凯美瑞混合动力汽车技术说明

主题内容1.世界汽车发展状况2.围绕汽车的3个环境问题3.电动汽车产品开发布局4.混合动力系统介绍5.CAMRY混合动力轿车介绍世界汽车发展状况围绕汽车的环境问题城市环境地球环境尾气大气污染排放CO2消耗能源原油价格上涨=突破100美元/桶温室效应混合动力车在协助节省能源、保护地球环境方面举足轻重汽车与身边的环境当前的电动汽车产品开发布局纯电动汽车EV混合动力汽车HEV燃料电池汽车FCEV各种类型汽车的优点比较动力系统的选择混合动力系统介绍•混合动力系统的定义•混合动力汽车的历史•混合动力系统的分类HybridDrive混合动力系统的定义混合动力驱动（hybriddrive）、或者汽车用混合动力系统（hybridsystem）是指：•具有2种以上不同工作原理的原动机、•或者将其组合在一起并使其运行的系统。混合动力系统的目的是：•利用各个动力源各自的长处•发挥单一动力源所远远无法达到的各项性能。HybridDrive混合动力汽车的历史（1）HybridDrive混合动力汽车的历史（２）•70年代为了对应美国的muskie法和石油危机等问题，世界各国都进行了各种混合动力汽车实用化的探讨。•但是，随着发动机的技术革新和石油危机的缓和，此项技术的开发工作逐渐趋向缓慢。•近年来，混合动力汽车作为可以降低油耗以及排放的系统逐渐开始向着实用化的方向发展，普及以混合动力汽车为中心的工作渐渐开展起来。HybridDrive混合动力系统的分类•按原动机的种类进行分类•按构成要素进行分类•按动力传输方式分类•按能源供给方式进行分类HybridDrive按原动机的种类进行分类1.内燃机和其他原动机的组合例如）汽油发动机＋电动马达等2.不使用内燃机的组合例１）电动汽车＋燃料电池例２）燃料电池车＋电池系统例３）电动汽车＋集电杆式外部充电等HybridDrive按构成要素进行分类•混合动力系统的主要目的是降低油耗，减少排放。•构成要素要求具有「发动机运转区域的优化」和「能源的再生・存储・再利用」功能。HybridDrive按动力传输方式分类A.串联式混合动力系统B.并联式混合动力系统C.混联式混合动力系统HybridDrive串联式混合动力系统•发动机驱动发电机，电机用发电机产生的电力驱动车轮。•发动机和马达几乎是一样地工作的。HybridDrive并联式混合动力系统•这种发动机和马达共同驱动车轮的方式，可以根据状况不同选择使用这两种驱动力。•动力的通道是平行的，所以称为并联混合动力系统。HybridDrive混联式混合动力系统•在混联式混合动力下，动力分割机构将发动机动力分割，一方面用于直接驱动车轮，一方面用于发电，使用率可以自如操控。•此组合可以将串联混合动力和并联混合动力各自的优点最大限度地发挥出来。HybridDrive按动力传输方式分类的比较HybridDrive按能源供给方式进行分类需要外部充电的新型混合动力汽车HybridDriveCAMRY混合动力轿车介绍一、运行示意图二、主要部件布置图三、驾驶者与环境双受益四、THSⅡ系统图五、车载能源系统六、驱动系统七、控制系统八、典型的车辆运行条件HybridCAMRY一、运行示意图技术开发方案HybridCAMRY一、运行示意图开发实绩－功率优异的原因分析HybridCAMRY+-能量蓄电池强力加速电力+汽油电力+汽油一般行驶发动机停止行驶所需要的能量１２３４（以最高功率运转）发动机输出5４提供不足部分的能量储存剩余能量静止发动机停止起动电力制动充电回收制动能量二、主要部件布置图搭载丰田汽车公司新开发的“THSⅡ”丰田二代油电混合动力系统HybridCAMRY三、驾驶者与环境双受益汽油车（L4）HV约15%功率（kw）汽油车（L4)HV约30%CO2排放量汽油车（L4）HV油耗(L/100km)约30%•内燃机和电动机两种动力源相互取长补短以达到高效的驱动性能，使驾驶者充分感受“驾驶的乐趣”•与同排量的汽油车相比，油耗和CO2排放量均减少了约30％，最大功率却提高了15％。HybridCAMRY四、THSⅡ系统图•车载能源系统：HV蓄电池组+转换器总成•驱动系统：发动机+混合动力变速器•控制系统HybridCAMRY五、车载能源系统HV蓄电池组HV蓄电池根据车辆行驶条件为MG1和MG2供电。根据充电状况和车辆行驶情况，由MG1和MG2对其进行充电。DC/DC转换器将电压从最大DC244.8V降至DC12V，为车身电气件供电并对辅助电池组充电（DC12V）。电池智能单元监测HV蓄电池的状态并将结果传至THSECU。检修栓车辆检修或维护时拔出，HV蓄电池的高压电路随之断开。转换器总成在高压直流电（HV蓄电池）和交流电（MG1和MG2）之间双向转换。升压器在蓄电池电压DC244.8V和最大电压DC650V之间进行双向转换。MGECU根据THSECU的指令控制逆变器和升压器，驱动MG1或MG2或使MG1或MG2发电。HybridCAMRY5.1.HV蓄电池组类型密封式镍氢蓄电池蓄电池单元数量204单元（6单元×34模块）蓄电池单元类型镀镍板金属容器型额定电压244.8VHybridCAMRY5.2.转换器总成•升压器将系统工作电压提升至最高DC650V；•逆变器将直流电转换为交流电，用于高压驱动MG1和MG2，结合小电流供电可减少电损失，使得MG1和MG2高速运转，输出大功率。HybridCAMRY六、驱动系统•混合动力驱动系统由一台高效率发动机和一个卓越传动性能的混合动力变速器达到最佳的配合。项目概述混合动力变速器MG1(一号电机发电机)MG1由发动机驱动产生高压电，为MG2供电或为HV蓄电池充电。同时MG1具有发动机起动机的功能。MG1优化动力分割行星齿轮组的传动比，使其更适应车辆的行驶条件。MG2(二号电机发电机)由MG1或HV蓄电池的电能驱动，并对前轮产生驱动力。制动时或加速踏板松开时，MG2开始发电为HV蓄电池充电（再生制动器控制）。复合齿轮单元动力分割行星齿轮适当分配发动机的动力，像电动机那样直接驱动车辆。电动机降速行星齿轮电动机降速行星齿轮位于MG2和动力分割行星齿轮之间，根据行星齿轮的特点降低MG2的转速以增大扭矩。HybridCAMRY6.1.MG1和MG2•作为附加动力源，MG1和MG2为发动机提供所需的助力，电动机用于使车辆获得最佳动态特性，包括平缓起动和加速。•当再生制动被激活时，MG2（2号电机发电机）将车辆的动能转换为电能，并储存在HV蓄电池中。HybridCAMRY6.2.混合动力变速器HybridCAMRY七、控制系统项目概述THSECU对THSII进行全面控制。接收来自各个传感器和ECU（电池智能单元、制动控制ECU和供电系统ECU）的信息，THSECU计算出所需扭矩和输出功率，并将计算结果输送给转换器总成和防滑控制ECU。根据发动机目标转速和车辆所需动力，激活ETCS-i（智能电子节气门控制系统）。监测HV蓄电池的充电条件。控制HV蓄电池和DC/DC转换器的冷却风扇。控制DC/DC转换器。防滑控制ECU车辆制动时计算出控制需求的再生制动力，并将数据传送至THSECU。运行TRAC或VSC时，计算出控制需求动力并传送至THSECU。HybridCAMRY七、控制系统•系统控制线路图HybridCAMRY八、典型的车辆运行条件（A）：READY指示灯亮（B）：用MG2启动（C）：MG2和发动机共同驱动（D）：低负载及定速巡航阶段（E）：节气门全开的加速阶段（F）：减速行驶阶段（G）：倒车阶段HybridCAMRY7.1.启动HybridCAMRY7.2.MG2和发动机共同驱动•用MG2单独行驶时，如果驱动扭矩的需求增加，则MG1被开动，以启动发动机。另外，由THSECU监测的如SOC状况、电池温度、发动机冷却液温度或电负载情况等任何条件的数据如果偏离正常值时，MG1也被开动以启动发动机。HybridCAMRY7.3.低负载和定速巡航阶段•车辆在低负载和定速巡航阶段，发动机的动力通过行星齿轮传递。一部分动力直接输出，剩余动力通过MG1发电。通过逆变器的电气通道，电能输送给MG2，经MG2输出动力。如果HV蓄电池的SOC状态低，则由发动机带动MG1进行充电。HybridCAMRY7.4.节气门全开的加速阶段•当车辆的行驶条件从低负载巡航转换为节气门全开加速时，系统用HV蓄电池带动MG2进行动力补充。HybridCAMRY7.5.减速行驶过程•当变速杆处在D位置车辆减速时，发动机关闭且动力为零。此时车轮驱动MG2，使MG2作为发电动机工作，给HV蓄电池充电。HybridCAMRY7.6.倒车过程中•倒车时，所需动力由MG2提供。此时，MG2反向旋转，发动机保持停止状态，而MG1正常方向旋转，不产生任何电能。•在倒车过程中，当SOC状况、蓄电池温度、发动机冷却液温度和电气负载中任何一个达到规定值时，发动机将会启动。下图描述了发动机不运行时的情况。HybridCAMRY