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透视丰田第二代普锐斯混合动力汽车技术


《装备制造技术》 2010 年第 2 期 !" !!!!!" 新产品新技术 !"

生产的混合动力车。2000 年丰田在美国推出第一代 PRIUS 普 锐斯, 年之后, 3 通过大力改善第一代 PRIUS 普锐斯中的一些 部件缺陷,这些改善主要是针对 HV 蓄电池、电动机和变压 器, 推出了第二代普锐斯。2006 年 1 月, 第

二代普锐斯在中国 正式上市。 新一代 TOYOTA 油电混合动力系统 (THS-II 采用的是 ) “混联式” 混合动力系统, 该系统拥有 “串联式” 混合动力系统 “并联式” 混合动力系统双方的优点, 在性能上得到了全面 及 提升。



(THS-II ,性能上得到了全面提升,它的核心 HSD ) (Hybrid Synergy Drive 混合动力协同驱动, ) 大大地提高了发动机和电 环保性能和平滑强劲的行驶性能。 其车 动机动力的协同效应、 辆参数如下表。
表1
长×宽×高 轴距 mm mm

综合油耗 (综 ) 合工况法) L /(100km 排放标 发动机型 号/式

排气量 发动机最大 功率

发动机最大 N m/(r/min) · 扭矩

收稿日期: 2009-11-27 作者简介: 涂超群 (1980— , 湖南浏阳人, ) 男, 技师, 工学学士, 研究方向: 新能源汽车。

!!!!!"
中图分类号: 46 U
1NZ-FXE mL kW/ (r/min)

透视丰田第二代普锐斯混合动力汽车技术
涂超群, 马丽琼
(广州南洋理工职业学院, 广东 广州 510980 )
摘 要: 介绍丰田第二代普锐斯混合动力汽车整车性能参数, 采用的新一代油电混合动力系统 (THS-II 以及其他大量的新技术 。 ) 关键词 : 油电混合动力系统; 混联式; 电动变频空调; 驾驶模式 EV 文献标识码: B 文章编号: 1672-545X (2010) 02-0141-02

1997 年 “第一代 PRIUS 普锐斯” 面市, 是世界上首次批量



T O Y O T A 油电混合动力系统

图 1 第二代普锐斯 图2 TO Y O TA 油电混合动力系统 (TH S -I) I

第二代普锐斯概况
PRIUS 普锐斯Ⅱ采用新一代 TOYOTA 油电混合动力系统

“混联式” 混合动力系统由电动机、 发动机、 蓄电池、 HV 发 电机、 动力分离装置、 动力控制单元组成。动力分离装置的作 用是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。 混联式可根据行驶条件的不同,仅靠电动机的驱动力来 行驶, 或者利用发动机和电动机驱动行驶。还安装有发电机, 可以通过发电机和电动机实现内部充电和放电,完全不需要 外部充电。 2. 适应驾驶模式 1
电子控制式无 极变速 永磁型 kW/(r/min) · N m/(r/min) kW/ (车速 km/h) · N m /(车速 km/h) 同步交流电动机 50/1200~1540 400/0~1200

P R I S 普锐斯Ⅱ车辆参数表 U
4450×1725×1510 变速箱型式 2700 4.7 国Ⅳ 4 缸直列顶置双凸 轮轴电喷 16 气门 (VT-i) 1497 电动机型式 电动机最大 功率 电动机最大 扭矩 油电混合 动力系统 最大功率 油电混合 动力系统 最大扭矩 蓄电池型式 蓄电池容量 Ah

TOYOTA 油电混合动力系统中, 电动机, 发动机在车辆各 种状态中, 采用不同的方式协同工作, 适应各种驾驶模式: (1 )启动 / 低速行驶时, 主要依靠电动机驱动, 通过 HV 蓄电池的电力驱动电动机行驶。 (2 )正常行驶时, 系统将根据行驶中的状况决定驱动模 式, 或单独使用电动机, 或电动机和发动机共同驱动。由电脑 控制的动力分离装置和动力控制单元,使燃料消耗始终保持 在较低的水平。 (3 )急加速 / 上坡时, 需要较高的动力输出时, 动力控制 单元会将电池电压升至 500 V,给电动机提供更大的驱动力, 由此 HV 蓄电池、 电动机、 发动机协同工作, 实现强劲加速。 (4 )减速 / 制动时, 减速、 制动和下坡时, 电动机将作为发 电机使用。把损耗的动能转换成电能, 贮存在蓄电池中。这对

82/85 以上

478/22 以下 密封 Ni-MH (镍氢电池) 6.5/3h

57/5000 115/4000

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Equipment Manufactring Technology No.2 ,2010 减速的市内行驶尤其适用。 频繁加、 (5 )停车时, 发动机、 电动机自动停止运转。 避免怠速运转 造成无谓的油耗, 更不排放 CO2 等污染物。 2. 环保性能和优越的动力性能 2 新一代 TOYOTA 油电混合动力系统,不仅具有更高的经 济性能, 并且兼具卓越的环保性能和优越的动力性能: (1 )进一步改良的能源管理控制系统, 显著地提高了燃油 空气动力性的提高、 自动 效率, 而制动能源再生系统的改进、 变频空调的采用, 以及车身和悬架的轻量化设计等, PRIUS 使 普锐斯具有无可比拟的低耗油量。 (2 )通过采用三元催化剂、 VVT-i 技术、 点火时间控制装 置、 燃料蒸发排放物控制装置等设备, 有效地控制了有害气体 的产生, 增强了尾气净化性能。CO2 的排放量仅为同等级别汽 油车的 50 %。 (3 )为了提高电动机的性能, 新开发了可变电压系统, 将 工作电压提高至 500 V。同时, 将发电机的最大转数提高至 10 000 r/min, 大幅提高了中低速状态下对电动机的供电能力; 而在高速领域, 通过发动机的高转速和高输出功率, 实现了整 个混合动力系统的高输出功率。由此, 实现了优越的起步、 加 速性能。 (4 在 HSD(混 合 动 力 协 同 驱 动)概 念 下 开 发 出 的 ) THS-II, 对发动机动力和电动机动力的协同作用, 进行了一系 列技术改进, 在急加速或上坡时, 发动机和电动机及蓄电池通 力合作, 实现更强劲有力的行驶。 世界首次运用在电动车以外的车型,采用以混合动力系 统电池为电源的变频控制电动压缩机,即使发动机处于停止 的状态,空调也能有效地持续工作,提供更加宜人的驾乘环 境。 同时还装备有湿度感应器, 可实现更加舒适的湿度控制和 更细微的温度调节, 同时节省了燃料。 随高电压带来的大幅供电, 在维持体积不变的情况下, 最高输 出功率由 33 kW 上升到 50 kW。 单位重量、 单位容积的输出功 率, 已经达到世界最高级水平。



车辆稳定性控制系统 -V S C) (S
S-VSC 是世界首创的与 EPS* 电动助力转向协调, 控制转

向扭矩辅助量的安全预防结构。当紧急制动、 转向过度、 转向 不足时, 车辆传感器探测到车辆发生侧滑, 会对 4 个车轮的制 动力以及发动机的输出功率进行自动控制,以实现优异的稳 定性和操控性。



电动变频空调



E V 驾驶模式

深夜或清晨进入小区, 需安静驾驶或想控制尾气排放时, 您只需按下 EV 驾驶模式按钮, 汽车即进入只用电动机行驶的 约可行使 1 km 左 模式。在车速保持 55 km / h 以下的状态时, 右。 行驶距离会根据电池组充电情况而发生变化, 当剩余电量 在一半以下或温度在 0 ℃以下、 45℃以上时,不能使用 EV 驾 驶模式; 驾驶模式根据踩踏加速踏板的深浅度、 EV 车速、 路况 等, 可能会发生自动解除的情况。



无级变速系统
变速系统由动力分离装置、 发电机、 电动机、 减速装置等

构成。 通过无阶段地改变发动机转数、 发电机及电动机转数实 减速和后退。同时, THS-II 通过在混合动力用变速箱 现加速、 内使用滚珠轴承, 低摩擦机油等, 使摩擦损耗减少 30 %。



结束语
PRIUS 普锐斯Ⅱ采用了新一代的油电混合动力系统和最



1. V V T -i发动机 5L
PRIUS 普锐斯配备的混合动力专用高效 1.5 L 发动机, 采

新科技设备, 以及在第一代普锐斯基础上的大量改进, 将节能 环保做到了极致, 同时具有优越的动力性和安全性能, 是一部 极具驾驶乐趣、 绿色环保的经典汽车。
参考文献: [1] 张金柱.混合动力汽车结构、 原理与维修[M]. 北京: 化学工业出版 社, 2008. 混合动力电动汽车和燃料电池 [2] 美) ( 爱塞尼, 现代电动汽车、 等. —基本原理、 理论和设计[M]. 倪光正, 倪培宏, 熊素铭译. 北 车—— 京: 机械工业出版社, 2008. [3] 王 博. 一汽丰田普锐斯[N]. 中国汽车报, 2009-09-20 ) (3 .

用高热效高膨胀比循环的代表性系统— “艾金森循环”系统。 这一发动机通过延时关闭吸气阀门,可以在不提高实际压缩 比的情况下, 提高膨胀比, 从而把爆炸能量完全吸收, 实现了 热效的最大化。



电动机
高效同步交流永磁式电动机的性能, 有了进一步提高, 伴

P erspectve on tToyot P ri Ihybri vehi e t i a usI d cl echnol ogy
TU Chao-qun, Li-qiong MA (Guangzhou Nanyang Vocational College of Science and Technology, Guangzhou 510980, China ) A bst : ract Introduced Toyota Prius II hybrid car vehicle performance parameters, next-generation hybrid system (THS-II) and a large number of new technologies. K ey w ords: hybrid power systems; hybrid synergy; electric inverter air conditioner; driving mode EV

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