電動汽車與LPG雙燃料教程 第三、第四章正版00

1、 電動汽車第三章 混合動力系統(tǒng)THS-C 在2001年，豐田將THS與無級自動變速器相結合的系統(tǒng)（稱之為THS-C）設置在大霸王牌混合動力車上。與小客車相比，輕型車的車身大而重，油耗也多，這種系列的車輛采用混合動力系統(tǒng)之后，減少CO2排放的效果會更加顯著。但是，如果只是將THS加大后就用在輕型車上，驅動轉矩主要依靠的是電動機，需要加大電動機、逆變器等部件的尺寸，在成本、質量、裝車性等方面存在很多難題。因此，豐田公司決定變速器還是利用現(xiàn)在的皮帶式無級變速器（CVT），選擇發(fā)動機高效工作點，以便可用較小的電動機就能確保所需要的驅動轉矩。同時減小逆變器與驅動用蓄電池的體積，由此降低成本、提高裝車性，

2、同時顯示出采用混合動力系統(tǒng)的節(jié)油效果。對輕型車來說，與2輪驅動（2WD）相比，4輪驅動（4WD）車的油耗更嚴重些，造成所必需的傳動軸質量增加。采用電動式4WD的話，就可以將這些缺點抑制在最小程度。而且，僅在必要時才采用4WD，并通過前、后兩方的電動機回收制動能量，由此將4WD化引起的油耗惡化降低到最小程度。一、系統(tǒng)的構成：大霸王牌輕型車前輪驅動采用的是并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，它包括發(fā)動機、電動機、CVT及動力轉換系統(tǒng);后輪為電動式4WD，它是由與前電動機不相關的后電動機來驅動的?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的構成如圖1所示。采用THS-C的大霸王混合動力車與采用THS的普瑞斯對比如表1所示。大霸王混合動力車采用的

3、電動機與動力用蓄電池的規(guī)格如表2所示。前驅動組件的結構簡圖如圖2所示。發(fā)動機與恒星齒輪相連，電動機與行星齒輪相連。CVT的輸入有時為齒環(huán)，有時為行星齒輪。二、系統(tǒng)的工作原理1、電動機行駛與發(fā)動機行駛圖1 混合動力系統(tǒng)的構成表1大霸王混合動力車THS-C與普瑞斯THS對比表項 目大霸王THS-C普瑞斯THS空車質量/kg18501220蓄電池216V/6.5Ah274V/6.5Vh前電機輸出功率/kW1333發(fā)動機輸出功率/Kw96(5600r/min)53(4500r/min)發(fā)動機轉矩/Nm190(4000r/min)115(4200r/min)后電動機輸出功率/kW18表2混合動力用電動機

4、與動力用蓄電池規(guī)格項 目前電動機后電動機型 號1EM1FM種 類交流同步電動機交流同步電動機最大輸出功率/Kw13（1130-3000r/min）18(1910-2500r/min)最大轉矩/110(0-1130r/min)108(0-400r/min)動力用蓄電池種類216V鎳氫電池3h率電荷量/Ah6.5發(fā)電機的充電狀態(tài)處于通常范圍時，在車輛停止及低速輕負荷等發(fā)動機的效率很低的工作區(qū)域里，則發(fā)動機自動停機、斷開離合器II、僅使離合器I接合，這時為電動機行駛，從而降低了油耗。在采用電動機行駛方式起步之后，當駕駛員需要較大的驅動力時（油門開度較大時），則起動發(fā)動機與離合器II緩緩地接合，按發(fā)動

5、機行駛方式行車，如圖3所示的r區(qū)域。當進一步要求較大的驅動力時，除了發(fā)動機之外，電動機也加以輔助，如圖3中所示的發(fā)動機電動機行駛方式區(qū)域。發(fā)動機與電動機等控制量的決定方法可用圖4的控制方框圖來說明。根據(jù)油門開度與車速可以求出駕駛員所要求的動力，利用蓄電池控制器可以求出充電所要求的動力，利用4WD控制器可以求出后輪所要求的動力，由此可以求出所要求的總動力并決定行車方式，在發(fā)動機方式下，就可以決定發(fā)動機的工作點（轉速與轉矩）。這些都是由CVT的變速與電子節(jié)氣門來控制的。電動機控制電動機除了要完成發(fā)電與回收制動機械能的任務之外，在僅靠發(fā)動機的輸出功率不能滿足駕駛員要求時，則受控的電動機輸出功率予以輔

6、助。2、發(fā)動機與電動機的協(xié)調控制：在蓄電池的充電狀態(tài)低下時，因為無法靠電動機行駛，所以需要轉換到發(fā)動機與電動機協(xié)調控制方式。采用這種方式時，即使在車輛停止或者減速、輕載行駛時，也不停止發(fā)動機，電動機則以反轉方式起著發(fā)電機的作用，在對蓄電池充電的同時還可以作行車用。電動機承受著發(fā)動機的反力，所以可將電動機稱作是電動式變矩器。在傳統(tǒng)的采用自動變速器（AT）的車輛上，油壓式變矩器發(fā)熱造成了以損耗，而在電動工變矩器上，這些能量都可以回收。此外，在以4WD方式行車時，由于相應于的發(fā)電量可以驅動后輪，可以減少蓄電池的輸出。也就是說，在蓄電池充電狀態(tài)較差的條件下，通過維持前輪電動機的反向旋轉也可以維持4WD

7、的性能，所以可不裝用大功發(fā)電機，這就是此系統(tǒng)的最大優(yōu)點。再來看一下發(fā)動機與電動機協(xié)調控制時的蓄電池的電力收支與前、后輪的驅動轉矩的分配比的關系。設蓄電池的電力收支為0，CVT的變速一定值，這時，前、后輪的驅動轉矩的分配比可以用車速與發(fā)動機的轉速表示。當固定發(fā)動機的轉速時，驅動轉矩的分配比TR/TF如圖5所示（TR后輪的驅動轉矩，TF前輪的驅動轉矩）。也就是說，在車速較低時，后輪的矩較高;隨著車速的升高;隨著車速的升高，前輪的驅動轉矩增大。通過對蓄電池的充放電控制，可以實現(xiàn)前、后輪驅動轉矩的最佳分配。蓄電池的充放電量與車速關系的一個例子如圖6所示。在此例中，道路的坡度為7°，路面的摩擦

8、系數(shù)=0.22，TR/TF=0.49。在車速低于約8km/h時為充電狀態(tài)。3、回收制動器的控制大霸王車上的制動系統(tǒng)為協(xié)調控制系統(tǒng)。由駕駛員意愿所決定的制動轉矩優(yōu)先使由前輪電動機與后輪電動機帶動的回收制動器動作，并與傳統(tǒng)的制動器協(xié)調工作。也就是說，電動機帶動回收制動器工作，不足的部分由傳統(tǒng)的制動器（油壓制動器）補足，產(chǎn)生由駕駛員意愿所決定的制動力矩，如圖7所示。下面對4輪能量的回收加以說明。從注重車輛穩(wěn)定性的角度來看，前、后輪制動轉矩的分配比應為7：3，當采用普通的油壓制動器制動后輪時，有30的制動能量變成熱量損耗掉了。利用后電動機回收能量，可降低由于采用4WD所造成的油耗損失。雖然，回收的總能

9、量取決于蓄電池的可接受能力，但在前電動機與后電動機的回收電能超過此能力時，則首先利用后電動機，其余的利用前電動機回收。優(yōu)先采用后電機的理由是：后輪僅與減速齒輪相嚙合，不通過CVT，回收效率高;而且與前電動機相比，后電動機的使用頻率較低，有利于降低溫升。4、4WD方式行駛采用4WD方式行駛的條件是：起步、轉彎、在以電動機方式行車加速、以及在低摩擦系數(shù)道路上行車且檢測出前輪打滑。在低摩擦系數(shù)道路上行車且檢測出前輪打滑時，將前電動機作為發(fā)電機使用，通過吸收發(fā)動機的輸出功率來降低前輪的驅動力矩。另一方面，可以利用前電動機所發(fā)出的電能驅動后輪，如圖8所示。當電能嚴重不足時，則用蓄電池加以調整。三、系統(tǒng)的

10、工作狀態(tài)1、起步時汽車起步時，蓄電池輸出電能驅動前后電動機，以4WD方式行車，能量的傳輸如圖9a中的C、D箭頭所示;當判斷出發(fā)動機在效率高的區(qū)域運轉時，則起發(fā)動機，通過CVT以前輪驅動方式行車，如圖9a中的A箭頭所示。 2、通常行車與蓄電池充電時通常行車時，利用發(fā)動機的動力通過CVT驅動前輪，如圖9b中的A箭頭所示。必要時，利用發(fā)動機的動力驅動前電動機，將其作發(fā)電機用，向蓄電池充電，如圖9a中的B箭頭所示。3、滿負荷加速時除了利用發(fā)動機驅動（如圖9c中的A箭頭所示）之外，蓄電池輸出電能驅動前電動機，以增大前輪的驅動轉矩，如圖9c中的C箭頭所示; 進而利用蓄電池的電能在短時間里驅動后電動機，對后

11、輪也加以驅動，如圖9c中的D箭頭所示。4、輕負荷時在低速行車或者下很小的坡時，發(fā)動機的效率很低，所以停止發(fā)動機，利用蓄電池驅動前、后電動機，按4WD方式行車，能量的傳輸如圖9d中的C、D箭頭所示。5、減速與制動時這時前、后輪分別驅動前、后電動機，實行回收發(fā)電，能量的傳輸如圖9e中的C、D箭頭所示。6、在易打滑等路面上行車時（以4WD方式行車）當在易打滑等路面上檢測到前輪打滑時，通過利用發(fā)動機的動力使前電動機作發(fā)電機用，吸收發(fā)動機的功率，可以降低前輪的驅動轉矩，同時利用前電動機所發(fā)出的電能驅動后電動機，就可以形成后輪的驅動轉矩，這時能量的傳輸如圖9f中的E箭頭所示。當電能不足時，則利用蓄電池來調

12、整。在前輪的驅動轉矩過大時，可以縮小發(fā)動機的節(jié)氣門開度，以控制打滑程度。從2001年起，這種輕型車已經(jīng)批量生產(chǎn)。豐田皇冠經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)THS-M第一節(jié) THS-M系統(tǒng)的結構繼普瑞斯、大霸王混合動力車之后，2001年8月豐田公司開發(fā)出第3種混合動力車，即裝用經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)（THS-M）的皇冠混合動力車的最大特點是結構簡單、價格低。其次引人注意的是每升燃油可行駛13km，與裝用3缸機的羅伊爾車每升燃油可行駛11.4km相比，油耗低了14。雖說比不上普瑞斯、大霸王混合動力車，但是對于城市內的緩慢行車來說，油耗最多可降低30。開發(fā)經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)的目的，是通過采用根據(jù)工作狀況與發(fā)動機連接的發(fā)

13、電機兼小型電動機來節(jié)省燃油。首先應注意到THS-M采用的是3kW的電動機，其輸出只有普瑞斯的1/10。這就是所以稱之為經(jīng)濟混合動力系統(tǒng)的原因。當然，對功率僅為3kW的電動機來說，在采用電動機方式行駛（簡稱為EV行駛，即停止發(fā)動機、僅靠電動機行車）時，就不能指望電動機的加速輔助效果。實際上，經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)賬簿沒有驅動輔助功能，電動機的大部分轉矩僅用于發(fā)動機的起動及順利起步的瞬間輔助。反過來說，因為減少了電動機，所以也可減小蓄電池，混合動力車的這種特點才抑制了成本的提高。那么，節(jié)省燃油是如何實現(xiàn)的呢？這很簡單，75的節(jié)省燃油來自于怠速停機。與普通車輛相比，堵車堵得越厲害，這種車節(jié)省燃油就越多。

14、也許有人擔心，停機時空調不也停了嗎？對此，經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)在電動機與發(fā)動機之間設置了電磁離合器，使發(fā)動機與零部件類完全分離。在發(fā)動機與電動機直聯(lián)的普瑞斯、大霸王混合動力車上，在炎熱的夏天，幾乎不用怠速停機;但是，對發(fā)動機與零部件類完全分離的經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)來說，不用考慮停機的問題。此外，利用在THS-M上增加的36V蓄電池來驅動空調的壓縮機，在10-20min時間里，也可以保持車內涼爽。一、簡介1、經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)（THS-M）裝于采用2JZ-FSE發(fā)動機的車輛上，它具有怠速停機功能、利用電動機的起步功能、減速時的能量回收功能以及減少尾氣、節(jié)省燃油、降低怠速噪聲的功能。

15、THS-M上采用的是小型電動機、小型逆變器及36V蓄電池，這是一種輕巧、緊湊型的混合動力系統(tǒng)。THS-M上采用的起動/發(fā)電機通過混合動力車的發(fā)動機驅動皮帶與曲軸相聯(lián)，實現(xiàn)起步、發(fā)動機的起動、怠速停機時的電動機驅動、減速時的能量回收以及發(fā)動機行車時的充電。THS-M的構成參見圖1所示。2、THS-M與THS的比較THS-M與THS的比較如表1所示。表1 THS-M與THS的比較項 目THS-MTHS（普瑞斯）蓄電池質 量輕重輸出功率小大電動機質 量輕重輸出功率小大電動機行車的比例僅在起步初期起步與輕負荷行車發(fā)動機停機時的空調狀態(tài)可以工作無法工作（僅送風）THS-M的電源系統(tǒng)采用了目前正在研究的4

16、2V系統(tǒng)，這是世界上最先開始采用42V系統(tǒng)的車輛。3、THS-M的特點1）發(fā)動機的開始起動與中間起動用點火鑰匙開始起動發(fā)動機時，利用的是起動機;在怠速停機時起動（即中間起動）發(fā)動機，利用的是電動機/發(fā)電機（以下簡稱為M/G）。2) 怠速停機在P、N、D（O/D ON）檔停車時，利用怠速停機功能可以減少尾氣、降低耗油量及怠速噪聲。3) 起步時松開制動器后，利用M/G以近于怠速的轉速，可以產(chǎn)生驅動力矩;此后，踩下加速踏板，可以起動發(fā)動機。此外，在松開制動器延遲一段時間后，也可以起動發(fā)動機。在怠速停機時，當使驅動電動機的自動變速器（AT）的油泵處于工作狀態(tài)（僅指D檔），確保油壓正常的話，利用M/G可

17、以順利地起步。另外，在怠速停機時，要保證制動油缸內的壓力，直到驅動轉矩恢復到可前行為止。與通常情況下相比，在爬陡坡時，需要保持更長時間的油壓。4) 能量的回收能量的回收是指利用M/G將減速時制動能量的一部分變換成三相交流電能。逆變器組件再將交流電能高效地變換成直流，并儲存在36V的蓄電池中。變速桿不同位置時系統(tǒng)的相應狀況如表2所示。表2 變速桿不同位置時系統(tǒng)的相應狀況變速桿位置主要功能怠速停機利用M/G起步能量回收利用點火起動發(fā)動機P停車鎖止器動作有可R倒車無無1）無不可N不傳遞動力狀態(tài)有可O/D ON D在1-5速間自動變速有2）有有不可O/D OFF在1-4速間自動變速無3）無3）有不可3

18、在1-3速間自動變速無3）無3）無不可2在1-2速間自動變速無3）無3）無不可L固定在1速無3）無3）無不可注：1）從P檔或N檔起操縱變速桿時，利用M/G起步;2）僅制動器工作;3）在D檔（O/D ON）怠速停機之后，操縱變速時，持續(xù)怠速停機，利用M/G起步。5) 發(fā)電在發(fā)動機旋轉、蓄電池充電狀態(tài)低下時，則將M/G作為發(fā)電機使用，交將逆變件作整流器用，對36V蓄電池充電。6) 電機類部件的驅動在曲軸減振器皮帶上設有電磁離合器，因此在怠速時，M/G不是驅動發(fā)動機運轉，而是可以驅動電機類部件（即空調的壓縮機、動力轉向裝置、水泵），從而確保了怠速的舒適性。7) 2JZ-FSE發(fā)動機（裝用THS-M）

19、的特點針對利用M/G起動發(fā)動機次數(shù)的增加，此發(fā)動機上采用了電動車專用的驅動皮帶（齒形皮帶），提高了曲軸軸襯的級別。在怠速、驅動電機類部件時，為了使發(fā)動機與曲軸減振器皮帶輪可以分離，采用了附有電磁離合器的曲軸減振器皮帶輪。8) A650E型自動變速器（裝用THS-M）的特點為了確保怠速時自動變速器的油壓，在其上設置了電動式油泵。二、THS-M的結構2THS-M的構成如圖1所示，THS-M的方框圖如圖2所示，THS-M內主要部件的功能如表3所示。圖2 THS-M的方框圖1.位置傳感器 2.變速桿位置傳感器 3.油門位置傳感器 4.發(fā)動機控制用計算機 5、7.繼電器 6.電動機/發(fā)電機 8.AT油泵

20、控制器 9.逆變器組件 10.M-HV控制用計算機 11.斬波器 12.逆變器 13.車輪速度傳感器 14.G傳感器 15.動力轉向角度 16.側滑控制用計算機 17.36V蓄電池 18.12V蓄電池 19.制動器開關三、M/G的結構與工作原理顧名思義，M/G綜合了電動機與發(fā)電機這兩種電機的功能，它以三相交流電發(fā)揮功能，完成發(fā)動機的起動與平順地起步和停機。當回收制動器處于工作狀態(tài)時，它將車輛的動能轉換成電能并儲存在36V蓄電池中。部件功能2JZ-FSE高效發(fā)動機M/G用于發(fā)動機的起動與車輛的起步，靠皮帶驅動;在以發(fā)動機方式行駛時，作為發(fā)電機向36V蓄電池充電;在減速時，M/G將回收的動能儲存起

21、來36V蓄電池在起動發(fā)動機時以及驅動電機類部件時，向M/G供給電能;在減速時，M/G將回收的動能儲存起來電流傳感器為了管理蓄電池的電荷量，檢測蓄電池的充放電電流溫度傳感器為了管理蓄電池的電荷量，檢測蓄電池的溫度逆變器組件M-HV控制用計算機對M/G的驅動轉矩與發(fā)電量及36V蓄電池的充電量實施最佳控制逆變器對36V蓄電池的直流與M/G的交流實施交換斬波器對36V電壓的直流降到DC12V，對12V蓄電池進行充電逆變器用散熱器與發(fā)動機散熱器形成整體式（不包括水路）散熱器電動水泵使逆變器冷卻水循環(huán)使用;在點火開關閉合時一直工作帶電磁離合器的曲軸減振器皮帶輪在怠速停機時利用M/G驅動電機類部件的電磁離合

22、器發(fā)動機控制用計算機根據(jù)M-HV控制用計算機的指令，輸出發(fā)動機的起動、停止及電子控制節(jié)氣門開度的指令側滑控制用計算機根據(jù)M-HV控制用計算機的指令，控制制動器的維持壓力在停止發(fā)動機時，利用M/G控制轉速使發(fā)動機平穩(wěn)地停機。由于利用了電動汽車專用的發(fā)動機驅動皮帶（齒形皮帶），形成了靜肅發(fā)動機起動系統(tǒng)。電機類部件的皮帶布置狀況如圖3所示。為了使M/G既具有發(fā)動機的起動功能，又具有寬旋轉范圍的發(fā)電特性，采用的是繞組式勵磁電機。M/G的結構與內部接線的方框圖如圖4所示。M/G的驅動特性如圖5所示，M/G的發(fā)電特性如圖6所示。M/G內設有轉速傳感器用于檢測轉子的位置，它利用U、V、W的三相波形，可以準確

23、地檢測出磁場繞組的角度與轉速。為了確保轉速傳感器的精度，不能拆裝傳感器;當電刷磨損后，只能更換M/G總成。第二節(jié) THS-M系統(tǒng)的蓄電池與計算機一、36V蓄電池簡介混合動力系統(tǒng)THS-M采用了36V密封型鉛蓄電池，為順利完成M/G的起動與減速時能量的回收，協(xié)作廠專門開發(fā)了具有良好輸入輸出特性、小型輕巧、長壽命的蓄電池。為了減少部件在車輛上的占用空間，將36V蓄電池與部件用12V蓄電池集中布置在蓄電池箱中，如圖1所示。36V的密封型鉛蓄電池是由18個單電池串聯(lián)而成的，每個單電池的額定電壓為2V，如圖2所示。為確保操作時安全，在蓄電池的接線盒上設有維修插頭。維修插頭的作用是：拔下維修插頭就可以斷開

24、36V電源的電路，如圖3所示。在檢查與維修時，先要斷開（OFF）點火開關，再拔下維修插頭。裝回維修插頭時要在所有的接線已完成、12V蓄電池的負端子已裝好后才能進行。從圖3中還可以看出，在蓄電池的接線盒中，設有36V電源電路的主熔斷器。蓄電池系統(tǒng)具有多項顯示功能， 其表示出了36V蓄電池的狀態(tài)，如圖4所示。通常用4檔顯示充電狀態(tài)（SOC），在接通(ON)空調等時，所要求的SOC值較高，顯示值相對較低。在SOC值較低時，報警燈的下側閃亮，這時禁止怠速停機;在36V蓄電池復原之后，又恢復到原來的顯示，約需要5-15min。上側閃亮時，是在怠速停機較長，當36V蓄電池的溫度升高及下降時，蓄電池正處在控

25、制充電的過程中，這時禁止怠速停機，需要行駛一定時間再加以充電。這一過程需要1560min。圖3 維修插頭的工作原理在36V蓄電池與逆變器組件之間，逆變器組件與M/G之間，設有36V電源相連的電纜（參照第四章第一節(jié)中圖1）。為了與其它部件用的12V電纜相區(qū)別，36V電纜的顏色為金黃色。二、 M-HV控制計算機簡介內裝逆變器組件的M-HV控制計算機布置在發(fā)動機艙內，其與發(fā)動機控制計算機及側滑控制計算機進行通訊，對經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)實施最佳控制?？刂茖嵤┑姆娇驁D如圖5所示。1、M-HV控制計算機包括M-HV控制計算機在內的系統(tǒng)結構如圖6所示，其功能如表1所示。表1 M-HV控制計算機系統(tǒng)功能表表2所

26、示的怠速停機控制條件全部具備時，將實施怠速停機控制。在欲停止發(fā)動機時，通過控制節(jié)氣門與M/G，就可以實現(xiàn)平順地停機。在怠速停機的控制過程中，怠速停機指示燈亮燈的同時，多項顯示器可以顯示車輛的信息。即使怠速停機控制條件全部具備，為了要實施表3所示的控制，有時要禁止怠速停機。2）發(fā)動機的起動通過駕駛員的操縱，可以自動地起動發(fā)動機。此外，為了確保安全，有時M-HV控制計算機自動地再起動發(fā)動機。發(fā)動機的起動條件如表4所示。1）怠速停機表2 怠速停機控制條件輸入功能轉速傳感器檢測M/G的轉子位置、對電動機的輸出實施最佳控制M/G溫度傳感器測定M/G的定子溫度、檢測有無異常36V蓄電池電流傳感器測定36V

27、蓄電池的電壓、電流與溫度，將蓄電池的電荷量控制在最佳值36V蓄電池電壓36V蓄電池溫度傳感器12V蓄電池溫度傳感器測定12V蓄電池的溫度，對斬波器發(fā)出最佳充電電壓的指令逆變器為使M/G最佳驅動與充電，對逆變器的輸出加以控制斬波器將36V電壓變換成12V;對12V電壓加以控制，使之與12V蓄電池的電壓相應電磁離合器繼電器控制電磁離合器的通斷12V起動機繼電器在M/G逆變器出現(xiàn)異常時，控制12V起動機AT電動油泵繼電器通斷AT油泵的電源AT電動油泵繼電器控制器將AT油泵的輸出控制在最佳值充電報警燈（儀表）在經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)出現(xiàn)異常時充電報警項目控制條件通用項油門開度0變速桿調整后1s門燈、發(fā)動機

28、罩駕駛員車門、發(fā)動機艙開關關閉車速0km/h發(fā)動機轉速低于1000r/min爬坡、傾斜判定爬坡坡度在8°之內1）車輛左右的斜度右側低不大于20°點火開關接通后超過5s發(fā)動機水溫25105外部氣溫高于-25空調ON時的車內溫度20-36AT溫度25-10536V蓄電池的充電狀態(tài)值高于602）36V蓄電池的溫度-1075PS泵的負荷低于0.9MPa發(fā)動機控制計算機系統(tǒng)正常側滑控制計算機系統(tǒng)正常且不是正在進行ABS、TRC、VSC等控制M-HV控制計算機系統(tǒng)正常D檔(OD ON)轉向角度90上次起動后超過5s車速變化過程高于2km/h3）制動踏板ON制動主油壓高于0.55 MPa

29、P、N檔上次起動后超過20s從D檔開始變速之后超過2s表3 禁止怠速停機的原因3）起步時當?shù)∷偻C時、在松開制動踏板的同時、當M/G的轉速升高到怠速左右時，踏下制動踏板就可以起動發(fā)動機，如圖7所示。此外，從表4發(fā)動機的起動條件注：1）在制動器OFF或油門ON狀況下變速時，禁止起動。此時應在制動器ON狀況下或者OF狀況下起動。在R檔操縱時，在怠速停機時間短于5s時，應等0.5s后起動。2）在坡路等處行車時。3）在P、N檔可以保持車輛停止的負壓下，或者降低到以D檔行車中可以停止的負壓下時起動發(fā)動機。起動條件駕駛員操作D檔制動器主油壓低于0.4MPa制動器踏板OFF油門ONP、N檔P、N檔之外的操作

30、過0.2s1)點火開關ST ON時安全性M-HV控制計算機系統(tǒng)異常時36V蓄電池蓄電池電荷量下降時車速超過2.8km/h時2)制動器負壓增壓器內負壓降低時3)自動解除（OFF）開始延遲一定時間后也可以起動發(fā)動機。這時各部件的作用是：發(fā)動機被驅動;M/G驅動作用;電磁離合器接合。4）通常行駛時通常行駛時，是將發(fā)動機的輸出傳遞給驅動車輪來實現(xiàn)行車的，如圖8所示。由M-HV控制計算機對用以回收的36V蓄電池實施最佳控制。當SOC較低時，發(fā)動機驅動M/G發(fā)電。這時各部件的作用是：發(fā)動機驅動;M/G被驅動;電磁離合器接合。5) 制動（能量回收）時制動時，車輪驅動M/G進行回收發(fā)電，電能儲存在36V蓄電池

31、中，如圖9所示。這時，并不進行與油壓制動器的協(xié)調控制，能量回收是在制動時斷油與鎖止離合器接合的過程中進行的。這時各部件的作用是：發(fā)動機驅動;M/G被驅動;電磁離合器接合。6）驅動電機類部件時（怠速停機時）在怠速停機時，如需要驅動空調壓縮機、水泵、動力轉向泵，則斷開（OFF）電磁離合器，利用M/G來驅動電機類部件，如圖10所示。這時各部件的作用是：發(fā)動機停止;M/G驅動;電磁離合器釋放。 離奇車禍2、充電控制充電控制的含義是：M-HV控制計算機在維持36V蓄電池具有適當SOC值，同時還具有下列的控制功能：在36V蓄電池出現(xiàn)異常時，仍能保證安全。1）控制充電狀態(tài)（SOC）控制充電狀態(tài)是指：在怠速停

32、機時使蓄電池放電，在行車時使其充電，在減速時利用回收制動器使其反復充電。具體是通過對充放電電流的累積計算，總是使SOC在控制范圍之內。充電狀態(tài)的示意圖如圖11所示。2）蓄電池異常狀態(tài)的監(jiān)視蓄電池異常狀態(tài)的監(jiān)視是指對蓄電池的溫度、電壓等項目加以監(jiān)視，當檢測出異常時，則限制或停止充放電，以保護蓄電池;這時，報警燈會這以及輸出和記憶診斷代碼。第三節(jié) THS-M的逆變器與電動機/發(fā)電機（M/G）一、 逆變器組件逆變器組件是由逆變器、M-HV控制計算機作及斬波器組成的，一般將其設置在蓄電池架上，比較小，如圖1所示。 逆變器是將36V蓄電池的直流電及電動機/發(fā)電機（簡稱M/G）的交流電加以變換的電力轉換裝

33、置。驅動電機類部件以及計算機都需要電源，斬波器作用就是將36V蓄電池的DC36V（42）變換成DC12V(14V).在逆變器與斬波器之間設有冷卻水管路，利用電動水泵使冷卻水在發(fā)動機用散熱器和混合為動力用散熱器（與發(fā)動機用散熱器成一體）之間循環(huán)，使冷卻水得以冷卻。1所示逆變器與斬波器的規(guī)格如表表1 逆變器與斬波器的規(guī)格項目逆變器斬波器高壓系統(tǒng)的額定電壓/V3636電大輸出電流/A40085變頻頻率/k HZ2.5,13-冷卻水容量11、 結構與工作原理1）逆變器逆變器的整流電路采用的是新開發(fā)的功率MOSFET模塊。如圖2所示，逆變器是用6個率晶體管構成的三相橋式電路（功率MOSFET模塊）來變換

34、直流電與三相交流電的。通過控制組件利用MHV控制計算機對功率MOSFET的驅動加以控制，同時，逆變器將輸出電流、電壓等控制所需要的信息輸出至MHV控制計算機。在起動發(fā)動機與驅動電機類部件時M/G是作為電動機使用的。通過通、斷功率MOSFET模塊內的功率元件，可將36V蓄電池的直流電變換成驅動M/G用的交流電。 發(fā)電時逆變器將M/G所發(fā)出的三相交流電變換成直流電，對36V蓄電池充電。逆變器的工狀況如表2所示。發(fā)動機轉速工作狀況低速時(1300/min利用設有功率MOSFET模塊的逆變器參與發(fā)電，確保電能高速時利用功率MOSFET模塊的并聯(lián)二極管，進行全波整流。2）斬波器為了向電機類部件供電及對1

35、2V蓄電池充電，代替交流發(fā)電機而采用了斬波器，如圖3所示。斬波器緊湊、體積小，而布置在逆變器的下面，可連續(xù)輸出高達85A的電流；輸入電壓的范圍非常寬，甚至輸入電壓低到25V時仍可以工作。 斬波器的功能對斬波器輸入DC36V，經(jīng)斬波電路變換成36V-V的矩形波，再經(jīng)濾波后則輸出DC14V。利用斬波器的控制電路監(jiān)視、控制DC12V的輸出電壓，以保證輔助蓄電池能夠滿充電。因而，輔助蓄電池的電壓與發(fā)動機的轉速無關（包括發(fā)動機停機）。斬波器的控制1）輸出MHV控制計算機輸出的BT信號（BT+/BT-）、根據(jù)12V蓄電池的電壓與溫度，對斬波器的輸出電壓進行控制，如圖4所示。2） S端子的控制用近于12V蓄

36、電池的電壓信號（S端子）去檢測斬波器控制用12V電源的電壓，就可以消除從斬波器到蓄電池的線束電阻形成的電壓降，從而實現(xiàn)高精度控制。3） 斬波器的保護功能為了維持斬波器的功能，其上設置了多種保護功能，如表3所示。正常時，DDON端子向MHV控制計算機輸出5V電壓；異常時，向MHV控制計算機輸出3.3V電壓。4） 救援端子如果12V端子脫開，作為保護措施，在逆變器組件側面設有救援端子，如圖5所示。因為這不是充電用端子，所以，在發(fā)動機起動之后，應立刻斷開輔助電纜。此外，在操作完成之后，應馬上將端子蓋析復原。二、M/G的選用2004年第4期汽車電器P56簡單介紹了42V系統(tǒng)電動/發(fā)動機（M/G）的結構

37、與工作原理，這種M/G與混合動力是過渡性產(chǎn)品很類似，國內某期刑1999年時曾報道說：有些廠家認為M/G的爪極容易制造，因為這種M/G的優(yōu)勢是價格。也有行內士認為M/G是一項短期技術。與普瑞斯車配套的廠家為什么選用這種結構的電機，這種電機/發(fā)電機的設計難點及對策是什么，將在下面加以說明。1. 概述混合動力車一般具備4項功能：怠速停機、回收能量、利用電動機輔助驅動轉矩、實現(xiàn)發(fā)動機與電動機的高效率運轉。由于有這些功能，因此與傳統(tǒng)汽車相比，混合動力燃油可以節(jié)省一半，但是，這種系統(tǒng)的價格比較高，這一點已成為混合動力車大量普及的障礙。對于這一個問題，2001年時，豐田公司在皇冠車開始裝用經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)

38、，其目的就是以低成本實現(xiàn)大量普及。以怠速停機功能為核心的經(jīng)濟型混合動力系統(tǒng)仍然可以節(jié)省712的燃油器。怠速停機似乎是一項簡單的功能，停止時使發(fā)動機停止，起步時再起動就可以了。但為了使整車的功能不受影響，很重要的是即使停車也要確保其操縱性能與空調的功能。這些都成為42V M/G的設計難點。M/G系統(tǒng)的構成如圖6所示它還可以看作是由42V與14V兩個電源系統(tǒng)構成的，由于功率、電流及效率等方面的優(yōu)點，M/G置于42V系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，M/G設置在原發(fā)動機的交流發(fā)動機的位置處，而且沿用原來的皮帶驅動，目的是形成一個高通用性的M/G系統(tǒng)。M/G就是將起動機與交流發(fā)電機綜合在一起的一個產(chǎn)品，從性能上來講，

39、它除了具有起動與交流發(fā)動機的起動功能之外，還應該具有怠速驅動空調等部件的電動機功能，在發(fā)電方面還應該具有回收減速時的能量即回收發(fā)電功能。2、 M/G的設計難點從M/G系統(tǒng)的特點、功能來看，設計M/G時的難點可用圖7來表示。下面。就其中的3個難點加以說明。1） 電動機形成的選定選定電動形式與普瑞斯車配套的前提條件是：不得大幅度地改變皇冠車原有的車輛系統(tǒng)，因此，是在考慮了裝車性和使用環(huán)境并經(jīng)比較后，才選定了電動機的形式。從體積來看，開關磁阻電動機與感應電動機的轉子一側不能直接產(chǎn)生磁通，氣隙部分的1） 電動機形成的選定選定電動形式與普瑞斯車配套的前提條件是：不得大幅度地改變皇冠車原有的車輛系統(tǒng)，因此

40、，是在考慮了裝車性和使用環(huán)境并經(jīng)比較后，才選定了電動機的形式。從體積來看，開關磁阻電動機與感應電動機的轉子一側不能直接產(chǎn)生磁通，氣隙部分的磁通密度較低，要想得到所要求的輸出功率，電機的體積就會超出規(guī)定的尺寸。從反電動勢來看，要求的指標是最高轉速15000r/min、電壓低于58V；如果采用永磁式電動機，那么對低轉速以高轉矩設計時，在高轉速的情況下，將會產(chǎn)生較高的電壓，若逆變器出故障，就會出現(xiàn)用電子設備被破壞等重大事故，所以不能用水磁式電動機。此外，還對噪聲、效率、成本進行了研究，結果如表4所示。最后結論是：在此次系統(tǒng)上采用繞組磁式M/G。.2） 小型與高輸出這次配套的M/G決定采用在交流發(fā)電機中已積累足夠經(jīng)驗的爪極型繞組式勵磁。 對爪極的分析爪極型繞組式勵磁的磁路大致可用圖8來表示。勵磁繞組所產(chǎn)生的磁通按圖中箭頭所示的磁路穿通，設計時應保證磁通穿過時不會造成磁飽和。爪極類電機輸出功率P的基本公式如下所示： P D2L式中：D定子內徑；L定子疊厚。與磁飽和相關的是式中L與D的比，當此比值為最佳值時，就可以得到轉子與定子之間的磁道與由此而形成的輸出功率的最大值。接到配套任務的最初，曾經(jīng)在確保L/D比值的同時，還可以實現(xiàn)高輸出功率，參照圖9所。但是，即便如此，輸出功率也沒有滿足主機廠的要求