丰田普锐斯混合动力汽车ppt课件.ppt

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1、项目四 丰田普锐斯混合动力汽车活动一 丰田普锐斯混合动力汽车概述日本丰田汽车于1997年所推出世界上第一个大规模生产的混合动力车辆车款，随后在2001年销往全世界40多个国家和地区，其最大的市场是日本和北美。美国是普锐斯最大的市场，至2009初为止，美国丰田总共卖了超过60万量。普锐斯是在美国销售的汽车中最省油的。评价普锐斯是美国目前为止二氧化碳排放量最干净的车辆。英国运输部公布普锐斯是在英国销售的车辆中最少二氧化碳排放的第二名。,Toyota Prius 到目前为止推出了第3 个版本：第一代Prius 于1997 年上市，主要在日本销售；第二代Prius 2000年开始在美国和欧洲销售。虽然

2、混合动力配置没有改变，但动力性增强了，几乎是一辆重新设计的新车；Prius 于2003年在美国发售第三代。2006年1月普锐斯Prius在中国上市。,第一代普锐斯，型号NHW10，1997年12月出厂,只在日本内销。世界上第一辆大规模量产的汽油电动混合动力车。第一代普锐斯的生产成本高达32000美元，但是售价只为16929美元，也就是每辆NHW10都是亏本出售。动力方面，搭载一台1.5L汽油发动机、永磁交流电动机和288伏镍金属氢化物（镍氢）电池组。,第二代普锐斯,NHW20已重新设计成为5门掀背款。这一代的普锐斯比上一代长了150mm。动力方面，普锐斯NHW20搭载一台1.5升4缸汽油发动机

3、、永磁交流电动机和500伏镍金属氢化物（镍氢）电池组。普锐斯NHW20也是普锐斯首次进入中国的车型。中国市场的普锐斯由四川一汽丰田汽车公司,第三代普锐斯，ZVW30，采用更富动感的全新线条，锐利的头灯赋予更为鲜明的车头样貌动力方面，全新1.8升发动机电动传动系统部份，新一代普锐斯的电动马达输出自68马力提升至82马力，工程师并将减速齿轮纳入马达内部，以在提供更高额输出的同时，降低马达本身的体积与重量。,PRIUS普锐斯特点：PRIUS普锐斯油电混合动力系统使发动机和电动机的协同驱动实现低油耗、低排放。利用电动机驱动时对环境没有任何污染；在减速、制动和下坡时还能回收能量以供再利用；当遇到红灯停驶

4、时，发动机会自动停止工作，这将没有任何燃油的消耗！因此，油耗和尾气排放都得到了有效改善,PRIUS普锐斯特点：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。 (THS)由发动机，发电机，电动机，行星齿轮，逆变器和动力蓄电池组组成。发动机是传统的 4 缸汽油机Ni-MH 蓄电池组，无需外接充电，免维护；制动系采用前后轮均为盘式制动，制动为线控，最优化制动再生能量充电。,PRIUS普锐斯特点：(THS)由发动机，发电机，电动机，行星齿轮，逆变器和动力蓄电池组组成。发电机和电动机都可以做电动机，也可以做发

5、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电机是交流永磁同步无刷电机，最大功率分别为 33K W 和16 KW；,活动二 丰田普锐斯混合动力系统结构,电池系统 电池系统由电流传感器、保险丝、服务插销、系统主继电器、电池控制模块 ECU、电池通风温控系统构成。,在修理汽车时，为了确保安全，通过service plug 人为地断开电路；当电池产生短路时，保险丝断开，以防止电子器件的损坏和车上发生火灾；,系统主继电器随着点火钥匙的on /off 而闭合或断开，点火钥匙转到 OFF 时，主继电器切断高压系统以确保安全，当汽车受到碰撞或系统有故障时，主继电器也会断开高压电；,电池

6、 ECU 根据电池的电流、电压和温度来计算电池的SOC，并把它送到整车控制系统，同时它还检测电池是否正常；,电池有温控系统。装在通风道上的风扇把来自驾驶室的风，通过过滤器，通风管路，送到高压电池盒。,HV电池 ，每单元7.2V，共34个模块，因此单元(7.2 V) x 34模块= DC 244.8 V，HV总电压为244.8V。,二、12V蓄电池 12 伏蓄电池给汽车上的电器、控制器提供电源。当蓄电池电压低时，由 CON-VER TER 把300 伏的直流电转换成低压直流电(12 伏)给蓄电池充电； 汽车在准备模式时，给12V 电池充电，车灯、后窗除霜器、EMPS(电子辅助动力系统) 和其它电

7、子设备由CONVERTER 供电； 在ACC（自适应巡航系统） 模式时，由 34AH 蓄电池供电，可持续15 小时； 在key-off模式下，蓄电池有75mA 漏电电流，即使不用车，电池也只能持续大约两个星期。,三、混合动力传动桥丰田Prius所采用的混合驱动方式，它将发动机、发电机和电动机通过一个行星齿轮装置连接起来。Prius 采用行星齿轮作为变速机构，可以实现电机与发动机的动力分配和无极变速。,动力总成和传递机构主要由电机MG1、电机MG2、动力分配行星排、减速行星排、过渡齿轮、主减速器和差速器等组成。,1、组合齿轮单元结构在动力分配行星排中，行星架与发动机相连，太阳轮与MG1相连，齿圈

8、通过过渡齿轮与主减速器相连。发动机输出的动力被分成用于驱动MG1发电的动力(电动力)和用于直接驱动车轮的动力(机械动力)两个部分。,在减速行星排中，行星架固定，太阳轮与MG2相连，齿圈与动力分配行星排的齿圈相连。MG2的动力经过减速行星排减速增矩后，也通过过渡齿轮向主减速器输出。,2、高输出功率电动机 Prius普锐斯油电混合动力系统的电动机MG1、MG2是交流同步电动机。MG1主要用于调速,MG2主要作为驱动电机, 2个电机均可以作为发电机和电动机。,（1）MG1作用 作为电动机，起动发动机，把发动机从静止拖动到1000 转左右，然后发动机喷油点火；在发动机有轴功输出时，MG1正转，作发电机

9、，对电池充电和对MG2供电；MG1反转时，则作为电动机，消耗电能。通过调节 MG1的转速来实现发动机在某个高效功率点运行； 随车速的变化，调节MG1的转速，实现行星齿轮无级变速的功能,（2）MG2作用 EV模式运行时，作电动机，独立驱动汽车； 汽车加速和需要辅助功率时，作电动机； 汽车中等速度巡航时，发动机输出功率较低，MG1反转作电动机，MG2作发电机，对电池充电和对 MG1供电； 制动时发电； 倒车时，反转驱动汽车,油电混合动力系统中采用了“再生制动器”，它利用电动机的发电来再次利用动能。在减速中作为摩擦热散失的动能回收为行驶用能量。城市中行驶时反复进行的调速操作具有较高的能量回收效果，所

10、以在低速带优先使用再生制动器。Prius普锐斯在城市中行驶100km，即可再生相当于1升汽油的能量。,四、动力控制单元使用电动机行驶的普锐斯油电混合动力系统中安装有由变频器、可变电压系统、DC/DC转换器组成的动力控制单元。,1、变频器变频器将HV蓄电池的直流电流转换成电动机和发电机使用的交流电流。另外也将发电机和电动机发出的交流电流转换成可供HV蓄电池充电的直流电流。,2、可变电压系统,2.可变电压系统,3、DC/DC转换器DC/DC转换器将HV蓄电池和发电机发出的244.8/201.6V直流电流减压至12V，以供车辆的辅助设备、电子部件ECU作为电源使用。,4、MG ECU根据从动力管理控

11、制ECU(HV CPU)的信号控制变频器和增压转换器。,5、电子控制系统ECM电子控制系统是集中控制车辆中各种系统的电子装置，可称为汽车的大脑。油电混合动力系统采用ECU实时监控汽车各系统的运转情况和能量消耗情况，进行精密且高速的综合控制,五、高电压线束Prius普锐斯的高电压线束既要承受高电压、高电流，保证电机的供电与发电需要，同时还要确保安全。,Prius普锐斯的高电压线束除了向电机提供高压电以外，还得向空调系统的带马达的压缩机总成供电。,六、汽油发动机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。1、高膨胀比循环发动机进气门关闭时间延迟，使进气和排气损失减小缩小

12、燃烧室容积，以提高膨胀比，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。,2、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。运转部件的重量更轻；活塞环的张力更小；气门弹簧的反弹力更小。,3、采用VVT-i“智能可变配气正时系统”采用VVT-i，可根据行驶状况细微地调节进气阀的工作时间。可在各种旋转带进行高效燃烧，为提高输出功率，降低油耗作出贡献。气缸容积通过VVT-i是可以改变的。,七、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。发动机的电水泵能在发动机不运转的

13、时候提供稳定的加热性能，预热性能以及减少冷却损失进一步提高发动机工作效率。,八、电池及变频器冷却系统Pruis普锐斯电池及变频器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、MG2采用强制循环式水冷却，由电动水泵提供循环动力,电池及变频器冷却系统使用了带马达的HV水泵，水泵采用了高输出无电刷型的泵马达。,九、A/C 压缩机Pruis普锐斯在纯电力驱动时，由于发动机不工作，采用传统的空调系统会影响车辆舒适性，因些与普通车辆不同，Pruis普锐斯A/C系统使用一个由马达驱动的电子变频器压缩机，从而确保了汽车空调的正常运行。,Pruis普锐斯的空调A/C 压缩机的结构， A/C 变

14、频器产生3相交流电驱动马达。,活动三 丰田普锐斯混合动力系统的特点与工作原理丰田Prius普锐斯特点是低油耗、低尾气排放量、良好的加速、运行安静的传动系统。一、低油耗的工作原理Prius油电混合动力系统可分别使用电动机和发动机来行驶油耗与低一等级排量车体尺寸的车辆相当，功率却与高一等级车辆相当。与同等排量的车辆相比，其低油耗性能居世界最高水平。,一、低油耗的工作原理在启动及低速行驶时，Prius油电混合动力系统仅利用电动机的动力来行驶，因为这时发动机的效率不高；在一般行驶时发动机效率很高，发动机产生的动力不仅是车轮的驱动力，同时也用来发电带动电动机，并给HV蓄电池充电；在减速或制动时，TOYO

15、TA油电混合动力系统以车轮的旋转力驱动电动机发电，将能量回收到HV蓄电池中。,1、启动时充分利用电动机启动时的低速扭矩当汽车启动时，油电混合动力系统仅使用由HV蓄电池提供能量的电动机的动力启动，这时发动机并不运转。因为发动机不能在低旋转带输出大扭矩，而电动机可以灵敏、顺畅、高效地进行启动。,2、低速、中速行驶时由高效利用能量的电动机驱动行驶对于发动机而言，在低速中速带的效率并不理想，而另一面，电动机在低速-中速带性能优越。因此在用低速-中速行驶时，油电混合动力系统使用HV蓄电池的电力，驱动电动机行驶注意：当HV蓄电池的电量少时，利用发动机来带动发电机发电，为电动机提供动力。,3、一般行驶时低油

16、耗的驾驶、使用发动机作为主要动力源由发动机产生的动力直接驱动车轮，依照驾驶状况部分动力被分配给发电机，由发电机产生的动力用来驱动电动机和辅助发动机，利用发动机和电动机这一双重传动系统，发动机产生的动力以最小消耗被传向地面。注意：HV蓄电池的电量少时，发动机输出功率会被提高以加大发电量，来给HV蓄电池充电。,4、一般行驶时/剩余能量充电将剩余能量用于HV蓄电池充电，因为TOYOTA油电混合动力系统在高速运转时是采用发动机来驱动，而发动机有时会产生多余的能量。这时多余的能量由发电机转换成电力，用于储存在HV蓄电池中。,5、全速行驶时利用双动力来获得更高一级的加速在需要强劲加速力（如爬陡坡及超车）时

17、，HV蓄电池也提供电力，来加大电动机的驱动力。通过发动机和电动机双动力的结合使用，油电混合动力系统得以实现与高一级发动机同等水平的强劲而流畅的加速性能。,6、减速/能量再生时将减速时的能量回收到HV蓄电池中在踩制动器和松油门时，油电混合动力系统使车轮的旋转力带动电动机运转，将其作为发电机使用。减速时通常作为摩擦热散失掉的能量，在此被转换成电能，回收到HV蓄电池中进行再利用。,7、停车时动力系统全部停止在停车时，发动机、电动机、发电机全部自动停止运转。不会因怠速而浪费能量。注意：当HV蓄电池的充电量较低时，发动机将继续运转，以给HV蓄电池充电；另外有时因与空调开关连动，发动机会仍保持运转。,二、

18、低尾气排放的工作原理采用了三元催化剂和VVT-i，并改良了空燃比补偿装置、点火时间控制装置、燃料蒸发排放物控制装置及其它各种设备，从而有效地控制了有害气体的产生，并增强了尾气净化性能。Prius低尾气排放做到CO2减少为以往的45%，NOx、HC减少到一半以下,三、驾驶方便、动力强劲的工作原理1、驾驶方便（1）灵活控制电动机和发动机当驾驶员发出指令时，油电混合系统能迅速输出所需动力，其可以分析驾驶情况和行驶条件输出最佳驱动力（2）驱动辅助油电混合系统安装有智能驾驶操作系统，电动机利用传感器掌握驾驶情况，瞬间输出所需动力。（3）电动机TRC通过控制电动机驱动力减少轮胎打滑。当高精度旋转传感器检测

19、出轮胎即将空转时，电动机立即向驱动轴补充能量，以恢复驱动轴的动力。,（4）爬坡动力辅助爬坡时利用电动机补充驱动力，驾驶员无需进行油门加大操作，高精度旋转传感器检测出坡道的坡度和汽车总体重量，根据情况自动加大驱动力输出。（5）坡道启动控制利用电动机的驱动力防止汽车在斜坡上停止及启动时出现倒车现象。将制动器松开，汽车也不会倒退。高精度旋转传感器检测出车轮最细微的前进和后退，根据坡度和油门开度指示电动机输出所需的驱动力,2、强劲加速强劲加速的工作原理主要体现在以下几个方面：（1）理想的动力系统控制电动机在低速带产生大扭矩，发动机在高速带具有良好的输出功率。油电混合系统控制两种动力，使在低速和高速时都

20、能顺畅、平稳的加速。（2）扭矩分配系统控制油电混合系统的变速器可将发动机、发电机和电动机的转速及扭矩的分配通过电子方式进行无极调速。驾驶员无需操作离合器和变速器就可以实现平稳的加速和减速,五、超群的静谧性的工作原理 1、EV驱动模式油电混合动力系统在发动机工作效率欠佳的低速和中速段，仅靠电动机的驱动力来行驶，利用电力带动的电动机是非常安静的驱动力。如果发生以下情况，将自动解除EV驾驶模式HV蓄电池的充电状态在规定值以下车速在55km/h以上油门开度在规定值以上,2、Prius的静谧性技术通过EV驱动、适当配置消音器、以及在车身各处涂抹减振材料等方法来提高静谧性。消音材料配置在适当处以减少发动机

21、的噪音。在部分驾驶室前壁板、地板上涂抹减振材料，从而确保吸音性和遮音性。,六、混联式混合动力的工作原理普锐斯油电混合动力系统采用的是“混联式混合动力”。该系统组合 “串联式混合动力系统”以及 “并联式混合动力系统”，是一个综合双方优点的理想系统。还利用最尖端的技术开发并改良了驱动系统、发电系统和控制系统,混联式混合动力利用电动机和发动机这两个动力来驱动车轮，同时电动机在行驶当中还可以发电，可以一边行驶，一边给HV蓄电池充电。根据行驶条件的不同，可以仅靠电动机驱动力来行驶，或者利用发动机和电动机驱动行驶。基本结构由电动机、发动机、HV蓄电池、发电机、动力分离装置、电子控制单元(变压器、转换器)组成。,利用动力分离装置将发动机的动力分成两份，一部分用来直接驱动车轮，另一部分用来发电，给电动机供应电力和HV蓄电池充电。电动机擅长从低速带开始发挥威力，而发动机则在高速带大显身手。系统通过理想地控制二者，可在所有条件下提供高效率的行驶。,