1、混联式混合动力系统 （普锐斯THS）THS系统组成THS中MG1、MG2电机如何驱动THS系统各工况工作模式及传动过程风向标 廖扬一、THS系统组成THSTHS系统组成系统组成MG1（主发电机）发动机差速器HV 蓄电池变频器MG2（主动力电机）行星齿轮机构虚拟组成图：THSTHS系统组成系统组成剖视图：THSTHS系统组成系统组成发动机：项项 目目1NZ-FXE(04 PRIUS)气缸数和排列4缸,直列气门机构16气门DOHC,链传动机构(带VVT-i)排量 cm3(cu.in.)1497(91.3)缸径 x 行程 mm(in.)75.0 x 84.7(2.95 x 3.33)压缩比13.0最
2、大输出功率SAE-NET(-A,-K)57 kW 5000 rpm(76 HP 5000 rpm)EEC(-W,-Q)57 kW 5000 rpm最大扭矩SAE-NET(-A,-K)111 Nm 4200 rpm(82 lbft 4200 rpm)EEC(-W,-Q)115 Nm 4200 rpmTHSTHS系统组成系统组成MG1发电机：MG1(AC 500V)MG2(AC 500V)项目项目MG1类型同步交流电机功能发电机,发动机的起动机额定电压 VAC 500最大输出功率kW(PS)/rpm37.8(51)/9500最大输出扭矩Nm(kgfm)/rpm45(4.58)/0 6000最大扭矩
3、时的电流Arms75最大转速 转/分10,000 rpm冷却系统水冷THSTHS系统组成系统组成MG2电动机：项目项目MG2类型 同步交流电机功能驱动车轮、回收发电额定电压 VAC 500最大输出功率kW(PS)/rpm50(68)/1200 1540最大输出扭矩Nm(kgfm)/rpm400(40.8)/0-1200最大扭矩时的电流值Arms230最大转速 转/分6,700 rpm冷却系统水冷THSTHS系统组成系统组成电机控制器：变频作用 直流 交流 高电压变压作用 直流 201V 升至直流 500V直流-直流 转换直流 201V 降至直流 12VA/C 变频器DC AC 驱动 THSTH
4、S系统组成系统组成HV电池组：1.2V x 6 格格 x 28块块 =201.6V1.2V x 6 格 x 38 块=273.6V容量：容量：1.3KWh重量：重量：53.3公斤公斤THSTHS系统组成系统组成HV电池组：无线门锁接收器电动车窗总开关J/C高压电池 ECU偏摆率传感器(G 传感器)电池 ECU(LHD)EPS ECU转向角传感器制动 ECU发动机 ECU(ECM)(LHD)电池 ECU(RHD)J/C发动机ECU(ECM)(RHD)DLC3收发器钥匙 ECU组合仪表 ECU电源控制ECUA/C ECU防盗 ECU驻车锁止 ECU智能ECU主车身 ECU多功能显示器导航ECU音响
5、单元扩音器网关ECU:BEAN:CAN:AVC-LAN:Local Communication二、THS中电机如何驱动电机如何驱动电机如何驱动THS高压系统组成：HV 蓄电池辅助电池空调压缩机空调变频器DC-DC转换器SMR1,2 and 3升压转换器MG1MG2混合驱动桥变频器档位传感器(换档,选择)加速踏板位置 传感器车速传感器CAN发动机 ECU(ECM)防滑控制 ECU蓄电池 ECUDLC3DLC3HV ECU分解器型速度传感器(MG2)电机如何驱动电机如何驱动THS 高压DC/DC：MG1与MG2都为500Vac电压等级电机，而电池电压为201.6V，首先采用升压斩波Boost电路进
6、行电压提升,Vout=Vin/(1-n)可变电压系统HV 蓄电池ON变频器201V第一拍电机如何驱动电机如何驱动THS 高压DC/DC：MG1与MG2都为500Vac电压等级电机，而电池电压为201.6V，首先采用升压斩波Boost电路进行电压提升,Vout=Vin/(1-n)可变电压系统HV 蓄电池288VON变频器可变电压系统HV蓄电池变频器201-500VdcOFF第二拍电机如何驱动电机如何驱动THS 低压DC/DC：辅助电源采用12V铅酸电池，用于常火及ON档。对辅助电池充电，THS采用降压斩波Buck电路进行降压，Vout=n*Vin可变电压系统HV 蓄电池变频器ON第一拍电机如何驱
7、动电机如何驱动THS 低压DC/DC：辅助电源采用12V铅酸电池，用于常火及ON档。对辅助电池充电，THS采用降压斩波Buck电路进行降压，Vout=n*Vin可变电压系统HV 蓄电池变频器288-650VON可变电压系统HV 蓄电池变频器OFF第二拍电机如何驱动电机如何驱动THS 低压DC/DC：辅助电源采用12V铅酸电池，用于常火及ON档。对辅助电池充电，THS采用降压斩波Buck电路进行降压，Vout=n*Vin可变电压系统HV 蓄电池变频器ON第三拍12.9-13.8Vdc电机如何驱动电机如何驱动三相全桥逆变：U相，Vac=Vdc*2/2 VWUIPM变频器IPMMGONON电机如何驱
8、动电机如何驱动三相全桥逆变：U相，定子线圈的极性和磁场强度是随时变化 电机如何驱动电机如何驱动三相全桥逆变：V相，Vac=Vdc*2/2 VWUIPM变频器IPMMGONON电机如何驱动电机如何驱动三相全桥逆变：V相，定子线圈的极性和磁场强度是随时变化 电机如何驱动电机如何驱动三相全桥逆变：W相，Vac=Vdc*2/2 VWUIPM变频器IPMMGONON电机如何驱动电机如何驱动三相全桥逆变：W相，定子线圈的极性和磁场强度是随时变化如果转子停在了这个位置，施加电流也不会给转子力量。THS电机为3绕组并联，且定子线圈和转子磁场的都分裂成很多极，所以“步幅”远比图示的小。电机如何驱动电机如何驱动三
9、相全桥逆变：W相，定子线圈的极性和磁场强度是随时变化如果转子停在了这个位置，施加电流也不会给转子力量。THS电机为3绕组并联，且定子线圈和转子磁场的都分裂成很多极，所以“步幅”远比图示的小。电机如何驱动电机如何驱动IG ON 电动机运转GUUGVUactiveNot-active三相全桥逆变：门级驱动波形实测。当点火开关on,控制绝缘栅双极晶体管（IGBT）所需要的信号就要处于开启状态，以随时联系从分解器型转子位置传感器得到的信息。因为发电机停转，因此U W相之间没有相位差，当发动机运行时，信号相差120度，每一个晶体管对一旦被触发就旋转转子磁极。三、THS中各工况模式及传动过程THSTHS中
10、各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS节能工作原理：电动机特性：扭矩大且低转速时功率输出高 发动机特性：大功率输出出现在高转速区THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS节能工作原理 THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：启动 THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：启动-发动机启动预热 发动机启动时，电流流进MG2通过电磁力固定行星齿轮的齿圈，MG1作为启动机转动太阳轮，太阳轮带动行星架转动，与行星架连接的发动机曲轴转动，发动机启动。THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工
11、作模式：启动-发动机预热 怠速时，电流流进MG2固定行星齿轮的齿圈，发动机带动行星架转动，行星架带动太阳轮转动，与太阳轮连接的MG1发电给电池充电。THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：启动-车辆起步 车辆起步时，发动机停转，行星架被固定。MG2驱动行星齿轮齿圈，推动车辆前进。此时，MG1处于空转状态。THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：启动-大扭矩起步 车辆起步时，如需要更多动力（驾驶员深踩油门或检测到负载过大），MG1转动启动发动机，由发动机和MG2共同驱动。THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS
12、工作模式：低中速行驶 THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：中高速行驶 THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：全速或需要大扭矩时 THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：全速或需要大扭矩时 车辆起步时，如需要更多动力（驾驶员深踩油门或检测到负载过大），MG1转动启动发动机，由发动机和MG2共同驱动。THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：减速/下坡时 THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：减速/下坡时 减速（B挡）时，MG2产生的电能供给MG1，MG1驱动发动机。此时发动机断油空转。MG1输出的动力成为发动机制动力。THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：减速/下坡时 倒车时，只使用MG2作为倒车动力。THSTHS中各工况模式及传动过程中各工况模式及传动过程THS工作模式：减速/下坡时 倒车时，只使用MG2作为倒车动力。The endThanks!
