为了提高电动机性能,新开发可变电压系统,将工作电压提高到630V,在体积不变的情况下,提高单位重量、单位容积的输出功率。同时,将发电机转速提高到10000r/min,大幅度提高中低转速下对电动机的供电能力;而在高速状态下,通过发动机的高转速和高输出功率,提高整个
混合动力系统的输出功率。
普锐斯
混合动力系统中,发电机/电动机MG1和MG2,按照不同工况,采用不同方式协同工作。
①起车
SOC(剩余电量)值小于60%时,MG1作为电动机使用,启动发动机工作。发动机工作后,带动MG1发电,为动力电池充电;MG2驱动车辆运行。
SOC值大于60%时,发动机带动MG1发电。启动或低速时,由MG2单独驱动汽车。
②加速
分全油门加速和部分油门加速情况进行。
全油门加速试验时,控制单元通过转换单元,使供给MG2的电流迅速增大,与发动机协同工作,拖动车辆加速;MG1也迅速拖动发动机到较高转速。
部分油门时,MG1一直作为发电机使用。
③匀速行驶
SOC低于60%时,发动机低速运转,且带动MG1为动力电池充电,再以高速运转驱动车轮;MG2作为发电机,为
蓄电池充电。
SOC高于60%时,视车速不同,决定发动机单独驱动、电动机单独驱动或两者同时做驱动;由发动机带动MG1发电。
④滑行
SOC值在60%以上和60%以下时情况相同,均为缓慢上升。发动机和MG1不工作,MG2作为发电机工作,为
蓄电池充电,输出转矩为负。
⑤倒车行驶
当汽车以倒挡行驶时,完全由MG2马区动,MG2反方向旋转。发动机不工作,MG1随动,但不发电。
如果HV-
ECU监测到如SOC状态(低于放电告警线)、
蓄电池温度、冷却液温度等状态值超出警报阈值,MG1瞬间进入启动状态,将发动机启动。发动机启动后,带动MG1转入发电机状态,为HV蓄电池充电。
3.动力祸合系统
如图2所示,普锐斯采用双排行星齿轮式机械动力藕合系统。发动机输出轴与行星架相连,发电机转子与太阳轮相连,电动机与齿圈相连。行星齿轮机构有2个自由度,太阳齿轮、行星齿轮以及齿轮圈均能以不同速度旋转,可高效地将发动机功率分为机械功率和电功率2部分。作为混联式
混合动力汽车,普锐斯THS-II综合了串联式和并联式
混合动力汽车的优点,与串联式相比,增加了机械动力的传递路线;与并联式相比,增加了电能的传输途径。
对于随车带有的多个车载动力源,根据运行工况的需求,动力藕合系统具有如下功能:
①动力合成功能
由于各个动力源的输出特性不同,在动力合成过程中各个动力源不能形成相互干涉,动力藕合系统必须能对多个动力源输出进行有效合成,满足动力性能和燃油经济性能的要求,使其都可以对外输出动力。
②动力分解功能
当SOC低于某一阂值(即有充电需求)时,必须对发动机的动力进行分解。一部分动力用于驱动车辆,另一部分动力输入到发电机/电动机MG1,用于发电。
③制动能量回收功能
为了尽可能提高能量利用效率,需要动力祸合系统对车辆的动能制动能量进行回收。
④控制发动机的负载祸合和转速
在高低速工况下,均能使发动机工作在经济区域,实现较高的燃油经济性能。
由于除发动机外,采用2个电动/发电机,结构复杂,控制难度大,成本高。但如今控制技术、制造技术和制作电子元器件的工艺水平飞速发展,实现性能更加优异的
混合动力电动汽车已经成为可能。
四、结束语
普锐斯在前2代的基础上,围绕节能环保宗旨,在ECU协调控制下,巧妙地将阿特金森发动机、大功率驱动电机和动力藕合技术相结合,使发动机等多个动力源多数情况下处于效率优良的工作状态,形成技术上的优势,真正地把普锐斯做成了绿色经典的环保汽车。
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