豐田混動系統THS II解析

翻譯+簡析

​​通過對比串聯式,並聯式,混聯式混合動力系統的各自優勢,可以看出,混聯式是節能的最優解。


豐田混動系統THS II解析

引擎和電機的運行時間和輸出比例

豐田混動系統THS II解析


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國內卡羅拉和雷凌雙擎,就是在這一代混動系統上的升級,但並非第三代和第四代。採用永磁交同步電機,鎳氫電池組,系統極其穩定。

通過把電機中的永磁體優化為V字形,功率相比上一代輸出增大1.5倍,從33kw增至50kw


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發電機最大轉速從6500增至10000rpm,顯著提升中速段的動力輸出,也改善了低,中速行駛時的加速性能


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這套系統動力輸出的分佈如下,引擎一部分動力直接驅動車輪,一部分動力通過發電機輸送給電動機,而電動機的動力輸出,一部分來自引擎,一部分來自電池。


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動力控制單元(PCU)中的變換器可以將電池的直流電壓升至500V(作為對比,寶馬i3那套系統是360v,iMMD III是700v),由於功率等於電壓乘電流,電壓越高,電流就越小,傳輸效率也就越高,這樣還可以相應減小逆變器的尺寸,PCU中的逆變器,可將電池的直流電轉換為交流電,用以驅動電動機,還有一個DC/DC轉換器,將電壓轉換為12v。

由於在升壓之前電流較大,為了避免過熱,豐田研發了一種特別的晶體管,可降低電流大小,於是lgbt裝置比上一代減小了20%,產熱更少,效率更高

二代電池改進了電極材料,降低了內阻,採用全新電池連接架構,使得輸入輸出功率密度提高了35%

剎車優先使用回收制動系統,因此即便是低速行駛過程中剎車也能回收


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混動傳動系包括動力分配裝置(PSD),發電機,電動機,減速齒輪(用於放大扭矩)等等


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引擎動力經過PSD,被一分為二,一端與車輪直連,一端與發電機相連。所謂E-CVT,它的實體即為PSD+發電機+電動機。

PSD主體為行星齒輪組,二代THS僅有一套行星齒輪組。引擎與行星架相連,通過行星齒輪向外側的齒圈和內側的太陽輪輸出動力,齒圈與電動機直聯,太陽輪與發電機直連,採用低摩擦材料和滾珠軸承,比上一代減少30%摩擦損失


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行星齒輪組:太陽輪,行星齒輪,行星架,齒圈

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1.引擎在低效區間關閉,起步,低速到中速,由電動機輸出動力

2.發電機輔助引擎啟動,轉動太陽輪即可啟動引擎

3.高速巡航,饋電行駛等一般工況下,引擎啟動,一部分動力直接驅動車輪,一部分驅動發電機發電,用於為電池充能,或者驅動電動機(注意此時電池不參與輸出)

4.急加速工況,引擎直驅車輪,同時轉速拉高,發電機開始發電,電動機同時使用電池和發電機輸出的電能驅動車輪

5.減速時,電動機負責回收動能;電池饋電時,引擎驅動發電機為電池充能;怠速時引擎自動關閉

6.由於發電機轉速相比上一代提高,可以利用的引擎轉速更高,輸出也就更高


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​可以看到制動回收動能的範圍大大提升


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