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专家揭密:丰田Prius汽油/电力混合动力车

混合动力汽车的特色是,由汽油发动机发动,然后转换成电池动力以加速。Prius采取了不同的处理方法,用电池动力发动,然后在速度超过20mph时,转换到汽油发动机。

因为丰田Prius汽油/电力混合动力车辆有着跑车的外观、相似航空设备的仪表板显现和无噪声平稳发起,那么一点也不古怪,该车是同类车型中出售得最快的车辆。(图1) 但是,除此之外,该车有一个可辨认的重要特征:省油。美国环境保护局(EPS)给出燃油等级:大街上是61英里/加仑(mpg),高速公路(抱负测验条件)上是50mpg。实践的,司机可等待的大街/高速路组合路面的燃油数是45到50mpg. 混合动力轿车的特征是,由汽油发起机发起,然后转换成电池动力以加快。但是,Prius采取了不同的处理办法,用电池动力发起,然后在速度超越20mph时,转换到汽油发起机。尽管Prius有大的打破,但司机不用为了最大极限的节油而从完全制动开端踩油门。 因为美国和国际其他国家曾面对过的最高油价,在别的汽油消费才能不强的商场,Prius的耗油数是个受欢迎的信号。

混合动力体系技能 Prius规划是依据Toyota称之为混合动力协同。概念方针是协同电动马达动力和汽油发起机动力,并使轿车功率和环境功用最大化成为或许。 Prius最近的类型是依据Toyota混合动力总体系II (THS-II)技能。THS-II体系的每个接连代代的产品改进了汽油燃效和削减散热,包含一个同轴的4缸1.5升发起机,一个高压镍氢电池(NiMH),一个带行星齿轮体系的智能混合动力驱动桥和一个杂乱的发起机操控部件(图2)。


两种办法的混合物 基本上,两种方式的轿车动力体系都存在:串联和并联。每个都有各自整套正面和不和的特色。不象其他混合动力汽油-电动车辆,Prius使两者结合了,并最大化每个的强项和补足他们的弱项。 在串联混合动力体系中,汽油发起机发起产生器,而产生的电流使电动马达驱动车轮(图3)。轿车作业中,此处运用的低输出功率发起机在最经济的范围内坚持轿车以安稳速度行进,并使之有用的给电池再充电。

在并联混合动力体系中,汽油发起机和电动马达都直接驱动车轮。除弥补发起机的原动力之外,电动马达还可作产生器,在轿车作业中给电池再充电。 Prius用两块永久磁铁500-V沟通马达产生器:MG1和MG2。两个马达都是由变压器组驱动,该变压器组将电池的直流电压转换成沟通电高压。一个混合动力驱动桥和行星齿轮体系衔接两个发起机和两个产生器。(图4)




因为MG1和MG2从1040rpm到5600rpm产生67hp的输出,MG1和MG2不需求汽油发起机的协助就有满足的扭矩发起轿车。Prius发起机作业的最大速度仅5000rpm,供给75hp输出。 首要,高压电池供给电力给MG2,以驱动车轮。当发起机轮经过行星齿轮被发起机驱动,MG1被发起机带动旋转供给产生电流给MG2。接着,发起机经过行星齿轮使MG1旋转给高压电池充电。轿车减速时,轮子的动能被康复转化成电能,以经过MG2用之于高压电池充电(图5)。这便是闻名的“再生制动”。

Prius的中心是动力输出设备,即行星齿轮盒,它将电力发起机、产生器和电动马达联合在一起(图6)。如并联混合动力体系中,这使得轿车作业可所以电动马达独立供给动力,也可所以汽油发起机独立供给动力,或许两者一起供给动力。

这种别离动力设备使车辆选用串联混合动力体系作业。然后,汽油发起机可不依轿车速度独立作业,以给高压电池充电或必要时为车轮供给动力。该设备也承当了接连变速传动的功用,不用再用手动传动或主动传动。因为别离动力设备经过产生器发起了汽油发起机,轿车不需求起动器。

电子马达衔接在齿轮组的环形齿轮上,也衔接驱动车轮的差速器。因而,电子马达的自转速率和环形齿轮决议车子的速度。 发电机被连在齿轮组的中心齿轮上,而引擎衔接着行星齿轮架。环形齿轮的速度由三个部件一起决议,它们有必要一起作业以操控输出速度。 一切的32位微处理器单元被用于发起机操控模块(ECM)、高压电操控单元(ECU)、电池的ECU和刹车操控ECU。这表明由前期的16位规划晋级了。交互式通讯经过操控器区域网络总线产生。 先进的电池规划 NiMH电池由168节1.2V直流电池组成,用28个电池模块相互衔接,以产生201.6V的名义直流电压,被安顿在一个耐冲击的容器内,置于轿车后坐下。现在,电池接连不断的改进已到第三代。(用在Toyota的Lexus RH400h和Highlander运动型多用途运载车上的电池是第四代规划。)发起机罩下,有发起机、变速器组和混合动力驱动桥。(图7)

Toyota说,现已有人问及电池的运用寿数和替换价格。需求阐明的是,电池群和一切混合动力成分都被认为是“轿车运用寿数”的组成部分。不管哪部分,他们都保用8年或100,000英里路程。在美国按加州型排放规范,保用期更长(10年和150,000英里)。(California, Connecticut, Massachusetts, Maine, New Jersey, New York, Rhode Island, Vermont, Washington, 和行将参加的 Oregon,都是选用该规范)。而且,从5年前Prius在美国出售以来,还没有电池要求替换这样的毛病实例。 Toyota发言人声称,“咱们的电池现现已过仿照180,000英里无毛病测验。在大西洋城西北用作出租车的第一代Prius,原始电池的运用路程已超越200,000英里。” 尽管如此,如果在保用期外电池产生毛病,仍是要考虑替换。因为没有电池毛病历史记录就没有电池替换规则成本数,能量储藏专家估量价格在3千美元到4千美元。 依据专家定见,“电池寿射中的要害问题是好的能量消耗监控。合理运用电池添加电池寿数(比方没有完全的充电和放电,坚持在合理的温度下作业等等)。” 他将Prius用高压电池做协同规划看作一个路程碑,但必定不是动力存储的终究和最经济处理方案。他预见到视界范围内甚至有更新的技能将使轿车作业更有用率和更环保。 超%&&&&&%器便是这样的技能。他们不是电池。确切的说,他们是离子能量储藏设备,比电池运用寿数长8到10年。而且,他们只占用20%左右的能量储藏才能。但他信任,Prius规划引发了主动能量储藏和低污染技能的革新。 当然,汽油-电动混合动力车辆运动才刚开端,的确会有相当大的扩张。到2008年,估计其他的轿车厂都要进入这一商场。 最近,因为潜在的软件小毛病或许导致轿车发起机停转或封闭,对美国已售的75,000台(全球160,000)Prius,Toyota发布自主召回。据Toyota声称,没有导致意外事故或意外损伤产生。还说,问题很小,公司现已成功处理。

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