一、丰田混合动力系统-II(THS-II)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)技术,它结合了汽油发动机和电动机两种动力,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),该系统运用在凯美瑞和普锐斯等混合动力车型上。
2010款混合动力版凯美瑞使用丰田混合动力系统-11(THS-II)。该系统对3AZ-FXE发动机和P311混合动力传动桥(混合动力车辆传动桥总成)内的高转速、大功率电动机-发电机组(MG1和MG2)执行最佳协同控制。P311混合动力传动桥(混合动力车辆传动桥总成)提供了良好的传动性能。 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244.8V,以后简称为HV蓄电池)和可将系统工作电压升至最高电压(直流650V)的增压转换器组成的变压系统。
1.THS-II的优点 (1)优良的行驶性能 丰田混合动力系统-11(THS-II)采用了由可将工作电压升至最高电压(直流650V)的增压转换器组成的变压系统。可在高压下驱动电动机-发电机1(MG1)和电动机-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3AZ-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-输出控制,以实现良好的燃油经济性。THS-11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。
2.THS-II的特征 THS-II具有以下两个典型特征: ①THS-II采用了由可将系统工作电压升至最高电压(直流650V)的增压转换器和可将直流电转换为交流电的逆变器组成的变压系统,为MG1和MG2提供系统电压。 ②电机减速行星齿轮机构的目的是降低电机转速,用来使高转速、大功率的MG2最适合混合动力传动桥内的动力分配行星齿轮机构。
3.THS-II的组成
(2)无离合器系统 无离合器系统通过齿轮将前轮和MG2机械相连。变速杆位置传感器输出N位置信号,将逆变器(控制MG1和MG2)内所有功率晶体管关闭,以在空档位置切断原动力,。从而切断MG1和MG2操作,车轮处的原动力变为零。
混合动力
发动机、MG1和MG2由复合齿轮机构机械地连接在一起。复合齿轮机构由电机减速行星齿轮机构和动力分配行星齿轮机构组成。电机减速行星齿轮机构降低MG2的转速,动力分配行星齿轮机构将发动机的原动力分成两路:一路用来驱动车轮,另一路用来驱动MG1在电机减速行星齿轮机构中,太阳齿轮与MG2的输出轴耦合在一起,且行星齿轮架固定。此外,复合齿轮机构使用由2个行星齿圈、1个中间轴主动齿轮和1个驻车档齿轮集成在一起的复合齿轮机构。
混合动力车辆控制ECU根据加速踏板位置传感器提供的信号、车辆驾驶条件和蓄电池的充电状态(SOC)计算目标发动机转速和所需发动机原动力。根据这些计算结果,混合动力汽车控制ECU优化控制节气门。
4.THS-II基本工作原理
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。
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