混合动力与电动汽车(32)

蜂鸣器音量 倒档 档位指示灯 故障指示灯 升档 降档 空档 前进档 手动换档模式
低速档
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伊顿混合动力系统主要部件
混合动力驱动单元（HDU）
电动选换档机构
变速箱本体
离合器
ECA
11
电机/发电机
HCM/TECU
系统理论-其它选择模式
手动模式(Manual)
• 默认2档起步，需要时也可以手动选择到1档起步 • 驾驶员可以按向上向下箭头实现升档降档 • 变速器会自动升档以防止发动机和电机过速，或自动降档以防 止发动机熄火。
MG1的电流用于 向MG2供电 功率分流装置 主动轮 最终传动 传动功率 全油门加速 电力 电池 为了达到最大加速度，高 压电池也能提供电流给 MG2
逆变器
输出功率。
也 能 把 MG2 用 作 发 电
机把它的功率输送给
MG1 （ 这 时 它 是 电 动 机）。
丰田/雷克萨斯Biblioteka Baidu率分流系统
全油门加速和高 速巡航 此表显示MG1作 为电动机使用。 这提高了ICE的
第三章 混合动力系统基础
3.1 混合动力变速器
一、行星齿轮机构 二、通用混合动力自动变速器（AT）
三、无级变速器（带轮CVT） 四、无级变速器（功率分流CVT) 五、伊顿混合动力系统（AMT）
丰田/雷克萨斯功率分流系统
逆变器 功率分流装置 高压电池
发动机
减速齿轮
机械功率路径 电路径
丰田/雷克萨斯功率分流系统
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伊顿混合动力系统主要部件
逆变器
•安装在整车上 •与电池包及逆变器连接 •按混合动力控制单元指令， 实时监控整个高压系统 •把电池包的高压直流电转换 成高压交流电，传输给电机 •把发电机的高压交流电转换 成高压直流电，输送给电池 包充电
交流高压接口
冷却液接口 (2个) 低压数据接口 (56针)
直流高压接口
列线图
它体现各元件之
间的速度关系。
发动机停止（ 0RPM）时，MG2 向前转动（+）， 导致MG1向后转
发动机 太阳齿轮 行星齿 轮架 环形齿轮
动（-）。
丰田/雷克萨斯功率分流系统
正常驾驶
需要更高的车速时，必须启动ICE，这样其输出功率能
和MG2的输出功率结合起来。由于汽车向前行驶，所以 环形齿轮也已经顺时针转动。 因为行星齿轮架（与ICE连接）静止不动，太阳齿轮（ 由MG1驱动）用于驱动行星齿轮架顺时针转动，从而启 动ICE。 高压电池的电流直接通过逆变器，使MG1起动机的作用
低速分离 高速结合
充电
电池组
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伊顿混合动力系统的辅助系统－冷却系统
混合动力系统专用散热器
水流方向
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一个行星齿轮组由三个主要部件构成：环形齿轮、行星 齿轮架和太阳齿轮。

功率分流驱动桥内的大电动机/发电机（MG2）直接与驱
动桥的最终传动连接，通过它与太阳齿轮连接。ICE与行
星齿轮架连接，小电动机/发电机（MG1）与太阳齿轮连
接。

行星环形齿轮总是与车轮的转动方向一样，其速度与车 速成正比。如果环形齿轮不转动，汽车也不移动。

扭矩分流行星齿轮组也适用相同的原理。如果太阳齿轮
静止不动，它仍收到ICE扭矩的28%，但是ICE的所有功
率通过环形齿轮传输给了主动轮。
丰田/雷克萨斯功率分流系统
汽车停止时 汽车传动系统什么也
电池
不会发生。ICE关闭
，两个电动机/发电 机也关闭。车内的电 路使用辅助电池的电 能，但是传动系统本 身无自动力。
速度，让它产生
更大的输出功率 。
太阳齿轮 行星齿轮架 环形齿轮
丰田/雷克萨斯功率分流系统

什么是能量再循环？
丰田混合动力系统中，MG2是主牵引电动机。汽车只靠电
池供电运行时，MG2就是驱动汽车的电动机。很多情况下 是MG2生成扭矩与ICE一起驱动汽车行驶。

有时MG2也起发电机的作用。再生制动过程中，MG2产生 电流给电池充电。
MG1的电流用于 向MG2供电
行。
丰田/雷克萨斯功率分流系统
特定情况下
，MG2作为 发电机，给 MG1输送功 率时，混合
逆变器
电池
动力系统的
效 率最高。
功率分流装置 主动轮 最终传动 传动功率 能量再循环 电力
丰田/雷克萨斯功率分流系统
减速和制动

由于汽车正在减速，MG2起发电机的作用。 MG2把汽车的动能（运动的能）转化成电能。 ICE和MG1关闭，MG2的电流发送到逆变器，然后用于给
低速模式(Low)
• 默认2档起步 • 低速模式下变速器会调整换档点以获得更好的动力性自动换档
空档(N)
当停车后，按下空挡按钮使变速器置于空档，然后拉手刹。
27
混合动力系统的运行模式
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混合动力系统运行模式
发动机启动模式
发动机
自动离合器
发动机 启动扭矩
电动机
AutoShift (AMT)
空档 位置
电池组
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混合动力系统运行模式
柴油机单独驱动模式
发动机 自动离合器 发动机 扭矩 发电机 发动机 扭矩 AutoShift (AMT) 驱动扭矩
接合
充电模式（选择）
电池组
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混合动力系统运行模式
再生制动模式
发动机 自动离合器 发动机 扭矩 发电机 再生制 动扭矩 AutoShift (AMT) 惯性扭矩
MG1生成的功率要么发送给
太阳齿轮
发动机
行星齿轮架
环形齿轮
了MG2帮助驱动汽车行驶，要
么用于给高压电池充电。
正常行驶时，MG2向前转动 （+），MG1向后转动（-）
丰田/雷克萨斯功率分流系统
全油门加速和高速巡航
由于需要更大的加速 度 ， MG1 的 功 率 与 高 压电池的功率合起来 使 MG2 处 生 成 更 大 的
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伊顿混合动力系统主要部件
操作面板(PBSC) •驾驶员操作界面 •可通过故障灯闪烁警示驾驶员系 统有故障 •与TECU连接
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伊顿混合动力系统主要部件
操作面板(PBSC)的功能
R 倒档 选择倒档时，车辆必须停稳 N 空挡 前进档，采用最佳的自动换档 D 模式 Low 低速档，当坡度大于10%（上坡或下坡） 时选用。此种模式下会调整换档点以实现 最佳的爬坡性能和发动机制动性能 MANUAL 手动换档模式，可以让驾驶员保持当前档 位或使用升档/降档按钮选择合适的档位。 驾驶员可以在任何时候选择这种模式，比 如起步，过铁轨，爬陡坡等 升档/降档 按钮 在手动模式时使用，可以实现升 档或降档。 故障指示灯 闪烁时提醒驾驶员混合动力系统发生了故 障。

但是除再生制动外，把MG2用作发电机，MG1用作驱动电
动机帮助调整ICE的RPM，这样系统的效率更高，丰田把这 个叫做能量再循环。
丰田/雷克萨斯功率分流系统
正常的能量
流动过程中 ， MG1 是 电 动机提供能 量 让 MG2 运
功率分流装置 主动轮 最终传动 传动功率 正常能量流 电力 逆变器 电池
•锰基锂离子动力电池 •高压340V，4块电池组，两 两串连后并联,每块电池组由 48个电池单元构成 •包括：电池外壳、高压电池 组、电池控制单元、高压继 电器、维修开关、冷却风扇 等
继电器及控制单元
冷却风扇 2个动力电池组 维修开关 高压直流接口 连接逆变器
先进的锰基锂离子动力电池 ---- 功率高, 效率高, 重量轻, 高安全性的智能型电池！
接合
放电模式
电池组
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混合动力系统运行模式
电动机驱动模式
发动机
自动离合器
电动机
电动机 扭矩
AutoShift (AMT)
驱动 扭矩
怠速
分开
放电
电池组
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混合动力系统运行模式
联合驱动模式 ----电机助力
发动机 自动离合器
发动机 扭矩
电动机
混合扭矩
AutoShift (AMT)
驱动扭矩
接合
放电模式
保持不变，因为该百分比由行星环形齿轮和太阳齿轮
的齿数决定。
丰田/雷克萨斯功率分流系统

用于丰田混合动力系统
（THS）的齿轮组的齿 数是其环形齿轮齿数的 2.6倍，因为它还有太阳 齿轮的齿数。
功率分流装置

这表示ICE（与行星齿
轮架连接）会发送72% 扭矩给环形齿轮（主动 轮），28%扭矩给太阳 齿轮（MG1）。
，并按顺时针转动，并转动ICE使其转速达到1000RPM
，从而启动ICE。
丰田/雷克萨斯功率分流系统
为了启动ICE，MG1（太阳）充当发动机顺时针（CW）
转动,导致行星齿轮架（与ICE连接）也CW转动。
丰田/雷克萨斯功率分流系统
正常驾驶
ICE正在运行，
它的一部分扭 矩用于驱动 MG1。MG1发 的电用于向
功率分流装置
电池
必要时MG1的电流用于给 高压电池充电
逆变器
MG1的电流用于向 MG2供电
主动轮
MG2供电或者
给高压电池充 电。
最终传动 传动功率
正常行驶
丰田/雷克萨斯功率分流系统
一旦ICE启动，MG1就像发
电机一样运转，但是逆时针 转动。
ICE的输出功率被分配或者
“拆分”给主动轮（环形齿 轮）和MG1（太阳齿轮）。
最终传动 汽车停止 功率分 流装置
逆变器
主动轮
丰田/雷克萨斯功率分流系统
低加速度 汽车以低加速度低 速行驶时，它只由 MG2单独驱动。这
电池
逆变器
是因为低车速时电
动机比ICE的效率更 高。高压电池内的 电路通过逆变器后
最终传动 功率分 流装置 主动轮
发送至MG2驱动汽
传动功率
电力
车行驶。
丰田/雷克萨斯功率分流系统
最终传动 传动功率 能量再循环 电力 功率分流装置
MG2的极性被逆转导 致它向后转动 主动轮
部件被关闭。
伊顿混合动力系统示意图
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伊顿混合动力系统主要部件
电池包(PEC)
混合动力驱动单元（HDU） 逆变器
（电机控制 器）
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操作面板 (PBSC)
*高压线及传感器未图示
伊顿混合动力系统主要部件
电池包(PEC)
环形齿轮与 MG2 和 主 动 轮 连接
太阳齿轮 与 MG1 连 接
行星齿轮架与 ICE连接
丰田/雷克萨斯功率分流系统

扭矩分摊百分比一般一样，功率分摊百分比随各个部件
的RPM不同而变化。

功率是做功的速度，是扭矩和RPM的一个函数。如果有 扭矩作用在轴上，但是轴速仍是零RPM，那么没有做功 ，轴没有传输任何功率。
高压电池充电。
丰田/雷克萨斯功率分流系统
减速和制动
MG2充当发电 机给高压电池 充电。
逆变器
电池
功率分流装置
主动轮
最终传动 传动功率 能量再循环 电力
丰田/雷克萨斯功率分流系统
倒车挡 如果选择了倒车挡 ，高压电池的电 发送到逆变器，
电池
逆变器
然后在发送给
MG2。MG2反向 转动让车向后运 动，但是这是传 动系统内的其它
丰田/雷克萨斯功率分流系统
丰田/雷克萨斯功率分流系统

之所以叫功率分流装置是因为（与行星齿轮架相连的
）ICE把输出扭矩拆分输送给太阳齿轮（MG1）和环
形齿轮（MG2和主动轮）。

行星齿轮组的齿轮比导致ICE发送72%扭矩给环形齿 轮，其余28%扭矩发送给太阳齿轮。

不考虑驱动器的工作模式的情况下，扭矩分摊百分比