丰田混合动力汽车的动力中枢是丰田混合动力系统(Toyota Hybrid system,THS)。它使用汽油机和电动机两种动力,通过串联与并联相结合的方式进行工作,达到了降低排放的目的。新一代普锐斯装备了丰田公司开发的THS-Ⅱ型油电混合动力系统,如图4-12所示。该系统将汽油发动机与电动机组合,在保证燃油经济性和环保性能的前提下,也实现了动力性,并具有舒畅的驾驶乐趣和良好的静谧性。
图4-12 THS-Ⅱ组成简图
1-减速器 2-行星齿轮机构 3-发动机 4-MG1 5.高压电源 6-变频器 7-MG2
(一)变速驱动桥组成
变速驱动桥(图4-13)主要由MG1、MG2和行星齿轮组组成。变速装置采用单排行星齿轮机构。
行星齿轮机构(图4-14)和MG1、MG2通过组合,以最佳的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机。普锐斯的混合动力思路,就是低速时由电动机负责驱动,中高速时由汽油发动机介入驱动,从而发挥各自最佳的动力性和经济性。
行星齿轮与动力装置的装配关系(图4-15)是:发动机与行星架连接,通过齿圈和太阳轮分别驱动车轮和MG1;MGl连接太阳轮,MG2连接齿圈,齿圈驱动车轮,所以齿圈是动力输出元件。
图4-13 变速驱动桥
图4-14 普锐斯变速行星齿轮机构
图4-15 行星齿轮与动力装置的装配关系
(二)变速驱动桥的工作状态
根据行驶条件的不同,汽车在稳定运行过程中,为最大限度地适应车辆的行驶状况,系统可能处于以下工作状态。起步、低速行驶和倒车工况是纯电模式;高速行驶状态下是纯油模式;急加速状态时采用油电混合模式;制动过程中为用动能转化电能模式,电动机便转变为发电机,利用原本作为热量散发掉的动能驱动发电机发电,向蓄电池充电,让蓄电池时刻处于电力充足的状态以备后用;停车状态时,发动机和电动机会同时停止工作,此时油耗和排放均为零。不过在该状态下电池处于亏电状态,那么发动机会继续运转驱动发电机向电池充电。(www.daowen.com)
(1)HV蓄电池的电能输出给MG2,以驱动车辆,此时为纯电模式,如图4-16所示。
(2)发动机通过行星齿轮驱动车辆时,同时也带动MG1旋转,为电动机/发电机提供电能,此时为油电混合模式。驱动过程如图4-17所示。
(3)发动机通过行星齿轮带动MG1旋转,给HV蓄电池充电,充电过程如图4-18所示。
(4)当车辆减速时,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,如图4-19所示。
HV ECU根据车辆行驶状态在几种工作模式问转换,但是,一旦HV蓄电池的SOC(荷电状态)较低时,发动机就会带动电动机/发电机(MG1)为HV蓄电池充电。
图4-16 蓄电池供电
图4-17 发动机驱动车轮
图4-18 发动机发电
图4-19 车轮的动能回收
与传统汽油发动机车辆相比,该系统具有更高的燃油经济性及低尾气排放量的特性,这种改进后的动力传动系统还避开了电动车辆的一些局限性(如较短的巡航里程或对外部充电设备的依赖性)。
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