电动汽车与LPG双燃料教程第五章详解.doc

丰田公司的混合动力系统THS II 第一节 混合动力系统THS II概述 2003年4月，丰田公司公开了新一代的混合动力系统THS II，其主要特点有3点。 第1点为追求世界上最先进的环境保护功能。这可以从3个方面来看，一是THS II在提高电动机与发电机效率的同时，不但大幅度地减少传动系统中的能量损失，而且发展到了对车辆全部能量实施最佳控制。 二是在发动机效率较低的场合下，将发动机完全停机，只靠电动机行驶；在发动机效率较高的条件下，在发电的同时行驶；此外，提高减速与制动时能量的回收量，通过对行车能量的输入输出控制来提高效率，降低油耗。 三是排放达到各国已实施的最严格的排放法规的要求。 第2点为行车方面的改进。利用将输出功率提高1.5倍，采用高性能电动机与1.5L发动机的相乘（不是叠加）效果，具有了2.0L以上发动机的加速性能，同时响应性好，无变速冲击。 第3点为采用了支持新系统的技术。在电源系统中，采用了新开发的升压电路，将蓄电池的电压升高到500V，利用高电压驱动电动机，发电机，不仅可以提高电动机的输出功率，抑制电力损耗，而且可以进一步发挥电动机永磁铁的效果；通过提高蓄电池的性能与发动机的改进，使整个系统面目一新。 一、新款混合动力系统THS II 新款混合动力系统THS II是以环保功能为出发点，按一个崭新的概念――混合动力同步驾驶（Hybrid Synergy Drive）加以开发，这一新概念进一步发展了过去对汽车本来魅力的要求，即“行车的乐趣”的要求。要实现“行车的乐趣”，最基本的是发动机要有优秀的动力性，过去的做法是：或者加大发动机的排气量，或者是进行增压提高输出功率与转矩。但由此而牵涉到油耗增加，难以实现与环保的兼容。新款THS II增大了电动机的输出功率，提高了它的传动效率，进而通过对发动机实施全部能量管理，突破了加速功能与油耗二者只能取一的框框，油耗与动力目标同时行以实现，发挥出相乘效果，如图1所示。 1、追求世界最高水平的低油耗与清洁排放 THS实现了将油耗降低到传统汽油发动机的约1/2，而THS II为基础，利用必威体育精装版开发的可变电压系统，提高电动机/发电机电源系统的电压，进一步发展到对整个汽车的能量进行控制（或者叫做管理），实现了划时代的高效率，由此而实现了世界最高水平的低油耗。此外，排放水平按照日本国内的认证制度，达到了“超低排放水平”。 2、行驶性能的提高 在提高发动机与发电机最高转速的同时，利用高电压化的电源系统与高性能的蓄电池供给较大的电力。通过将电动机的输出楞率提高1.5倍，利用电动机动力与发动机动力的相乘效果，提高了行驶的平顺性。 3、实现了混合动力同步驾驶 起步时依靠的是高输出功率的电动机，一般行车依靠的是提高了燃油效率的发动机与电动机的最佳控制，而强力加速时依靠的电动机与发动机的满功率。在各种行车状况下，发动机与电动机巧妙地配合，实现了平顺而有力的行驶，如图2所示。 在功率控制组件内部，除了将电动机及发电机的交流与混合车用蓄电池的直流进行变换（交流直流）的逆变器之外，新增加了可变电压系统，在此系统中设置了升压电路，它可以将电动机与发电机的电源电压升高到500V（最大值）。 图2 混合动力同步驾驶示意图 此外，在THS II中，设有对发动机/电动机/发电机的机械动力能够加以分配，集中与传递的动力分配器；能够使各部分高效调动作，完成精密而且高速控制的系统控制装置，由此可以大幅度地提高电动机的使用比率；在发动机效率较低的条件下实现油耗最佳状态的运转与发电。还要增加减速与制动时的能量回收等，通过提高电力的输入输出效率，实现了世界上最高水平的10－15工况最低油耗。 二、系统的构成 提高电源系统的电压，不仅增加了电动机的输出功率，而且使控制系统有了飞跃的提高；丰田公司独自开发的部件所构成的系统大大地提高了行驶效率。 1、面目―新的主要部件 THS II的主要部件为电源系统的电动机、发电机、蓄电池，开发这些部件使这一系统进一步得到发展。 系统的构成为：两个动力源――就用了高压缩比的高效率发动机和输出功率提高了1.5倍的永磁式交流同步电动机，由驱动电动机，发电机及动力分配机构组成的变速器，高性能的镍蓄电池及动力控制组件。 2、支撑THS II核心的新技术 1） 大输出功率与高效率的可变电压系统 由于THS II采用了新开发的可变电压系统，所以电动机/发电机的电源电压比过去提高了约2倍，达到了500V。根据功率P=UI这一公式可知，在提高电压之后，以较小的电流就可以向电动机供给较大的电力，从而实现大输出功率中效率，参见图3。 2） 增大了输出功率的电动机 THS II采用了性能有很大提高的高效率永磁式交流同步电动机