丰田普锐斯混合动力汽车发动机结构解析
普锐斯车混合动力传动桥（P410）的结构原理分析
普锐斯车混合动力传动桥（P410）的结构原理分析作者：蒋浩丰来源：《汽车维护与修理·汽修职教》 2018年第6期南京交通职业技术学院蒋浩丰本文以第3代普锐斯车为例，简单分析普锐斯车混合动力系统的组成与工作原理，重点阐述普锐斯车的混合动力传动桥（P410）的结构原理。
1 普锐斯车混合动力系统的组成与工作原理普锐斯车混合动力系统由发动机、混合动力传动桥（P410）、带转换器的逆变器总成、HV蓄电池、辅助蓄电池、动力管理控制ECU、空调压缩机和电源电缆等组成（图1）。
其中混合动力传动桥的作用是将发动机产生的动力与电动机产生的动力传输至差速器和车轮；逆变器的作用是将HV蓄电池的直流电转换成三相交流电以驱动MG1和MG2；增压转换器的作用是将201.6 V直流电压最高升至650 V，从而提高电动机的工作功率； DC/DC转换器的作用是将201.6 V直流电压降为14 V，对辅助蓄电池充电； HV蓄电池（直流电压 201.6 V）存储MG1和MG2产生的电能。
同时，当使用电动机驱动车辆时， HV 蓄电池向MG1和MG2供电。
辅助蓄电池（直流电压12 V）向电气部件（如前照灯、音响设备等）供电。
普锐斯车混合动力系统的部件示意如图2所示，其工作原理如图3所示。
当车辆原地怠速时，发动机带动MG1给HV蓄电池充电；车辆起步或倒车时， HV蓄电池（先经过逆变器）给MG2供电以产生足够大的转矩；定速巡行时，发动机的动力分为两部分，一部分驱动MG1发电，另一部分输出至车轮；节气门全开加速时，在定速巡行的基础上， HV蓄电池再给MG2供电，从而增加MG2的功率输出；当车辆减速时，利用车辆的惯性通过MG2给HV蓄电池充电，以回收部分能量。
2 混合动力传动桥（P410）的结构原理分析2.1 结构组成混合动力传动桥（P410）在车上的位置如图4所示，混合动力传动桥（P410）中使用了两个行星齿轮机构：动力分配行星齿轮机构和减速行星齿轮机构（图5）。
丰田普锐斯混合动力工作原理
丰田普锐斯混合动力工作原理
普锐斯混合动力系统主要由三个组成部分组成：汽油发动机、电动机
以及电池组。
首先，当驾驶员启动车辆时，动力来自于内燃机的燃油供给。
普锐斯
搭载了一台为混合动力量身定制的1.8升汽油发动机，其运转效率非常高。
使用了一系列的技术优化，例如改进气缸燃烧充分程度、减少内摩擦损失等。
其次，普锐斯还搭载了一台电动机，该电动机由电池组供电。
电池组
是由大量的镍氢电池（NiMH）构成的，可在车辆长时间停止状态下直接供电。
这就意味着普锐斯可以在一些交通拥堵情况下仅依靠电动机运行，从
而节省燃油并减少环境污染。
在大多数情况下，当发动机需要额外动力时，智能控制系统会启动发
动机，并将燃油供给给发动机。
与此同时，电动机通过在车轮上提供辅助
动力，提高了发动机效率。
当车辆减速、制动或者处于低速行驶状态时，
电动机会转为发电机工作，将制动能量转化为电能储存到电池中，以供以
后使用。
此外，普锐斯还具有回收能量的功能。
当车辆处于行驶状态时，发动
机通常会产生一些浪费的能量。
普锐斯的智能控制系统能够通过将发动机
的部分能量转变为电能并储存在电池组中来最大限度地利用这些浪费的能量。
这些回收的能量后续可以用来供给电动机运行，从而减轻了对发动机
的依赖和燃料的消耗。
总结来说，丰田普锐斯混合动力系统通过将汽油发动机和电动机结合
起来，并依靠智能控制系统来优化动力的配送，从而实现了燃油的节省和
环保的目标。
这种混合动力系统在当今的汽车市场上已经被广泛应用，并成为了未来汽车发展的方向之一。
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THS混合动力系统组成及其维修培训
任务分析
要熟悉普锐斯混合动力汽车的技术特点，掌握丰田混合动力 系统的组成、工作原理和混合动力控制系统，需以下几个步骤：
1
归纳总结普锐斯混合动力系统的技术特点
2
分析丰田混合动力系统的组成和工作原理
3
分析丰田混合动力控制系统
6
一、普锐斯混合动力汽车技术特点
THS-Ⅱ组成简图 1-减速器 2-行星齿轮机构 3-发动机 4-MG1（发电机） 5-HV（混合动力汽车）蓄电池 6-变频器 7-MG2（电动机）
15
丰田混合动力系统主要部件的位置（2）
16
1. HV（混合动力汽车）变速驱动桥
MG1和MG2 1-MG1 2-MG2
17
发电机（MGl）和电动机（MG2）电路图
18
发电机（MGl）和电动机（MG2）的工作原理
19
2. HV蓄电池
HV蓄电池
20
3. 变频器总成
变频器总成
21
（1）作用及组成 变频器总成用于将高压直流电（HV 蓄电池）转换为 交流电（发电机MG1和电动机MG2）；反之亦可，将交 流电（AC） 转换为直流电（DC）。其组成部件包括增 压转换器、DC/DC转换器和空调变频器。
发动机驱动车轮
34
（3）发电机(MGl)由发动机通过行星齿轮机构带动旋 转，为HV蓄电池充电
发动机发电
35
（4）车辆减速时，车轮的动能被回收并转化为电能， 并通过电动机/发电机为HV蓄电池再次充电
车轮的动能回收
36
2. 工作原理
车辆行驶状况
37
行星齿轮组与发动机、MG1和MG2连接关系 1-驱动链 2-发动机 3-MG1 4-太阳轮 5-环齿圈 6-MG2 7-行星架
普锐斯混合动力车主体结构及关键技术剖析毕业设计论文
南京林业大学毕业设计(论文)普锐斯混合动力车主体结构及关键技术剖析所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要混合动力汽车是指车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规的汽车，车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。
其目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。
本文以丰田的普锐斯为例子探讨了混合动力车的国内外研究现状，介绍了目前车用混合动力的动力混合方式，混合动力车的主要分类方法，混合动力能量管理控制策略及电池管理控制策略，本文分5个章节进行介绍，第1章混合动力汽车的概述，发展混合动力汽车的必要性，第2章混合动力车的国外国内研究的情况，第3章透视普锐斯，介绍了普锐斯的关键核心技术，第4章普锐斯的主体动力组成和能量管理策略，第5章丰田普锐斯的关键技术及发展趋势，对未来混合动力车的前景进行展望。
关键词：混合动力车，普锐斯，主体结构，关键技术AbstractHybrid vehicle is a vehicle equipped with a more than two power source, including a motor drive, with automobile traffic, safety regulations car, car power source has a variety of: battery, fuel cell, solar cell, diesel generating set, the current composite power automobile generally refers to the diesel generator, coupled with the storage battery car. Its purpose is to reduce vehicle pollution, improve the pure electric vehicle mileage.Based on the Toyota Prius hybrid car for example discussed the research status at home and abroad, introduces the current vehicle hybrid power hybrid, hybrid classification method, hybrid energy management control strategy and battery management control strategy,This paper is divided into 5chapters are introduced, the first chapter overview of development of hybrid electric vehicle, hybrid vehicle is necessary, the second chapter of hybrid vehicle in domestic and abroad research situation, the third chapter introduces the perspective of the Prius, Toyota Prius crucial core technology, chapter fourth Prius subject dynamic composition and energy management strategy, the fifth chapter Toyota the Prius's key technologies and development trend for the future, hybrid prospect.Key Words:Hybrid electric vehicle, the Prius, the main structure, key technology目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (6)1.1 混合动力汽车的概述 (6)1.1.1混合动力汽车的定义 (6)1.1.2混合动力汽车的优点 (6)1.1.3混合动力汽车的缺点 (6)1.2 发展混合动力汽车的必要性 (7)第2章混合动力车的研究情况 (10)2.1 混合动力车的国外研究现状 (10)2.2.1 日本混合动力汽车的发展 (10)2.2.2 美国在混合动力车开发生产中的表现 (12)2.3 欧洲对于混合动力汽车的观点 (12)2.2 混合动力汽车在国内研究情况 (12)第3章透视普锐斯 (13)3.1透视丰田第一代普锐斯混合动力汽车技术 (13)3.2透视丰田第二代普锐斯混合动力汽车技术 (15)3.2.1第二代普锐斯概况 (16)3.2.2 TO YO TA油电混合动力系统 (17)3.2.3无级变速系统 (18)3.2.4 1.5L VVT-i发动机 (18)3.2.5电动机 (19)3.2.6车辆稳定性控制系统（S-VSC） (19)3.2.7电动变频空调 (19)3.2.8 EV驾驶模式 (19)3.3丰田第三代普锐斯混合动力车重装上阵 (19)3.3.1普锐斯三代成长历程 (20)3.3.2第三代普锐斯的全面升级 (21)3.3.3普锐斯工作原理 (23)3.3.4普锐斯的市场前景 (24)3.4丰田普锐斯混合动力车制动系统的发展 (25)3.4.1制动能量回收液压制动的协调控制 (25)3.4.2第一代普锐斯混合动力车的制动系统 (26)3.4.3能够实现更精确控制的线控电磁阀 (26)3.4.4面向未来的电控制动器{ECB) (29)3.5丰田普锐斯插电式混合动力车 (31)3.5.1基本性能 (32)3.5.2结构特点 (33)3.5.3电气系统规格 (33)3.5.4 PHV与HV区别 (35)3.5.5.普锐斯插电式混合动力车试验与品质保证 (36)3.5.6辅助蓄电池与电控单元 (37)第4章普锐斯的主体动力组成和能量管理策略 (38)4.1 历代丰田普锐斯的主体结构 (38)4.2 动力组成方式 (42)4.3 整车能量管理与动力系统控制 (45)4.4 动力电池及其管理系统 (46)第5章丰田普锐斯的关键技术及发展趋势 (47)5.1 丰田普锐斯的关键技术 (47)5.1.1发动机 (47)5.1.2 普锐斯变速箱结构 (47)5.1.3普锐斯变速原理 (48)5.1.4 普锐斯的电池 (48)5.1.5 刹车系统 (49)5.2 混合动力汽车发展的趋势 (51)总结与展望 (54)参考文献 (55)致谢 (56)第1章绪论1.1 混合动力汽车的概述1.1.1混合动力汽车的定义混合动力汽车是指车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规的汽车，车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。
丰田普锐斯电机及驱动控制系统解析（收藏）
丰田普锐斯电机及驱动控制系统解析作为全球最成功的环保车型，丰田普锐斯（PRIUS）早已成为油电混合动力车型中的全球销量冠军，即使在我们的身边，也经常可以见到它们的身影。
目前，在国内生产的丰田普锐斯（PRIUS）是采用丰田第二代混合动力系统，集发动机和电动机组合而成的并行混合动力车（图1）。
丰田第二代混合动力系统(THS-Ⅱ)，可以根据车辆行驶状态，灵活地使用2种动力源，并且弥补2种动力源之间不足之处，从而降低燃油消耗，减少有害气体排放，发挥车辆的最大动力。
由于其THS-Ⅱ电机及驱动系统结构复杂，技术先进，本文将为大家详细介绍该系统的结构及基本原理，以帮助读者更进一步了解THS-Ⅱ系统。
一、THS-Ⅱ电机及驱动控制系统的特点1.在电动机和发电机之间采用AC500V高压电路传输，可以极大地降低动力传输中电能损耗，高效地传输动力。
2.采用大功率电机输出，提高电机的利用率。
当发动机工作效率低时，此系统可以将发动机停机，车辆依靠电机动力行驶。
3.极大地增加了减速和制动过程中的能量回收，提高能量的利用率。
二、THS-Ⅱ电机及驱动系统基本组成1.HV蓄电池：由168个单格镍氢电瓶（1.2V×6个电瓶×28个模块）组成，额定电压DC20 1.6V，安装在车辆后备厢内。
在车辆起步、加速和上坡时，HV蓄电池将电能提供给驱动电机。
2.混合动力变速驱动桥：混合动力变速驱动桥由发电机MG1、驱动电机MG2和行星齿轮组成（图2）。
3.变频器：由增压转换器、逆变整流器、直流转换器、空调变频器组成。
（1）增压转换器：将HV蓄电池DC201.6V电压增压到DC500V（反之从DC500V降压到DC201.6V）。
（2）逆变整流器：将DC500V转换成AC500V，给电动机MG2供电。
反之将AC500V 转换成DC500V，经降压后，给HV蓄电池充电。
（3）直流转换器：将HV蓄电池DC201.6V降为DC12V，为车身电器供电，同时为备用蓄电池充电。
普锐斯混合动力汽车结构
1.5丰田普锐斯Prius工作性能
减速/能量回收时：
将减速时的能量回收到HV电池中用于再利用。
在踩制动踏板和松开油门时，普锐斯混合动力系统使 车轮的旋转力带动电动机运转，将其作为发电机使用。 减速时通常作为摩擦热散失掉的能量，在此被转换成电 能，回收到HV电池中进行再利用。
减速/能量回收时能量传递图
奥托循环 与 阿特金斯循环
2.进气返流减少了进入气缸中的燃料， 提高了燃油经济性。
奥托循环
进气返流
＜ 压缩行程105°
阿特金森循环
膨胀行程160°
阿特金森循环发动机配气
阿特金森循环原理
普锐斯配气相位（二代04款PRIUS 1NZ-FXE发动机）
气门正时
项目 进气
打开 关闭
排气
打开 关闭
排放标准
-A, -K
1.5丰田普锐斯Prius性能特点
传统车型
+
发动机
变速器
混合动力汽 车
发动机
电动机 传动桥
变频 转换器
HV蓄电池
怠速时
发动机运转->
消耗燃油
+
排放尾气
发动机停机-> 不消耗燃油
不排放尾气
怠速时
低负荷行驶
发动机 发动机运转->
运转->
消耗燃油
消耗
排放尾气
燃油
+ 排放 尾气
发动机 停机->
不消耗 燃油
2.0 mm (0.079 in.)
1.5 mm (0.059 in.)
其它 PVD涂层可提高抗磨损能力 使用钢铁材料提高抗磨损能力
-
2.3 丰田Prius 汽油机其它结构特点
丰田普锐斯混合动力汽车发动机的技术特点分析
Ｔｅ ｈｎ ｃ ｌｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｎａ ｙ ｉ ｏ ｙ ｔ ｉ ｓ ｈｙ ｒ ｄ ｖ ｈｉ ｌ ｎ ｉ ｅ ｃ ｉ ａ ｈａ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｓ ｆ ｒ Ｔｏ ｏ ａ Ｐｒ ｕ ｂ ｉ ｅ ｃ ｅ ｅ ｇ ｎ
ｇ ｎ ｄ ａ ｃ ｄ ｓｒ ｃ ｕ ｅａ ｄ ｅｅ ｔｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｄ ｐ ｉｇ ｎ ｗ ｏ ｉｅａ ｖ ｎ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｌｃ ｒｃ ｏ ｔｏ ，ａ ｏ ｔ ｅ ｃ ｍｂ ｓ ｉｎ ｃ ａ ｂ ｒｓｒ ｃｕ ｅ ｉ ｈ ｅ ｐ ｎ ｉｎ ｎ ｕ ｔ ｈ ｍ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ，ｈｇ ｘ ａ ｓｏ ｏ ｒ ｔｏＡ ｔ ｉ ｓ ｎ ｃｒ ｕａ ｉｎ，ＶＶＴ — ｓ ｓｅ ａ ｄ ｒｄ ｃｎ ｎ ｉｅ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｏ ｈ ｒ ｎ ｗ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，ｗｈ ｃ ａ ｉ ｋ ｎ ｏ ｉｃ ｌｔｏ ｉ ｙ ｔｍ ｎ ｅ ｕ ｉｇ ｅ ｇｎ ｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｉｈ ｍ ａ ｅｉ ｈ ｖ ｉｈ ｒｐ ｒｏ ｍａ ｃ ，ｆ ｅ ｃ ｎ ｍｙ ａ ｄ ｃｅ ｎ ｅ ｉｓｏ ．Ｔｈ ｏ ｇ ｎ ｌｚｎ ｈ ｅ ｔｃ ｎ ｌｇ ｋ ｔ ａ ｅｈ ｇ ｅ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｕ ｌ ｏ ｏ ｎ ｌａ ｍ ｓ ｉｎ ｅ ｒ ｕ ｈ ａ ａｙ ｉ ｇｔ ｅｎ ｗ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒｕ ｎ ｉ ｅ ｔｍ ａ ｅ ｏ ｐ ｅ ｅ ｓｖ ｎ ｅ ｓａ ｄｎ ｂ ｕ ｔ ｉｈ ｐ ｒｏ ｍ ａ ｃ ． ｆｐ ｉ ｓｅ ｇｎ ，ｉ ｋ ｓｃ ｍ ｒ ｈ ｎ ｉｅｕ ｄ ｒ ｔｎ ｉｇ ａ ｏ ｔｉｓｈｇ － ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ
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万方数据
丰田普锐斯混合动力汽车发动机结构解析
作者：尚士忠
作者单位：牡丹江市公共交通集团有限责任公司,黑龙江牡丹江,157011
刊名：
黑龙江科技信息
英文刊名：Heilongjiang Science and Technology Information
年，卷(期)：2013(15)
1.李兴虎混合动力汽车结构与原理 2008
2.王震坡;贾永轩电动汽车蓝图 2010
3.张金柱混合动力汽车结构、原理与维修 2008
4.赵晓静;武一民;王海霞丰田PRIUS混合动力传动系统分析与建模[期刊论文]-机械传动 2010(6)
引用本文格式：尚士忠丰田普锐斯混合动力汽车发动机结构解析[期刊论文]-黑龙江科技信息 2013(15)。