生磁阻转矩。
它们所使用的定子由低铁心损耗的电磁钢板和可承受高压的电机绕组线束制成。
通过上述措施， MG1 和 MG2 可在紧凑结构下实现大功率和高转矩。
MG1 和 MG2 采用带水泵的冷却系统。
交流永磁同步电机结构（3）MG1和MG2的系统图MG1和MG2的系统图（4）MG1 和 MG2 的工作原理①电动机一发电机组（MG1 和 MG2）的驱动原理。
三相交流电经过定子的三相绕组时，电动机一发电机组内产生旋转磁场。
通过转子的旋转位置和转速控制该旋转磁场，转子中的永久磁铁受到旋转磁场的吸引而产生转矩。
产生的转矩与电流的大小大致成正比，且转速由交流电的频率控制。
此外，通过适当控制旋转磁场与转子磁铁的角度，可以有效地产生大转矩和高转速。
MG1 和 MG2 的工作原理如图。
IPM 内的绝缘栅双极晶体管（IGBT）在 ON 和 OFF 之间切换，为电机提供三相交流电。
IGBT驱动工作原理在图中的三个状态是特殊时间点，分别是 U、V、W 三相电流的过零点，此时，未过零的两相各有一个上桥 IGBT 和下桥 IGBT 导通（ON），在其他时间，分别有两个上桥IGBT 和一个下桥IGBT 或一个上桥IGBT 和两个下桥 IGBT 开通。
开通的规则是，电流波形图为正的相开通上桥IGBT，电流波形图为负的相开通下桥 IGBT。
为了产生由混合动力车辆控制 ECU 计算的电动机一发电机所需的源动力，MGECU 使 IGBT 在 ON 和 OFF 之间切换并控制速度，以控制电动机一发电机的转速。
②电动机一发电机组 1（ MG1）发电原理。
电动机一发电机组 1 由车轮驱动，旋转转子产生旋转磁场，在定子线圈内产生电流，输出三相交流电波形。
转子相继产生的三相电流或经 IPM 整流后输出到可变电压系统进行变压后对 HV 蓄电池充电，或驱动另一台电动机一发电机组（MG2）。
电动机一发电机组 1（MG1）的发电原理如图所示。
IGBT控制MG1发电工作原理3.旋转变压器的结构与工作原理（1）旋转变压器的结构|：旋转变压器是可靠性极高且结构紧凑的传感器，可精确检测磁极位置。
精确位置对于有效控制 MG1 和 MG2 非常重要，MG1 和 MG2 都有各自的旋转变压器。
旋转变压器的定子包括三种绕组：励磁绕组 A、检测绕组 S 和检测绕组 C。
旋转变压器的转子为椭圆形，定子与转子间的距离随转子的旋转而变化。
交流电流入励磁绕组 A，产生频率恒定的磁场。
使用该频率恒定的磁场，绕组S 和绕组 C 将输出与转子位置对应的值。
因此，电动机一发电机 ECU（MGECU）根据绕组 S 和绕组 C 输出值之间的差异检测出绝对位置。
此外， MG ECU 根据规定时间内位置的变化量计算转速。
（2）旋转变压器的工作原理检测绕组 S 的+ S 和 -S 错开90°，+ C 和 -C 也以同样的方式错开，绕组 C 和 S 之间相距45°检测绕组的电流定向。
旋变变压器的结构和工作原理由于旋转变压器的励磁绕组中为频率恒定的交流电，因此无论转子转速如何，频率恒定的磁场均会输出至绕组 S 和绕组 C。
励磁绕组的磁场由转子送至绕组 S 和绕组 C。
转子为椭圆形，旋转变压器的定子与其转子之间的间隙随转子的旋转而变化。
由于间隙的变化，绕组S 和绕组 C 输出波形的峰值随转子位置的变化而变化。
