丰田混合动力系统Ⅱ的研究.pdfVIP

丰田混合动力系统II研究 曹正策 张振宇 (武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070) 摘要：基于混联式混合动力系统的特点，丰田在早期Prius采用的混合动力系统的基础 上研发了新一代混合动力系统THSII。论文针对THSII，对其改进后的高压系统、再生制 动系统、发动机系统和转矩按需控制进行了论述，最后给出了THSII的综合参数。 关键词：混合动力系统； 再生制动； 燃油效率： 功率合成 一、前言 丰田(Toyota)是世界上第一家产业化和商业化混合动力电动车辆的公司，目前仍然 在中国投产。 2003年纽约汽车展上TMC总裁揭示了装备丰田混合动力系统THSII(ToyotaHybrid System 性的“混合动力协同驱动”理念。 二、丰田混合动力系统THS特点 THS II本质上是基于THS研究开发的，因而它具备了THS的基本特征。THSII依然采 用了由行星齿轮结构构成的功率合成装置的两电机(发电机和电动机各一台)和一发动 机形式的混联式混合动力系统。 THS混联式混合动力系统中，功率合成装置将发动机的功率 如图l所示，在Prius 连续可变的分配到车轮和发电机。该系统电动机可以按照串联式混合动力模式驱动车辆， 所以电动机的工作量要比并联式混合动力系统中的多。 由表l，混联式混合动力系统解决了串联式混合动力系统发动机发电，电动机驱动 的单一工作模式及整车驱动性能差和并联式混合动力系统电动机仅在加速时起辅助作用 的发动机效率低的弊端。 20 圭里望金垫查丕笙!!堕壅 表1 三种混合动力性能比较 泌 燃油经济性改进 驱动性能 怠速 能量回收 高效率运 总效率 加速性 持续功率 串联式 口 ☆ 口 口 △ △ 并联式 口 口 △ 口 口 △ 混联式 ☆ ☆ ☆ ☆ 口 口 ☆很好 口较好 △稍差 图l不同混合动力系统发动机、发电机工作比例 三、THS 11分析 THS II保留了THS的基本结构与工作模式，二者具有相同的混合动力系统工作原理， 所以论文中不再对该部分进行论述，而将重点放在THSII区别于前代系统的改进之处。 3．1TItSII系统构成 THSII主要零部件都是由丰田公司自主研发的。高压功率电路、电动机、发电机、再 生制动系统和电池都进行了重新设计，使得混合动力系统得以进一步发展。 如图2所示，THS 油机、一个具有1．5倍更大功率输出的永磁交流同步电动机、一个发电机、高性能的镍金 属混合电池、功率控制单元和功率合成装置。功率合成装置可以分配和联合传输发动机、 电动机和发电机的功率。功率控制单元新增了一个可以将电动机和发电机系统的电压提升 到500伏高压的高压功率电路。功率控制单元在高速下精确控制这些部件，使它们高效率 的协同工作。 3．2高压系统 3．2．1高压功率供给系统 P=U×I (1) xR (2) Q=，2 由公式(1)，P一定时，增大∥可以减小厶因而在HSII采用了一项新技术，即高 电压功率电路。如图3，在功率控制单元里使用的高电压功率电路，电动机和发电机的电 压已经由THS里的274V增加到THSII的最大500V。由公式(1)，电能可以以更小的电 流输入电动机，这样有助于效率的增加和保护电