丰田混合动力汽车THS_系统结构原理_一_
丰田混合动力系统THS的主要部件电机与电池
----THS的主要部件电机、变频器与电池
主讲：韦峰
THS的主要部件电机、变频器与电池
THSⅡ
THS系统框图
P(档换r位档iu传, s选感系择器) 统框图
加速踏板位置 传感器
发动机 制动执行器
车速传感 器
发动机 ECU (ECM)
防滑控制 ECU
DLC3
混合驱动桥
分解器型速度传感 器 (MG2)
Arms 最大转速 冷却系统
’04 PRIUS 同步交流电动机 发电机, 发动机的起动
机 AC 500
37.8 (51) / 9500
45 (4.58) / 0 – 6000
75 10,000 rpm
水冷
MG2
类型 功能
项目
’04 PRIUS 同步交流电动机
发电、驱动车轮
额定电压
V
最大输出功率 kW (PS) / rpm
椭圆型转子与MG的永磁转子相 连接，同步转动。椭圆型转子 外圆曲线代表着永磁转子磁极 位置。定子包括1个励磁线圈和 2个检测线圈，2个检测线圈S和 C轴线在空间坐标上正交，HV ECU按预定频率的交流电流输 入励磁线圈A，随着椭圆型转 子的旋转，转子和定子间的间 隙发生变化，就会在检测线圈S 和C上感应出相位差90°正弦、 余弦感 应电流，HV ECU根据 检测线圈S和C感应电流的波形 相位和幅值，以及波形的脉冲 次数，计算出MG1和MG2永磁 转子的磁极位置和转速值信号， 作为HV ECU对电机MG1、 MG2矢量控制的基础信号。
转子采用稀土永磁材料作 为永磁铁，安装在转子铁 芯内部（内埋式永磁转 子）。
转子内的永磁铁为“V”形， 有效集中了磁通量，提高 电机的扭矩。
丰田第二代混合动力系统_THS_
丰田第二代混合动力系统(THS Ⅱ)张金柱(黑龙江工程学院汽车系,黑龙江哈尔滨150050)摘要:丰田公司生产的prius 轿车是世界上第一款大批量生产的混合动力汽车。
介绍该车所用丰田第二代混合动力系统(THS Ⅱ)的结构、原理和特点。
关键词:丰田;混合动力系统;结构中图分类号:TK 411 文献标识码:A 文章编号:1000-6494(2005)03-0006-04Second G eneration of Toyota H ybrid System (TH S Ⅱ)ZH ANGJin -zhu(Autom otive Dept.of Heilongjiang Engineering Institute ,Harbin 150050,China )Abstract :Prius car produced by T oy ota is the first style of hybrid power autom otives produced in large batch in the w orld.This pa 2per introduces the structure ,the principle and features of THS Ⅱused in the car mentioned above.K ey w ords :T oy ota ;Hybrid system ;structure 基金项目:黑龙江省自然基金资助项目(E2004-04)作者简介:张金柱(1963-),男,副教授,工学硕士,研究方向为汽车动力系统检测、开发与设计。
收稿日期:2005-03-15 丰田公司于1997年开始销售混合动力的Prius ,它是世界第一款商业用途的大批量生产的混合动力汽车。
丰田混合动力车的动力中枢是混合动力系统(THS —T oy ota Hybrid System ),它使汽油机和电力两种动力系统通过串联与并联相结合的形式进行工作,达到低排放的效果。
丰田混动技术原理
丰田混动技术原理丰田混动技术原理是一种能够同时利用燃油发动机和电动机的先进动力系统。
该技术通过将两种动力源集成在一起，实现了燃油经济性和环境友好性的最佳平衡。
丰田的混动系统由以下几个主要组成部分构成：1. 燃油发动机：混动车辆仍然使用传统的燃油发动机，这是提供动力的主要来源。
燃油发动机可以根据驾驶需求提供高速公路行驶或加速所需的动力。
2. 电动机/发电机：混动车辆还配备了一个电动机/发电机，它可以以两种方式运行。
首先，当车辆启动或需要额外动力时，电动机可以与燃油发动机配合工作，提供额外扭矩和加速能力。
其次，电动机也可以作为发电机，将制动能量和发动机未使用的动力转化为电能储存在电池中。
3. 高电压电池组：混动车辆采用高电压电池组，用来存储电动机或发动机发电机产生的电能。
这些电池可以提供长时间的电动驱动，从而减少对燃油发动机的依赖。
4. 控制单元：混动系统的控制单元是系统的大脑，它根据驾驶情况和电池状态对燃油发动机和电动机进行智能管理。
控制单元可以根据需求启停燃油发动机，以确保在不需要动力时节约燃料。
基于上述组件的工作原理，丰田混动技术实现了最佳的燃油经济性。
当车辆低速行驶或处于停车状态时，电动机可以单独提供动力，此时不需要启动燃油发动机。
而在高速公路行驶时，燃油发动机可以提供更高的功率输出以满足需求。
此外，混动系统还采用再生制动技术，即通过电动机/发电机将制动能量转化为电能储存起来，以备后续使用。
这种能量回收系统进一步提高了燃油经济性和能源利用效率。
总的来说，丰田混动技术通过优化燃油和电动动力源之间的协调工作，将燃油经济性、动力性能和环境友好性结合在一起，为消费者提供了可持续发展的驾驶选择。
5混合动力汽车结构原理(工作原理)丰田普锐斯
车速 0
Click! Movie
THS-II 工作原理
倒车（R档）
只用MG2 作为倒车动力. 在SOC正常状态下,发动机在车辆倒车时不工作.
参照列线图
THS-II 工作原理
倒车（R档） 只用MG2 作为倒车动力. 在SOC正常状态下,发动机在车辆倒车时不工作.
车速 0
Click! Movie
THS-II 工作原理
最大转速 转/分
冷却系统
50 (68) / 1200 – 1540
400 (40.8) / 0 - 1200
230 6,700 rpm
水冷
Prius THS II 工作原理
动力分配机构 (行星齿轮机构)
行星齿轮
齿圈
行星架
太阳轮
Prius THS-II 工作原理
动力分配机构 (行星齿轮机构)
– MG1 – 太阳轮 – MG2 – 齿圈
参照列线图
THS-II 工作原理
减速 (B 档)
MG2产生的电能在HV 蓄电池充电同时，提供给MG1, 然后MG1驱动发 动机 . 同时, 发动机燃油切断. MG1的原动力用作发动机制动.
参照列线图
THS-II 工作原理
减速 (B 档)
MG2产生的电能在HV 蓄电池充电同时，提供给MG1, 然后MG1驱动发 动机 . 同时, 发动机燃油切断. MG1的原动力用作发动机制动.
THS-II 控制系统 – 驱动力限制控制
• 当检测到车轮滑转时， HV ECU 控制 MG2 的驱动力并且施加液压 制动力
每个车轮的 滑转 速度传感器
防滑控制 ECU
制动力
HV ECU
高速
牵引控制
速度传感 器
丰田混合动力系统THS的主要部件发动机讲诉课件
发动机热管理技术
温度控制
发动机热管理技术通过对发动机冷却系统和润滑系统的精确控制，实现发动机温度的稳定控制，保证发动机在最佳温 度下工作。
降低磨损
采用热管理技术的发动机能够有效降低发动机各部件的磨损，延长发动机寿命。
提高性能
通过优化发动机温度，热管理技术能够提高发动机的动力输出和燃油经济性，同时降低尾气排放。
THS系统在丰田车型中的应用
普锐斯：作为丰田首款混合动力车型，普锐斯成功运用THS系统，实现低油耗与低 排放。
凯美瑞双擎：在国内市场，凯美瑞双擎搭载THS系统，为消费者带来更加环保、高 效的驾驶体验。
以上内容只是对丰田混合动力系统THS的初步概述。在实际应用中，THS系统的性 能、工作原理等方面还有诸多细节值得深入探讨。
与电池的协同
发动机与电池组协同工作，当发动机产生的能量超过车辆需求时，多余的能量可以储存到 电池组中；而在发动机产生的能量不足时，电池组可以提供额外的能量以满足车辆需求。
与控制系统的协同
发动机的运行状态受到混合动力系统控制单元的精确控制，以实现最佳的燃油经济性和动 力性能。控制系统根据车辆行驶状态、驾驶员需求等因素实时调整发动机的运行参数。
05
THS系统发动机维护与故障诊 断
发动机的日常维护与保养
机油更换
定期更换机油，保持机油清洁 ，以确保发动机正常运行和延
长发动机寿命。
空气滤清器更换
定期检查和更换空气滤清器， 防止空气中的杂质和颗粒物进 入发动机，保证发动机呼吸畅 通。
火花塞更换
按要求定期更换火花塞，保证 发动机点火效果，提高燃烧效 率。
03
发动机关键技术解析
阿特金森循环技术
1 2
高效能
丰田THS-II混合动力核心控制策略介绍(一)
丰田THS-II(TOYOTA HYBRID SYSTEM-II)属功率分流型混合动力架构(图1)，其关键部件是动力分配行星齿轮(Power Split Device简称PSD)，在行星齿轮排中已知两根轴的转速就能确定第三根轴的转速(基于行星齿轮排的传动特性)，类似的也可以由此确定三根轴之间的转矩关系(行星齿轮排杠杆扭矩受力平衡特性)。
因此，只有当MG1吸收机械功率并且将其转换为电功率时，才可实现沿机械路径的功率传输，通过这种方式会持续产生电功率，因不可能将其全部存储到HV蓄电池中，并且出于效率原因的考虑，这样做也没有意义。
通过使用直接位于输出轴上的电动机/发电机MG2可形成一条电力路径，可将产生的电功率再次直接转换为机械驱动功率，根据由轮速和期望车轮驱动扭矩构成的行驶需求产生一个发动机优选转速，并通过电动机/发电机MG1的转速调节使发动机达到该转速。
车轮所需的驱动扭矩由发动机产生，其中一部分通过机械路径，另一部分通过电力路径传输至车轮。
图1 THS-II混合动力架构同其他混合动力汽车一样，HV蓄电池通常被用于对驱动系统运行状态产生有针对性的影响，借助于HV蓄电池的帮助，可使发动机在期望的车轮扭矩下不工作在过高或过低的负荷状态下，利用存储在HV蓄电池里的能量可实现关闭发动机，仅由电动机/发电机MG2单独用于驱动车辆，以避免发动机工作于极差的工作区域。
THS-II通过2条路径使串联和并联混合驱动的基本原理得到组合，因此功率分流也被称为串并联拓扑结构。
该方案的一大优点在于无级可调的传动比(E-CVT)和与此相关的发动机最佳工作点的自由选择。
此外，传动系统可以在没有传统变速器，特别是没有换挡与离合元件的情况下实现无级变速，且变速时没有牵引力中断，从而保证了较高的行驶舒适性，此外还可以省去某些机械部件。
早在94年，丰田公司就已对该架构申请了产权专利，当前该混合动力架构搭载于国内的一丰、广丰部分混合动力车型，诸如：卡罗拉、雷凌、亚洲龙、凯美瑞、RAV4，以及Lexus的全系混合动力车型，诸如：CT200h、UX260h、ES300h、RX450h、LS500h等。
丰田混合动力原理
丰田混合动力原理丰田混合动力技术是一种结合了传统内燃机和电动机的动力系统，它能够在提供强劲动力的同时降低燃油消耗和排放，是汽车行业的一项重要技术革新。
混合动力原理的核心在于最大限度地利用汽车行驶过程中的动能和制动能量，将其转化为电能储存起来，以供后续行驶使用，从而降低燃油消耗和排放。
接下来，我们将详细介绍丰田混合动力原理的工作原理和优势。
首先，丰田混合动力系统由内燃机、电动机、电池组和控制系统等部分组成。
内燃机主要负责提供动力，而电动机则通过电能驱动车辆行驶。
电池组则负责储存和释放电能，控制系统则根据车辆行驶状态和驾驶员需求来协调内燃机和电动机的工作。
当车辆行驶时，内燃机和电动机可以单独或者同时工作，以满足车辆的动力需求。
其次，丰田混合动力系统的工作原理是基于能量的高效利用。
在汽车行驶过程中，当车辆减速或制动时，制动能量会被转换成电能储存在电池组中，而在车辆起步或加速时，电能则可以被释放用来驱动电动机，从而减少内燃机的负荷，降低燃油消耗。
此外，丰田混合动力系统还采用了智能启停和能量回收等技术，进一步提高了能源利用效率。
再次，丰田混合动力系统的优势在于节能环保、动力强劲和驾驶舒适。
通过混合动力技术，丰田汽车在城市道路和高速公路上均能够实现较低的燃油消耗和排放，从而降低了车辆的运营成本和对环境的影响。
同时，混合动力系统还能够提供比传统汽车更强劲的动力输出，使得车辆在加速和爬坡时更加顺畅。
此外，电动机的扭矩响应更快，使得驾驶者能够更加灵活地控制车辆，提升了驾驶的舒适性和安全性。
总之，丰田混合动力系统通过高效利用能量和智能控制技术，实现了燃油消耗和排放的双重降低，同时提升了车辆的动力性能和驾驶舒适性。
这种技术不仅符合当前社会对节能环保的需求，也为汽车行业的可持续发展提供了重要的技术支持。
相信随着科技的不断进步，丰田混合动力技术将会得到更广泛的应用，为人类创造更加清洁、高效的出行方式。
丰田混动四驱工作原理
丰田混动四驱工作原理
丰田混动四驱系统是一种强大的、可靠的车辆传动系统，既拥有
汽油机以及电动机发动机，又同时有四驱能力，可帮助车辆更好地实
现操控精准、性能卓越。
它的工作原理主要是：
首先，当车辆需要动力时，汽油机就会启动，它的动力会被某种
方式传递到车轮上，也就是转向轮和驱动轮，这时，车辆会发动起来。
而当车辆操控表现要求更高，例如想要实现四驱能力时，电动机
就会联动工作，它不会影响汽油机工作，但却可以在驱动前轮以及转
向时提供可调节的动力使得车辆能够拥有良好的操控和精准的操控性能。
丰田混动四驱系统中还包含一台特殊的电动机，这台电动机被称
为中央差速器，它的主要功能就是通过传动的方式将动力从汽油机传
送到各车轮，由于该电动机可以便捷地调节每个车轮的转速，因此可
以针对不同情况下车辆的表现来采取更加精准的行驶策略，从而提高
车辆的驾驶操控性能。
此外，丰田混动四驱的另一个优点是它的油耗很低，当车辆处于
高速行驶时，百公里油耗可以达到45公里，这是普通车辆所无法比拟的。
丰田混动原理
丰田混动原理丰田混动技术是丰田汽车公司发展的一种先进的动力系统，结合了传统的燃油发动机和电动机的优势，从而取得了更高的燃油经济性和更低的尾气排放。
这种混合动力系统可以根据驾驶条件的需求，实现燃油发动机和电动机之间的智能切换和协同工作。
本文将对丰田混动技术的原理进行详细解析。
丰田混动系统包括一个燃油发动机、一个电动机和一个电池组。
燃油发动机主要负责提供动力，并在需要时为电动机充电；电动机主要负责提供动力和回收制动能量，并在车辆起步、低速行驶和紧急加速时发挥作用；而电池组则负责储存电能和供应电动机所需的电能。
在混动系统中，燃油发动机使用的是丰田自家研发的燃油供给系统，通过电控技术实现高效燃烧和低排放。
该系统可以根据行驶条件智能地控制燃油的喷射量和喷射时间，从而提高燃油的利用率。
此外，丰田还采用了自适应控制技术，可以根据驾驶者的驾驶习惯和驾驶环境的变化进行实时调整，以提高燃油经济性和驾驶舒适性。
电动机是混动系统的关键部件之一，它主要由电动机、发电机和电子控制装置组成。
电动机通过电力驱动来提供动力，可以单独运行，也可以与燃油发动机协同工作。
电动机具有高效率、高转矩和低振动噪音的特点，特别适合用于低速行驶和起步时的动力输出。
在车辆刹车时，电动机还可以通过反向工作将动能转换为电能，并储存在电池组中，以实现能量的回收和再利用。
电池组是混动系统的储能装置，通常采用锂离子电池或镍氢电池。
电池组可以负责存储从发电机回收的能量，并在需要时供应给电动机使用。
同时，电池组还可以接受外部电源的充电，以保证电动机始终有足够的电能提供动力输出。
根据不同的驾驶条件和需求，电池组还可以根据一定的算法和逻辑切换为燃油供应模式或充电模式，以保证整个系统的平稳运行和优化性能。
混动系统通过电子控制装置实现燃油发动机和电动机之间的智能切换和协同工作。
电子控制装置根据驾驶者的指令、车辆的行驶条件和电池组的状态来决定燃油发动机和电动机的启停、工作模式和动力输出。
丰田车油电混合工作原理
丰田车油电混合工作原理
丰田车的油电混合工作原理是基于混合动力系统。
该系统由燃油引擎和电动机组成，二者可以独立或同时工作，以实现更高效的能源利用和减少排放。
在低速行驶或启动时，电动机通过储存的电能为车辆提供动力，这可以减少燃油的消耗和排放。
同时，电动机还可以通过再生制动系统将制动过程中产生的能量转换为电能储存起来，以供以后使用。
当需要更高的动力输出时，燃油引擎会启动并为电动机提供动力，同时充电器会充电以储存电能。
在高速行驶时，燃油引擎可以通过发电机直接驱动车辆，从而减少对电池的依赖。
系统中的控制器会根据行驶条件和驾驶者的需求智能地管理电动机、发动机和电池之间的能量转移，以实现最佳的燃油效率和动力性能。
通过油电混合工作原理，丰田车可以在不同行驶条件下灵活地选择使用燃油引擎或电动机，以提供更高效、环保的驾驶体验。
混合动力系统THS
混合动力系统THS-C简介中图分类号：U463.203 文献标识码：B 文章编号：1003-8639（2005）02-0056-04 作为节省燃油的手段，在汽车上设置了采用电动机的混合动力系统。
这在小客车上已获得了成功，从保护环境的角度看，CO2排放量较多的轻型车更有必要加速混合运输经。
在2001年，丰田将THS与无级自动变速器相结合的系统（称之为THS-C）设置在大霸王牌混合动力车上。
与小客车相比，轻型车的车身大而重，油耗也多，这种系列的车辆采用混合动力系统之后，减少CO2排放的效果会更加显著。
但是，如果只是将THS加大后就用在轻型车上，驱动转矩主要依靠的是电动机，需要加大电动机、逆变器等部件的尺寸，在成本、质量、装车性等方面存在很多难题。
因此，丰田公司决定变速器还是利用现在的皮带式无级变速器（CVT），选择发动机高效工作点，以便可用较小的电动机就能确保所需要的驱动转矩。
同时减小逆变器与驱动用蓄电池的体积，由此降低成本、提高装车性，同时显示出采用混合动力系统的节油效果。
对轻型车来说，与2轮驱动（2WD）相比，4轮驱动（4WD）车的油耗更严重些，造成所必需的传动轴质量增加。
采用电动式4WD的话，就可以将这些缺点抑制在最小程度。
而且，仅在必要时才采用4WD，并通过前、后两方的电动机回收制动能量，由此将4WD 化引起的油耗恶化降低到最小程度。
1 系统的构成大霸王牌轻型车前轮驱动采用的是并联工混合动力系统，它包括发动机、电动机、CVT 及动力转换系统;后轮为电动式4WD，它是由与前电动机不相关的后电动机来驱动的。
混合动力系统的构成如图1所示。
采用THS-C的大霸王混合动力车与采用THS的普瑞斯对比如表1所示。
大霸王混合动力车采用的电动机与动力用蓄电池的规格如表2所示。
前驱动组件的结构简图如图2所示。
发动机与恒星齿轮相连，电动机与行星齿轮相连。
CVT的输入有时为齿环，有时为行星齿轮。
2 系统的工作原理2.1电动机行驶与发动机行驶发电机的充电状态处于通常范围时，在车辆停止及低速轻负荷等发动机的效率很低的工作区域里，则发动机自动停机、断开离合器II、仅使离合器I接合，这时为电动机行驶，从而降低了油耗。
丰田卡罗拉双擎混合动力系统-结构原理和故障案例分析
图17-驻车锁止执行器结构
图18-开关磁阻电动机结构
2. 丰田卡罗拉双擎混合动力系统结构组成
2.2.5 MG1和MG2
MG1（图19）和MG2（图20）都由定子线圈、永久磁铁、转子和定子组成（图21）。
12.0V蓄电池给ECU和辅助电器设备供电，如音响等。蓄电池容量为34AH，当电池电压变低时 通过逆变器把300.0V的直流电转换为低压直流电（12.0V）给蓄电池充电。车辆在准备模式时， 给12.0V电池充电，车灯、后窗除霜器、EMPS和其他电子设备由逆变器供电。
丰田全新设计了一个新的连接结构来连接电极材料和单电池(一个HV蓄电池)，减少了HV蓄电 池的内部电阻，提高了输入输出密度，居世界最高水平。
图6-发动机外观图
2. 丰田卡罗拉双擎混合动力系统结构组成
当系统出现故障时，发动机ECU通过HVECU的要求打开检查发动机警告灯，控制原理如图7所示。
注：本文主要阐述混合动力电动部分，所以不对发动机作具体介绍。
图7-发动机ECU控制
2. 丰田卡罗拉双擎混合动力系统结构组成
2.2 传动桥总成
传动桥总成由组合齿轮单元（电机减速行星齿轮、动力分配行星齿轮）、MG1、MG2、油泵、主 减速器以及差速器等组成（图8）。
这款发动机采用阿特金森循环，进气门的关闭时间被延迟，因而 延迟了实际压缩行程的开始，压缩行程小于膨胀行程，所以热效 率更高。HVECU向发动机ECU发送信号（发动机目标转速和发动机 目标动力），发动机ECU根据HVECU的要求控制发动机节气门、燃 油喷射量、点火正时和喷油正时，实现发动机的起动和正常运转。 当HVECU发出停止信号时，发动机ECU控制其停止工作。
双擎卡罗拉THS技术解析——构造篇(一)
双擎卡罗拉THS技术解析——构造篇(一)
高惠民
【期刊名称】《汽车维修与保养》
【年(卷),期】2016(0)10
【摘要】近年来，环境与能源问题日益突出，我国政府在限制燃油消耗的强制性国家法规中规定，从2016年开始到2020年的第4阶段，轻型车企业平均燃料消耗量（CAFC）限值将从6．9L／100km逐步降低到5．0L／100km。
从目前运行混合动力乘用车来看，它可以比常规内燃机动力乘用车的整车燃油消耗和有害物排放降低30％以上。
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。
混合动力汽车是指拥有两个以上能量系统驱动的汽车，【总页数】3页(P76-78)
【作者】高惠民
【作者单位】江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.双擎卡罗拉THS技术解析—控制篇(二)
2.双擎卡罗拉THS技术解析——构造篇
(二)3.双擎卡罗拉THS技术解析——构造篇(三)4.双擎卡罗拉THS技术解析——控制篇(一)5.双擎卡罗拉THS技术解析——构造篇(四)
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