混合动力系统组.ppt

组件,THS II 主要组件,HV电池,带转换器的变频器总成增压转换器变频器DC/DC 转换器,辅助电池,发动机,动力管理控制ECU(HV CPU),混合动力传动桥发电机(MG1)马达(MG2),高电压线束,带马达的压缩机总成(带变频器),组件,THS II 主要组件系统图,HV电池,带转换器的变频器总成,辅助电池,发动机,动力管理控制ECU(HV CPU),带马达的压缩机总成(带变频器),混合动力传动桥,发电机(MG1),马达(MG2),ECM,变频器,DC/DC 转换器,增压转换器,高电压线束,概要高电压线束承受高电压，高电流,高电压线束,网状屏蔽线,护套,高电压线束,系统图,HV电池,增压转换器,MG1变频器,带转换器的变频器总成,MG2变频器,辅助电池,带马达的压缩机总成(带变频器),Max.DC 650 V,DC 244.8 V,DC 14 V,混合动力传动桥,AC,AC,DC-DC 转换器 For 辅助电池,DC 244.8 V,高电压线束,位置,带马达的压缩机总成,带转换器的变频器总成,HV电池,混合动力传动桥(MG1,MG2),高电压线束,混合动力传动桥,概要混合动力传动桥主要由下列组件构成,MG2,动力分配行星齿轮,油泵(机械型),MG1,主减速从动齿轮,中间轴齿轮,差速器小齿轮,传动桥减震器,主减速驱动齿轮,马达减速行星齿轮,P410 混合动力传动桥,组合齿轮单元,混合动力传动桥,齿轮传动链,发动机,传动桥减震器,MG1,差速器小齿轮,主减速从动齿轮,中间轴齿轮,MG2,油泵,马达减速行星齿轮,组合齿轮单元,动力分配行星齿轮,混合动力传动桥,组合齿轮单元结构,驻车锁止齿轮,齿圈(马达减速行星齿轮),齿圈(动力分配行星齿轮),中间轴齿轮,组合齿轮单元,动力分配行星齿轮 单元,中间轴齿轮(组合齿轮),马达减速行星齿轮 单元,混合动力传动桥,组合齿轮单元齿轮传动链,MG1,MG2,发动机,到前轮,动力分配装置太阳轮:MG1行星齿轮架:发动机齿圈:组合齿轮(到车轮),马达减速装置太阳轮:MG2行星齿轮架:固定后齿轮:组合齿轮(到车轮),混合动力传动桥,起步,混合动力传动桥,着车起步,混合动力传动桥,低负荷,混合动力传动桥,加速,混合动力传动桥,D档域减速,混合动力传动桥,B档域减速,再生制动声音,混合动力传动桥,倒车,混合动力传动桥,马达减速行星齿轮单元降低MG2转速并增加扭矩,减速比:2.64,扭矩,车速,没有减速机构,有减速机构,混合动力传动桥,MG(马达发电机)结构,MG1,MG2,转子,定子,定子线圈,永久磁铁,转子,定子,定子线圈,永久磁铁,混合动力传动桥,MG(马达发电机)结构,混合动力传动桥,MG(马达发电机)输出特性在转子开始旋转时产生最大扭矩,扭矩,输出,马达转速,+,混合动力传动桥,MG(马达发电机)MG 包括定子线圈,永久磁铁,永久磁铁(转子),定子线圈,混合动力传动桥,MG(马达发电机)MG 通过3相交流电旋转,混合动力传动桥,MG(马达发电机)定子线圈的极性和磁性时刻变化,混合动力传动桥,MG(马达发电机)永久磁铁转子因为定子线圈的吸引和排斥旋转,混合动力传动桥,MG(马达发电机),混合动力传动桥,MG(马达发电机),混合动力传动桥,MG(马达发电机)马达转速和扭矩,马达扭矩由电流大小控制,马达转速由电流频率控制,低扭矩,高扭矩,低速,高速,混合动力传动桥,传动桥减震器当传输较大动能时能减轻振动,混合动力传动桥,油泵2种类型油泵机械油泵电子油泵(GS450h和LS600h),机械油泵,电子油泵,P410 PRIUS(ZVW30),L110L LS600h,混合动力传动桥,机械油泵发动机通过主轴驱动油泵以润滑齿轮,机械油泵,油泵主动齿轮,油泵从动齿轮,油泵盖,油泵转子轴,发动机,混合动力传动桥,驻车锁止执行器结合或脱开传动桥驻车锁止机械机构,驻车锁止执行器,驻车锁止机械机构,组合齿轮驻车锁止齿轮,混合动力传动桥,驻车锁止执行器变速器控制ECU控制驻车锁止执行器,锁止/解锁 请求,驻车锁止执行器,动力管理控制ECU(HV CPU),控制,位置,“P”或“非P”,P位置开关,换挡杆位置传感器,变速器控制ECU,混合动力传动桥,驻车锁止执行器磁阻马达不使用碳刷和磁铁,减速机构,换档控制马达,旋转角度传感器(Hall IC),磁铁,输出轴,线圈,定子,转子,W 相,V 相,U 相,磁阻马达,驻车锁止执行器,混合动力传动桥,驻车锁止执行器控制磁阻马达磁性引力使转子旋转,电磁铁,磁性引力,混合动力传动桥,驻车锁止执行器Cycloid减速机构确保完成释放操作,减速机构,换档控制马达,旋转角度传感器(Hall IC),磁铁,输出轴,Cycloid 减速机构,内齿轮(61齿),外齿轮(60齿),偏心板,输出轴,偏心板中心,马达输入轴轴心,带转换器的变频器总成,概要,带转换器的变频器总成,增压转换器DC 244.8V Max.DC 650V,变频器AC DC,DC/DC 转换器DC 244.8V DC 14V,MG ECU控制变频器组件,带转换器的变频器总成,概要,变频器(DC AC),带转换器的变频器总成,HV电池(DC 244.8 V),带马达的压缩机总成,传动桥,电池模块,辅助电池,增压转换器(DC 244.8 V DC 650 V max.),DC/DC 转换器辅助电池(DC 244.8 V DC 14 V),for MG2,for MG1,SMR,DC 244.8 V,MG ECU,动力管理控制ECU(HV CPU),带转换器的变频器总成,概要 主要组件,DC/DC 转换器 部分,互锁开关(变频器端子盖),变频器端子盖,变频器电流传感器,MG ECU,电容,反应器,智能动力模块(IPMs),带转换器的变频器总成,概要 系统图,IGBT,IGBT,变频器(AC),IPM,增压转换器(DC),IPM,反应器,带转换器的变频器总成,MG ECU,动力管理控制ECU(HV CPU),DC/DC 转换器,MG1,MG2,HV电池,带转换器的变频器总成,变频器AC电压的产生,:S1和S4 转到ON,:S2和S3转到ON,+Vd,-Vd,0 V,+,-,A,B,A,A,A,B,B,AC电压,带转换器的变频器总成,变频器产生正弦波AC电压,面积相等,Ts,Ts,Ton,Vd,Vi,=,控制l“Ton”产生 正弦波型 AC,Vd,带转换器的变频器总成,变频器马达运作,V,W,U,IPM,IPM,MG,变频器,带转换器的变频器总成,变频器马达运作,IPM,IPM,MG,W,V,U,变频器,带转换器的变频器总成,变频器马达运作,V,W,U,IPM,IPM,MG,变频器,带转换器的变频器总成,变频器马达运作,V,W,U,IPM,IPM,MG,变频器,带转换器的变频器总成,变频器马达运作,IPM,V,IPM,MG,W,U,变频器,V,W,U,IPM,IPM,MG,到可变电压系统,变频器,带转换器的变频器总成,变频器发电机运作,再生电压,V,W,U,IPM,IPM,MG,到可变电压系统,变频器,带转换器的变频器总成,变频器发电机运作,再生电压,V,W,U,IPM,IPM,MG,到可变电压系统,变频器,带转换器的变频器总成,变频器发电机运作,再生电压,V,W,U,IPM,IPM,MG,到可变电压系统,变频器,带转换器的变频器总成,变频器发电机运作,再生电压,V,W,U,IPM,IPM,MG,到可变电压系统,变频器,带转换器的变频器总成,变频器发电机运作,再生电压,带转换器的变频器总成,变频器运作(0扭矩控制),V,W,U,IPM,IPM,MG,变频器,W,U,W,U,V,抵消产生的电压(V1=V2),车轮旋转产生了电压,V2,V1,带转换器的变频器总成,增压转换器将HV电池提供的电压增大,244.8 V,Max.650 V,MG1,MG2,HV电池,增压转换器,如果电压变为2倍并且电动率不变,那么电流将减半.那么热能损失将降低3倍.,带转换器的变频器总成,增压转换器反应器用来进行增大电压的操作,可变电压系统,HV电池,变频器,244.8 V,反应器,特性:抵抗电流的变化(试图保持电流),带转换器的变频器总成,增压转换器增压运作,可变电压系统,HV电池,ON,变频器,244.8 V,带转换器的变频器总成,增压转换器增压运作,244.8-650V,OFF,带转换器的变频器总成,增压转换器降压运作(当充电时),可变电压系统,HV电池,变频器,ON,带转换器的变频器总成,增压转换器降压运作(当充电时),OFF,带转换器的变频器总成,增压转换器降压运作(当充电时),可变电压系统,HV电池,变频器,ON,电压是由IGBT控制,带转换器的变频器总成,DC/DC 转换器,DC 244.8V,DC DC 转换器,变频器总成,辅助电池,DC 14V,DCAC,AC 244.8VAC 12V,ACDC,HV电池,变频器,可变电压系统,12V 电压系统(ECU 等.),带转换器的变频器总成,DC/DC 转换器DC-DC 转换器的运作,DC 244.8V,变压器,DC AC,DC 14V,整流器二极管,滤波电路,辅助电池,DC DC 转换器,带转换器的变频器总成,MG ECU根据从动力管理控制ECU(HV CPU)的信号控制变频器和增压转换器,带转换器的变频器总成,MG ECU,变频器,增压转换器,所需动力、马达温度等.,变频器输出电流值变频器温度.故障信息等.,控制,HV车辆控制 ECU,HV电池总成,电源提供2个电池,HV电池(DC 244.8V),辅助电池(DC 12V),用于高电压系统(MG,A/C压缩机),用于DC 12 V系统(ECU,大灯等.),HV电池总成,组件,HV电池(电池模块),电池智能单元,服务插销连接器,HV 接线盒总成,HV电池冷却风扇(无电刷),HV电池,增压转换器,变频器 for MG2,带转换器的变频器总成,辅助电池,带马达的压缩机总成(带变频器),DC 244.8 V,DC 14 V,混合动力传动桥,AC,DC-DC 转换器（辅助电池）,DC 244.8 V,HV电池总成,HV电池(电池模块)高电压的应用,HV电池总成,HV电池(电池模块)6 单元(7.2 V)x 34 模块=DC 244.8 V,电池模块(6 cell=7.2 V),单元(1.2 V),34 电池模块,HV接线盒总成,服务插销,34 电池模块,HV电池总成,HV电池(电池模块)SOC(充电状况)指示HV电池的充电状况,充电过度范围,放电过度范围,SOC的充电举例,SOC控制上限,SOC 控制下限,目标SOC,SOC,时间,充电,放电,HV电池总成,服务插销手动关闭高电压电路,服务插销,互锁开关,主保险丝,主保险丝,互锁开关,服务插销,19 电池模块,9 电池模块,+,-,HV电池总成,服务插销,绝缘手套,拆卸,安装,可听到滴答声,HV电池总成,SMR(系统主继电器)连接和断开HV电池和高电压线束,SMRP,SMRB,SMRG,Precharge Resistor,HV电池,+,-,SMRG,SMRP,SMRB,Precharge Resistor,HV电池总成,SMR(系统主继电器)结构,HV电池总成,冷却风扇,HV电池 冷却风扇,Cooling Air Flow,Intake Air Duct,排风管,HV电池,进气口(桌椅右侧),HV电池总成,电池智能单元将HV电池的信息传输给动力管理控制ECU(HV CPU),电池智能单元,服务插销,温度感应器,HV电池,电流感应器,电压 x 14,+,-,温度 x 3,电池智能单元,动力管理控制ECU(HV CPU),监控高电压系统的绝缘电阻,传输HV电池的信息,HV电池信息,辅助电池,概要提供给ECU和辅助设备的电源，如音响等,辅助电池(密封型号),行李箱,辅助电池,结构使用密封型电池,氢气排放管,氢气排放管,没有通气孔,发动机,阿特金森循环(Atkinson Cycle),压缩行程 膨胀行程,热效率高,压缩,扩张,阿特金森循环,奥托循环,下止点,上止点,奥托循环,A,B,C,D,Close,进气门,活塞运动,阿特金森循环,发动机,阿特金森循环进气门的关闭时间被延迟,因而延迟了实际的压缩行程的开始,关闭时间被延迟,实际压缩行程缩短,Open,实际压缩行程,A:膨胀冲程B:排气冲程C:进气冲程D:压缩冲程,发动机,阿特金森循环和奥托循环相比较进气损失和排气损失的减少,上止点,下止点,气缸容积,0,低(Vacuum),气缸压缩压力(kPa),高,阿特金森循环,奥托循环,排气损失,进气损失,:阿特金森循环,:奥托循环,阿特金森循环,奥托循环,A,B,C,D,压缩开始线,A:膨胀冲程B:排气冲程C:进气冲程D:压缩冲程,发动机,阿特金森循环依靠驱动情况，气缸容积通过VVT-i是可以改变的,气门正时(进气门),气缸容积,102,VVT-i Operation,下止点,上止点,61,参考(发动机),阿特金森循环进气门关闭时间延迟,气门正时(进气门),气缸容积,压缩冲程,膨胀冲程,下止点,上止点,102,参考(发动机),阿特金森循环进气门关闭时间适中,气门正时(进气门),气缸容积,下止点,上止点,80,膨胀冲程,压缩冲程,参考(发动机),阿特金森循环进气门关闭时间提前,气门正时(进气门),气缸容积,膨胀冲程,下止点,上止点,61,压缩冲程,发动机,电水泵预热性能以及减少冷却损失进一步提高。,电水泵,轴,马达,定子,叶轮,发动机,电水泵 ECM调整发动机冷却液的循环量以符合最佳的发动机运作条件,电水泵,驱动电路,水泵马达,水泵继电器,ECM,空调放大器,+B,EFI继电器,动力管理总线,泵马达转速脉冲信号,发动机转速车速发动机冷却液温度,泵马达转速,带马达的压缩机总成,A/C 压缩机A/C系统使用一个由马达驱动的电子变频器压缩机,油分离器,A/C 变频器(DC AC),DC 244.8 V,滚动型压缩机,无电刷马达,ES14带马达的滚动型压缩机(A/C 与变频器整合在一起),发动机,带马达的压缩机总成,压缩机油具有高绝缘性的压缩机油(ND-OIL 11),A/C 变频器A/C 变频器产生3相交流电驱动马达,带马达的压缩机总成,HV电池,带马达的压缩机总成,电流传感器,A/C 变频器,IGBT,温度传感器,电压传感器,电源提供电路,门极驱动电路,CPU,动力管理控制ECU(HV CPU),系统保护控制电路,输入/输出接口,M,电水泵（加热器）,结构发动机的电水泵能在发动机不运转的时候提供稳定的加热性能。,电水泵(加热器),12 V(辅助电池),冷却液(从发动机到加热器),CAMRY HV,电水泵（加热器）,DC马达,磁铁,磁耦合(塑料磁体),叶轮(塑料磁体),磁耦合(塑料磁体),壳体,叶轮(塑料磁体),水泵马达的驱动力通过叶轮和耦合器之间磁性引力传递到叶轮上,互锁开关,功能当联锁电路开路,该系统会防止混合动力系统运作或关闭SMR,SMR,动力管理控制 ECU(HV CPU),ON/OFF,带转换器的变频器总成,HV电池,互锁开关(变频器端子盖),互锁开关(高电压线束连接器),互锁开关(服务插销),互锁开关安装正确:0 V互锁开关安装不正确:12 V,ILK,互锁开关,方位,服务插销,连接器,连接器,连接器,HV电池的高电压电缆,带转换器的变频器总成,HV电池,冷却系统,冷却系统冷却系统与发动机冷却系统分开，冷却带转换器的变频器总成和MG1,带转换器的变频器总成,HV散热器储水箱,带马达的HV水泵,HV 散热器,HV散热器(变频器),带马达的HV水泵,带转换器的变频器总成,HV散热器储水箱,HV 传动桥,冷却系统,带马达的HV水泵使用高输出无电刷型的泵马达,带马达的HV水泵,叶轮,磁铁,线圈,轴,轴承,马达控制器,