当前,汽车工业面临着资源紧缺、能源紧张与环境污染等诸多挑战。发展新能源汽车,已经形成了广泛共识。而混合动力汽车因其低油耗、低排放、续航里程长等优势,越来、越受到人们的关注。因此,发展混合动力汽车是满足未来一段时期内油耗和排放法规的主流技术路线。
本文以2010年上市的凯美瑞双擎轿车为例,详细解析丰田混合动力系统(THS-II)相关构造、原理及控制策略。
一、混合动力系统(THS- II)基本工作模式
丰田混合动力系统(THS- II)构成原理如图1所示。
根据驾驶条件,丰田混合动力系统(THS-II)结合发动机、MGI(驱动电机/发电机)和MG2驱动电机/发电机)产生原动力。
车辆启动时,从HV蓄电池至MG2的电力提供驱动前轮的动力。发动机加速时,发动机通过行星齿轮驱动前轮时,还通过行星齿轮驱动MG1,以产生电力并向MG2供电,协助发动机提供动力输出。如果HV蓄电池需要充电,发动机通过行星齿轮驱动MG1旋转,以对HV蓄电池充电。同时,车辆在减速或制动时,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。
二、重要零件的主要构造原理与控制策略
(一)发动机总成
凯美瑞双擎搭载的是3AZ-FXE发动机,该发动机是1款直列式4缸2.4 L 16气门DOHC发动机。发动机匹配智能可变气门正时(V VT-i)系统、直接点火系统(DIS)和智能电子节气门控制系统(ETCS-i)。这些控制功能可以提高发动机性能、改善燃油经济性,并实现更清洁的排放。
(二)复合齿轮机构
复合齿轮机构是混合动力传动桥中非常重要的机构总成。它主要由电机减速行星齿轮和动力分配行星齿轮组成。每个行星齿圈与复合齿轮整合在一起。复合齿轮机构组成见图2,连接方式见表1。