转 详解丰田普锐斯 Toyota Prius 工作模式

3、PSD（Power SplitDevice）：即“动力分配器”。本质上是一个行星齿轮组（planetary gear set），它是普锐斯的机械中枢。汽油机和电动机的动力结合、无级变速的实现都要靠它完成。其示意图如下：
通过观察这个示意图，可以看到动力分配器由一个中心齿轮、四个小的行星齿轮、一个圆形的行星齿轮座、一个外齿圈构成。
对汽油机来说，每分钟1000转的启动转速实在算不了什么，因为汽油机本来就能靠自己的力量以这个速度从容运转。另外，普锐斯启动时只给2个汽缸点火，这就使得汽油机启动非常平稳和宁静，避免了普通汽油机的启动磨损。
汽油机启动完成后，普锐斯的车载计算机会控制汽油机节气门的开度，以保持预热时的合理怠速。这时，电池组不再向一号电机供电，如果电池组电量不足，反而可以利用一号电机发电来给电池组充电。为此，车载计算机只需将一号电机切换到发电状态（正转）并将汽油机节气门开大一点即可将电力导出。
2、冷车启动
普锐斯的汽油机冷车启动后，会运转一会儿，主要是给汽油机和催化剂转换器预热，使废气排放控制系统开始工作。具体运转多长时间取决于汽油机和催化剂转换器的实际温度。冷车启动以后，汽油机怠速为每分钟1300转。
3、热车启动
普锐斯热车启动时，汽油机转一会儿就会停下来。汽油机怠速略低于每分钟1000转。
行星齿轮本身没有动力源，但它们有“自转”和“公转”。行星齿轮在短轴上的旋转为自转，自转可以是正转，也可以是反转；公转是指四个行星齿轮随“行星齿轮座”一起围绕恒星齿轮公转。
四个行星齿轮虽然没有动力源，但却有特别的功效。正是由于它们的存在，才使行星齿轮座、恒星齿轮和齿圈之间的微妙相互作用成为可能。譬如，当齿圈固定不动（即普锐斯车轮静止不动）时，有了行星齿轮的自转，恒星齿轮（暨一号电机）才可以带动行星齿轮座（即汽油机）转动；有了行星齿轮的自转，当齿圈（暨二号电机）正转时，恒星齿轮（即一号电机）才可以反转，而当齿圈（暨二号电机）反转时，恒星齿轮（暨一号电机）又可以正转。又如，当齿圈和恒星齿轮以某个速度同向转动时，行星齿轮可以不转，造成行星齿轮座的公转，从而带动汽油机转动。当行星齿轮座不转（相当于发动机停转）时，齿圈和恒星齿轮仍可以自由转动，等等。总之，有了这个行星齿轮组，发动机与车轮及电动机之间就可以始终保持联接了，也就不需要离合器了。理解动力分配器的工作状态需要一点想像力。
பைடு நூலகம்二、普锐斯的各种工作模式：
1、静止状态下汽油机的启动
为了启动汽油机，一号电机在电力驱动下带动恒星齿轮正转，如果普锐斯处于静止状态，则与车轮相联的外齿圈是不转的。于是，恒星齿轮的正转使行星齿轮反转，并迫使行星齿轮座开始正转并带动汽油机转动。下面的示意图显示动力分配器在启动时的工作状态：
如果是普通汽车，启动电机带动汽油机开始旋转时，就该向汽油机注入燃料并点火了。而普锐斯却要等到汽油机转速达到每分钟1000转时才开始点火。启动汽油机的整个过程不到一秒钟。普锐斯的一号电机功率高达10千瓦，比普通汽车的启动电机强劲得多，由于恒星齿轮与行星齿轮及外齿圈的齿比关系，行星齿轮座（即汽油机）的转速为恒星齿轮（即一号电机）转速的1/3.6。也就是说，为了使汽油机转速达到每分钟1000转，一号电机的转速要达到每分钟3600转。
由于汽油机运转时，车子最初还处于静止状态，所以一号电机是正向旋转的。控制单元把从一号电机获得电能传递到二号电机。为了抵消一号电机的“发电阻力”，车载计算机会增加汽油机节气阀的开度，提高汽油机的出力。这时，汽油机在更卖力地推动行星齿轮座圈转动，而一号电机却想降低恒星齿轮的转速。结果这两股力量的合力施加到外齿圈上，推动了外齿圈，也就推动了普锐斯的车轮。下面的示意图显示动力分配器在起步时的工作状态：
“行星齿轮座”与汽油机联接，由于汽油机只能正转，所以“行星齿轮座”也只能正转。（行星齿轮、行星齿轮座和汽油机见图中的蓝色部分）
最外面的圆环是一个齿圈，齿圈的齿全部向内，与四个行星齿轮咬合在一起。齿圈的一端与二号电机相联。由于二号电机既可以正转，也可以反转，所以齿圈也随二号电机正转或反转。齿圈的另一端通过减速齿轮与普锐斯的车轮相联。这样，当二号电机正转时，普锐斯向前行驶，当二号电机反转时，普锐斯向后倒退。（外齿圈和二号电机见图中的红色部分）
A.中心的齿轮称为“恒星齿轮”，它与一号电机相联。由于一号电机既可以正转，也可以反转，所以恒星齿轮也随一号电机正转或反转（恒星齿轮和一号电机见图中黄色的部分）。
B.恒星齿轮四周有四个小齿轮围绕着旋转，称为“行星齿轮”。
C.承载四个行星齿轮的圆环称为“行星齿轮座”，它上面有四个独立的短轴，四个行星齿轮分别装在短轴上。“行星齿轮座”本身没有齿，它依靠行星齿轮与恒星齿轮咬合在一起。
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2011年09月16日
以下是一位普锐斯车友理论结合实践的倾心之作。从普锐斯静止状态下汽油机的启动、冷车启动、热车启动、起步、加速和爬坡、巡航、滑行、刹车、爬行和电力起步和低速行驶和电动行车这十种工作模式剖析普锐斯工作模式。
三代普锐斯与二代相比，电机和汽油机的马力都加大了，但基本结构和工作原理还是那些。
4、起步
通过考察行星齿轮组的结构，我们可以认为普锐斯的汽油机相当于始终挂在最高档上。这意味着光靠汽油机不能提供起步所需的扭矩。起步加速所需的扭矩是由二号电机来补充的。二号电机直接作用于动力分配器的外齿圈，而外齿圈又与推动车轮的减速齿轮动力输入端联在一起。电动机最适合在低速下提供扭矩，所以电动机起步是让普锐斯开动起来的好办法。
一、关于普锐斯的核心运动部件
1、汽油机：普锐斯的1.5L的汽油机是阿特金森循环汽油机，与普通轿车的奥托循环汽油机相比，阿特金森循环汽油机的优点是燃烧效率较高，负荷较轻，特别适合反复点火启动，缺点是单位重量和功率比不如奥托循环汽油机。
2、电机：普锐斯有两台电机，资料上分别称为一号电机和二号电机。一号电机10KW，二号电机50KW。这两台电机在车载计算机控制下，有时以发电机模式工作，有时以电动机模式工作。有时正转，有时反转。正转时，有时是发电机，有时是电动机；反转时只作为电动机使用。