凯美瑞混合动力汽车技术说明

1、 围绕汽车的环境问题围绕汽车的环境问题 尾气尾气 大气污 染 排放排放CO2 消耗能源消耗能源 原油价格上涨 =突破100美元/桶 温室效应 混合动力车在协助节省能源、保护地球环境方面举足轻重 混合动力系统的定义混合动力系统的定义 混合动力驱动（混合动力驱动（hybrid drive）、或者汽车用混）、或者汽车用混 合动力系统（合动力系统（hybrid system）是指：）是指： 具有具有2种以上不同工作原理的原动机、种以上不同工作原理的原动机、 或者将其组合在一起并使其运行的系统。或者将其组合在一起并使其运行的系统。 混合动力系统的目的是：混合动力系统的目的是： 利用各个动力源各自的长处利

2、用各个动力源各自的长处 发挥单一动力源所远远无法达到的各项性能。发挥单一动力源所远远无法达到的各项性能。 混合动力汽车的历史（混合动力汽车的历史（1） 混合动力汽车的历史（）混合动力汽车的历史（） 70年代为了对应美国的muskie法和石油危机等问 题，世界各国都进行了各种混合动力汽车实用化 的探讨。 但是，随着发动机的技术革新和石油危机的缓和， 此项技术的开发工作逐渐趋向缓慢。 近年来，混合动力汽车作为可以降低油耗以及排 放的系统逐渐开始向着实用化的方向发展，普及 以混合动力汽车为中心的工作渐渐开展起来。 混合动力系统的分类 按原动机的种类进行分类 按构成要素进行分类 按动力传输方式分类 按

3、能源供给方式进行分类 按原动机的种类进行分类 1. 内燃机和其他原动机的组合 例如）汽油发动机电动马达等 2. 不使用内燃机的组合 例）电动汽车燃料电池 例）燃料电池车电池系统 例）电动汽车集电杆式外部充电等 按构成要素进行分类 混合动力系统的主要目的是降低油耗，减少排放。 构成要素要求具有发动机运转区域的优化和 能源的再生存储再利用功能。 按动力传输方式分类 A. 串联式混合动力系统 B. 并联式混合动力系统 C. 混联式混合动力系统 串联式混合动力系统 发动机驱动发电机，发动机驱动发电机， 电机用发电机产生电机用发电机产生 的电力驱动车轮。的电力驱动车轮。 发动机和马达几乎发动机和马达几乎

4、 是一样地工作的。是一样地工作的。 并联式混合动力系统 这种发动机和马达共这种发动机和马达共 同驱动车轮的方式，同驱动车轮的方式， 可以根据状况不同选可以根据状况不同选 择使用这两种驱动力。择使用这两种驱动力。 动力的通道是平行的，动力的通道是平行的， 所以称为并联混合动所以称为并联混合动 力系统。力系统。 混联式混合动力系统 在混联式混合动力下，动在混联式混合动力下，动 力分割机构将发动机动力力分割机构将发动机动力 分割，一方面用于直接驱分割，一方面用于直接驱 动车轮，一方面用于发电，动车轮，一方面用于发电， 使用率可以自如操控。使用率可以自如操控。 此组合可以将串联混合动此组合可以将串联混

5、合动 力和并联混合动力各自的力和并联混合动力各自的 优点最大限度地发挥出来。优点最大限度地发挥出来。 按动力传输方式分类的比较 按能源供给方式进行分类 需要外部充电的新型混合动力汽车需要外部充电的新型混合动力汽车 CAMRY混合动力轿车介绍 一、运行示意图一、运行示意图 二、主要部件布置图二、主要部件布置图 三、驾驶者与环境双受益三、驾驶者与环境双受益 四、四、THS系统图系统图 五、车载能源系统五、车载能源系统 六、驱动系统六、驱动系统 七、控制系统七、控制系统 八、典型的车辆运行条件八、典型的车辆运行条件 技术开发方案技术开发方案 开发实绩功率优异的原因分析开发实绩功率优异的原因分析 +

6、+ - - 能能 量量 蓄电池 强力加速 电力+汽油电力+汽油 一般行驶 发动机停止 行驶所需要的能量 （以最高功率运转） 发动机输出 5 提供不足部分的能量 储存剩余能量储存剩余能量 静止 发动机停止 起动 电力 制动 充电 回收制动能量回收制动能量 汽油车（L4） HV 约15% 功率（kw） 汽油车（L4)HV 约30% 汽油车（L4）HV 油耗(L/100km) 约30% 内燃机和电动机两种动力源相互 取长补短以达到高效的驱动性能， 使驾驶者充分感受“驾驶的乐趣” 与同排量的汽油车相比，油耗和 CO2排放量均减少了约30，最 大功率却提高了15。 车载能源系统：HV蓄电池组+转换器总成

7、 驱动系统：发动机+混合动力变速器 控制系统 HV蓄电 池组 HV蓄电池 根据车辆行驶条件为MG1和MG2供电。 根据充电状况和车辆行驶情况，由MG1和MG2对其 进行充电。 DC/DC转换器 将电压从最大DC 244.8V降至DC 12V，为车身电气件供 电并对辅助电池组充电（DC 12V）。 电池智能单元 监测HV蓄电池的状态并将结果传至THS ECU。 检修栓 车辆检修或维护时拔出，HV蓄电池的高压电路随之断 开。 转换器总成 在高压直流电（HV蓄电池）和交流电（MG1和MG2） 之间双向转换。 升压器 在蓄电池电压DC 244.8V和最大电压DC 650V之间进行 双向转换。 MG E

8、CU 根据THS ECU的指令控制逆变器和升压器，驱动MG1或 MG2或使MG1或MG2发电。 类型密封式镍氢蓄电池 蓄电池单元数量204单元（6单元34模块） 蓄电池单元类型镀镍板金属容器型 额定电压244.8V 升压器将系统工作电压提升至最高DC 650V； 逆变器将直流电转换为交流电，用于高压驱动MG1和 MG2，结合小电流供电可减少电损失，使得MG1和MG2 高速运转，输出大功率。 混合动力驱动系统由一台高效率发动机和一个卓 越传动性能的混合动力变速器达到最佳的配合。 项目项目概述概述 混合动 力变速 器 MG1(一号电机发电机) MG1由发动机驱动产生高压电，为MG2供电或为 HV蓄

9、电池充电。同时MG1具有发动机起动机的功 能。 MG1优化动力分割行星齿轮组的传动比，使其更 适应车辆的行驶条件。 MG2 (二号电机发电机) 由MG1或HV蓄电池的电能驱动，并对前轮产生驱 动力。 制动时或加速踏板松开时，MG2开始发电为HV蓄 电池充电（再生制动器控制）。 复合齿轮 单元 动力分割行 星齿轮 适当分配发动机的动力，像电动机那样直接驱动车辆。 电动机降速 行星齿轮 电动机降速行星齿轮位于MG2和动力分割行星齿轮之间， 根据行星齿轮的特点降低MG2的转速以增大扭矩。 作为附加动力源，作为附加动力源，MG1 和和MG2为发动机提供所为发动机提供所 需的助力，电动机用于需的助力，电

10、动机用于 使车辆获得最佳动态特使车辆获得最佳动态特 性，包括平缓起动和加性，包括平缓起动和加 速。速。 当再生制动被激活时，当再生制动被激活时， MG2（2号电机发电机）号电机发电机） 将车辆的动能转换为电将车辆的动能转换为电 能，并储存在能，并储存在HV蓄电蓄电 池中。池中。 项目项目 概述概述 THS ECU对THS II进行全面控制。 接收来自各个传感器和 ECU（电池智能单元、制动控制 ECU和供电系统 ECU）的信息，THS ECU计算出所需扭矩 和输出功率，并将计算结果输送给转换器总成和防滑控制 ECU。 根据发动机目标转速和车辆所需动力，激活ETCS-i（智能 电子节气门控制系统

11、）。 监测HV蓄电池的充电条件。 控制HV蓄电池和DC/DC转换器的冷却风扇。 控制DC/DC转换器。 防滑控制 ECUu车辆制动时计算出控制需求的再生制动力，并将数据传送 至THS ECU。 u运行TRAC或VSC时，计算出控制需求动力并传送至THS ECU。 系统控制线路图 （A）：READY指示灯亮 （B）：用MG2启动 （C）：MG2和发动机共同驱动 （D）：低负载及定速巡航阶段 （E）：节气门全开的加速阶段 （F）：减速行驶阶段 （G）：倒车阶段 用MG2单独行驶时，如果驱动扭矩的需求增加，则MG1被开动，以启动发 动机。另外，由THS ECU监测的如SOC状况、电池温度、发动机冷却

12、液温 度或电负载情况等任何条件的数据如果偏离正常值时，MG1也被开动以启动 发动机。 车辆在低负载和定速巡航阶段，发动机的动力通过行星齿轮传递。一部分动 力直接输出，剩余动力通过MG1发电。通过逆变器的电气通道，电能输送给 MG2，经MG2输出动力。如果HV蓄电池的SOC状态低，则由发动机带动 MG1进行充电。 当车辆的行驶条件从低负载巡航转换为节气门全开加速时，系统用HV蓄电池 带动MG2进行动力补充。 当变速杆处在D位置车辆减速时，发动机关闭且动力为零。此时车轮驱动 MG2，使MG2作为发电动机工作，给HV蓄电池充电。 倒车时，所需动力由MG2提供。此时，MG2反向旋转，发动机保持停止状态

13、， 而MG1正常方向旋转，不产生任何电能。 在倒车过程中，当SOC状况、蓄电池温度、发动机冷却液温度和电气负载中 任何一个达到规定值时，发动机将会启动。下图描述了发动机不运行时的情 况。 围绕汽车的环境问题围绕汽车的环境问题 汽油车（L4） HV 约15% 功率（kw） 汽油车（L4)HV 约30% 汽油车（L4）HV 油耗(L/100km) 约30% 内燃机和电动机两种动力源相互 取长补短以达到高效的驱动性能， 使驾驶者充分感受“驾驶的乐趣” 与同排量的汽油车相比，油耗和 CO2排放量均减少了约30，最 大功率却提高了15。 项目项目 概述概述 THS ECU对THS II进行全面控制。 接收来自各个传感器和 ECU（电池智能单元、制动控制 ECU和供电系统 ECU）的信息，THS ECU计算出所需扭矩 和输出功率，并将计算结果输送给转换器总成和防滑控制 ECU。 根据发动机目标转速和车辆所需动力，激活ETCS-i（智能 电子节气门控制系统）。 监测HV蓄电池的充电条件。 控制HV蓄电池和DC/DC转换器的冷却风扇。 控制DC/DC转换器。 防滑控制 ECUu车辆制动时计算出控制需求的再生制动力，并将数