2 丰田混合动力系统
    2．1系统组成
    1．系统概述
    丰田混合动力汽车的动力中枢是丰田混合动力系统（Toyotahybrid System，THS），它使用汽油机和电动机两种动力，通过串联与并联相结合的方式进行工作，达到了低排放的效果，如图14所示。新一代普锐斯装备了丰田公司开发的THS-11型油电混合动力系统，该系统将汽油发动机与电动机组合，在保证燃油经济性和环保性能的前提下，也实现了动力性，并具有舒畅的驾驶乐趣和良好的静谧性。

    丰田混合动力系统的主要部件在车上的位置如图15、图16所示。



    1）HV变速驱动桥
    丰田普锐斯混合动力车辆（HV）变速驱动桥由发电机（MG1）、电动机（MG2 ）和行星齿轮组组成。
   （1）发电机（MG1）通过发动机带动其旋转产生高压电，以驱动电动机（MG2 ）或为HV蓄电池充电。同时，它还可以作为启动机启动发动机。
   （2）电动机（MG2 ）由发电机（MGl ）或HV蓄电池的电能驱动，产生动力，驱动车辆行驶。制动期间或制动踏板未被踩下时，它产生电能为HB蓄电池再次充电（再生制动控制）。
   （3）行星齿轮组通过组合，以最佳的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机。
    2） HV蓄电池
    在起步、加速和上坡时，将电能提供给电动／发电机。
    3）变频器总成
    此设备用于将高压直流电（DC）（HV蓄电池）转换为交流电（AC）[发电机（MG1）和电动机（MG2） ]，反之亦然（AC转为DC）。包括增压转换器、DC/DC转换器和空调变频器。
   （1）增压转换器将HV蓄电池的最高电压从DC 201.6 V升压到DC 500 V，反之亦然（从DC 500 V降压DC 201.6 V）。
   （2） DC/DC转换器将最高电压从DC 201.6 V降压转换为DC 12 V，为车身电气组件供电以及为备用蓄电池再次充电（DC 12 V）。
   （3）空调变频器将HV蓄电池的额定电压DC 201.6 V转换为AC 201.6 V，为空调系统中的电动变频压缩机供电。
    4）HV ECU
    接收每个传感器及ECU（发动机ECU、蓄电池ECU、制动防滑控制ECU和 EPS ECU）的信息进行处理，根据这些信息计算所需的转矩和输出功率，并将计算结果发送给发动机ECU、变频器总成、蓄电池ECU和制动防滑控制ECU。
    5）发动机ECU
    根据接收的来自HV ECU的发动机目标转速和所需的发动机动力信息，启动ETCS-i智能电子节气门控制系统）。
    6）蓄电池ECU
    监控HV蓄电池的充放电状态。
    7）制动防滑控制ECU
    控制电动／发电机产生的再生制动并控制液压制动，使总制动力等于仅配备液压制动的传统车辆。同样，制动防滑控制$CU照常进行制动系统控制（带EBD的ABS，制动辅助和VSC+）。
    8）加速踏板位置传感器
    将加速踏板角度转换为电信号并输出到HV ECU。
    9）档位传感器
    将挡位转换为电信号并输出到HV ECU。
    10） SMR（系统主继电器）
    用来自HV ECU的信号连接或断开蓄电池和变频器总成间的高压电路。
    11）互锁开关（用于变频器盖和检修塞）
    确认变频器盖和检修塞均已安装到位。
    12）断路器传感器
    如果检测到车辆发生碰撞，立即切断高压电路。
    13）检修塞
    在检查或维修车辆时，要拆下此塞，以关闭HV蓄电池高压电路。
    2．各组件位置
    混合动力系统主要部件在车身上的布置如图15所示，在发动机舱中的元件布置如图16所示，在驾驶室内的部件位置如图17所示，HV电池上的部件布置如图18所示。



    3．控制电路
    控制电路如图19所示。



    4．主要部件介绍
    1）MG1和MG2
   （1）功用。
    MG1（1号发动机／发电机）和MG2（2号发动机／发电机）均为高效的交流永磁铁同步型电动机。在必要时，这些发电机作为辅助动力源为发动机提供辅助动力，使车辆达到优秀的动态性能，其中包括平稳地起步和加速，启动再生制动后，MG2将车辆动力转换为电能并储存在HV蓄电池中，MG1为HV蓄电池重新充电并为MG2供电，此外，通过改变发电机的转速调节发电量，MG1有效地控制变速驱动桥的连续可变变速器的功能。MG1同样作为启动机启动发动机。系统新增添了配备有水泵的MG1和MG2冷却系统，如图20所示，丰田新旧车型中MG 1、MG2的规格变化见表2、表3。





    系统图如图21所示。

   （2）永磁铁电动机。
    如图22所示，三相交流电经过定子线圈的三相绕组时，电动机内产生旋转磁场。通过以转子的旋转位置和转速控制旋转磁场，使转子中的永磁铁受到旋转磁场的吸引产生扭矩，产生的扭矩可用于电流相匹配的所有用途，通过改变交流电的频率可以控制电动机的转速。此外，通过对旋转磁场和转子磁铁的角度做适当地调整可以产生较大的扭矩和较高的转速。

    在THS-II系统中，MG1更加强劲的转子使可输出的最大转速范围从6500 r/min提升到10000 r/min，使充电能力得到了提高。通过优化结构，MG2转子内的永磁铁变为V型结构，使扭矩和输出功率增大，功率输出比旧款普锐斯提高了50%，在现有的低速和高速控制方法基础上，在MG2的中速范围内采用了新研制的调控系统。通过改进脉冲宽率调谐方法，中速范围内的输出功率提高了约30%。
   （3）转速传感器／解角传感器。
    该传感器结构紧凑、并具有很高的稳定性，可精确地检测到磁极位置，对有效控制MG1和MG2起到了非常重要的作用。
    如图23所示，传感器的定子包含3个线圈，输出线圈B和线圈C相位差90°。由于转子是椭圆的，定子和转子间的距离随转子的旋转发生变化。这样，交流电通过线圈A后，与传感器转子位置相对应的信号由线圈B和C产生。然后，从这些信号的差异中可检测到其绝对位置，此外，在单位时间内的位置变化量由HV ECU计算，使这个传感器起到转速传感器的作用。

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