雷克萨斯汽车的混合动力驱动系统Word文件下载.docx
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2.1特点
2.1.1概述
LS600h以“混合动力驱动协调”为理念，采用LEXUS混合动力驱动系统。
该系统通过动力传输性能良好的混合动力变速器实现了对发动机和高转速、大功率的MG2（2号电动机发电机）的最佳协同控制。
此外，该系统采用了由额定电压为DC288V的大功率HV蓄电池和可将系统工作电压升至最高电压DC650V的增压转换器组成的电压系统，逆变器将直流转换为交流，以对MG2、MG1供电。
采用2级电动机减速行星齿轮机构，能够降低电动机转速，使高转速、大功率的MG2最佳混合动力变速器内的动力分配行星齿轮机构
2.1.2可变的驱动性能
此系统釆用的变压系统包括一个可将工作电压升至最高电压DC650V的增压转换器。
可在高压时驱动MG1（1号电动机发电机）和MG2,并且可按较小功率供电，使电损降低。
从而可使MG1和MG2高转速、大功率工作。
2.1.3具有良好的燃油经济性
通过优化MG2的内部结构，系统实现了极佳的再生能力，从而提高了燃油经济性。
车辆怠速期间，系统会停止发动机：
发动机工作效率低时，会尽可能停止发动机，从而使车辆仅在MG2驱动下运行。
在发动机工作效率高的情况下，发动机在通过MG1驱动车辆期间进行发电。
因此，该系统可以高效控制驱动能量的输入和输出，从而实现了良好的燃油经济性。
2.1.4采用无离合器技术
无离合器系统通过齿轮机械连接车轮与MG2,为解除空挡位置驱动力，换挡杆位置传感器输出N位置信号来关闭逆变器（控制MG1和HG2）中的所有功率晶体管，使MG1和MG2关闭，从而使车轮的驱动力为零。
2.1.5再生制动
车辆减速或制动期间，再生制动功能使MG2工作，起到发电机的作用，并将电能存储到HV蓄电池中。
2.2组成
匚二11机械动力路從
HUj路卷
-1：
动力分配行虽曲轮乱沟
32级电动机减迪行型畑;
M构
如上图，雷克萨斯混合动力驱动系统主要山混合动力变速器、HV蓄电池、逆变器总成、NG1MG2等组成。
2.2.1逆变器总成
逆变器总成内采用增圧转换器，增压转换器将系统匸作电压升至最高电压DC650V,逆变器将直流转换为交流，以在高压时驱动MG1和MG2,并且可按较小功率供电，使电损降低，从而可使MG1和MG2高速转、大功率工作。
2.2.2混合动力变速器
此系统根据车辆的行驶状况最佳组合发动机与MG2的驱动车辆。
该系统以发动机为基础。
此混合动力变速器主要包括MG1和MG2、动力分配行星齿轮机构、2级电动机减速行星齿轮机构、Bl（l号制动器）和B2（2号制动器）。
发动机、MG1和MG2通过动力分配行星齿轮和2级电动机减速行星齿轮机构机械连接在一起，2级电动机减速行星齿轮机构用于增大或减少HG2的转速。
另外，通过施加或解除来自行星齿轮机构的B1和B2制动，可以将MG2的转速降低至更低速范围或升高至更高速范围；
动力分配行星齿轮机构将发动机驱动力分为
两部分：
一部分用于驱动车轮，另一部分用于驱动HG1,因此可起到发电机的作用。
示意图:
动力分配石星齿轮机构
2.2.3HV蓄电池
HV蓄电池采用了银片金属容器，以实现高冷却性能和紧凑结构。
因此，极好地实现了高能、重量轻和使用寿命长的特点。
2.2.4MGKMG2
MG1和MG2使用的转子均包括一个磁力永磁体，可以最大程度地减少扭矩损失。
定子则山低铁耗的电磁铁片和一个高压的电阻绕组线制成。
通过这些措施，使MG1和MG2结构紧凑并实现了大功率和大扭矩的性能。
2.3工作原理
2.3.1LEXUS混合动力驱动系统的简单运行模式
LEXUS混合动力驱动系统采用发动机和MG2两种驱动力，并使用MG1作为发电机。
系统根据各种行驶状况最佳组合这儿种动力。
HVECU持续监视SOC状态,HV蓄电池温度、冷却液温度和电气负载状态。
下表列出的是车辆行驶状况中混合动力车的哪种驱动模式的示例:
（A）:
未行驶状态
（B）：
由MG2启动
（0：
通过MG2和发动机行驶
（D）：
低负载和恒速巡航期间
（E）：
节气门全开加速期间
（F）：
加速行驶期间
（G）：
倒车期间
2.3.2分析各阶段行驶状态列线图所代表含义
下面的列线图对行星齿轮的旋转方向、转速和扭矩平衡作出了直观表示:
B车辆启动后，仅由MG2提供动力
叨左:
电.力路栓Ft机械陆力圖盟
车辆在正常状态下起动时，使用MG2的驱动力，在此条件下行驶时，因未激活发动机，所以支架的转速为Orpm,此外，山MG1不产生任何扭矩，因此没有扭矩作用于太阳轮，但是，太阳轮沿㈠方向自山旋转，以平衡旋转的齿轮（输出）。
动力分配行星齿轮机构的状态
太阳齿轮（HG1）
支架（发动机）
齿圈（输出）
旋转方向
—
+
扭矩情况
C通过MG2和发动机行驶
仅通过MG2行驶时，如果所需的驱动扭矩增加，则激活MG1以起动发动机。
此外，如果HVECU监视的任何项目（如SOC状态、蓄电池温度、发动机冷却液温度或电气负载状态）与规定值偏差，则激活MG1以起动发动机。
吃刁？
2电.力路径
】1机械动力路絵
仅通过MG2行驶,lllMGl起动发动机时，扭矩（+）方向作用于太阳齿轮（HG1）,支架（发动机）沿（+）方向旋转以回应太阳轮传输的扭矩，齿圈沿（+）方向旋转以回应支架旋转。
（发动机）
WWTIirT
太阳齿轮（HGD
D低负载和恒速巡航期间
车辆在低负载和恒速巡航状态下行驶时，发动机的驱动力山行星齿轮传输,
其中一部分驱动力直接输出，剩余驱动力用于MG1发电。
通过逆变器的电力路径,
将电能传输至MG2作为MG2的驱动力输出。
如果HV蓄电池的SOC级别低，则由发动机驱动的MG1对其充电。
刁力<
电/j-nif：
―t机械动力賂袒
下面是正常行驶状态下的动力分配行星齿轮机构工作情况示例。
太阳齿轮、支架和齿圈（+）方向旋转。
发动机产生的扭矩沿（+）方向作用于支架（发动机）。
使太阳齿轮和齿圈（-）方向旋转。
MG1通过利用作用于太阳齿轮的（-）扭矩产生电
太阳齿轮（MG1）
E节气门全开加速期间
能。
车辆行驶状态从低负载巡航转至节气门全开加速时，系统用来自HV蓄电池的电能为MG2提供驱动力。
g，电力路径—1:
机械动力路铿
为提高发动机转速而需要更多发动机动力时，相应齿轮的转速如下所示改
变。
列线图
动力分配行星齿轮机构工作情况
太阳齿轮（MGD
F减速行驶期间
车辆在换挡处于D位置减速期间，发动机停止且驱动力变为零，此时，车轮驱动HG2,使MG2作为发电机运行并对HV蓄电池充电。
如果车辆从较高速度开始减速，则发动机将保持预定转速而不停止，以保护行星齿轮机构。
玄方：
电力路径
减速期间，齿圈山车轮带动旋转，在此状态下，因未激活发动机，所以支架的转速为Orpm,此外，由于MG1不产生任何扭矩，因此没有扭矩作用于太阳轮,但是，太阳轮（MG1）沿（-）方向自山旋转，以平衡旋转的齿圈（输岀）。
G倒车期间
车辆倒车时，所需的动力山MG2提供，此时，MG2反向旋转，发动机保持停止状态，MG1以正常方向旋转而不发电；
倒车期间，当SOC状态、蓄电池温度、发动机冷却液温度或电气负载状态中的任一项达到规定值时，发动机就可能起动，下图表示发动机不运转时的情况。
帀7:
电力路橙二一：
8电LHI动.力路径
行星齿轮的状态与“通过MG2起动和行驶”中描述的情况相反。
因未激活发动机，所以支架的转速为Orpm,但太阳齿轮（MG1）沿（+）方向自山旋转，以平衡旋转的齿圈（输出）。
2.4与传统汽车的区别
2.4.1HV蓄电池区别
（1）如果长时间不使用HV（4个月以上），与普通蓄电池一样，HV蓄电池也会因自然放电而出现电量耗尽的情况；
为了避免因车辆长期放置不使用而造成HV蓄电池耗尽以及自然放电，需要四个月进行对HV蓄电池充电。
（2）HV蓄电池有一定的使用寿命。
使用寿命会因车辆的使用状态以及行驶条件的不同而有所差异，此外，所谓HV蓄电池的时间寿命是指与普通蓄电池一样，决定蓄电池内部性能的材料等随着时间的变化会发生劣化，并出现蓄电池输出降低的情况。
（3）没有汽油，HV无法连续行驶的，依靠HV蓄电池行驶的距离有限。
可以通过两种方法为HV蓄电池充电：
①再主制动②通过发动机发电。
当燃油不足发动机无法运转时，可通过马达驱动车辆，此时只能再生制动来为HV蓄电池发电。
可行驶距离因当时蓄电池的充电状态以及行驶环境不同而有所差异，一般可以行驶儿公里左右。
（4）EV驱动模式的有点在于，可以不使用发动机，仅利用马达的驱动力安静地行驶。
EV模式除了使客户享受到EV行驶所带来的乐趣，还非常适合在一些对行驶噪声有要求的凌晨、深夜以及安静的住宅区域内行驶；
EY行驶时具有非常出色的燃油经济性，但是在HV蓄电池降低（低于45%）时，山于不管在任何行驶状态都需要发动机连续运转来为HV蓄电池充电，因此在驾驶时无法进行高效率的驾驶操作，与普通行驶模式相比，EV驱动模式的整体燃油经济性差2.4.2燃油性区别
HV汽车具有出色的燃油经济性的原因在于其综合了马达和发动机的优点。
电动马达具有从起动运转开始即可发挥最大扭矩的特点，利于车辆起步加速。
而发动机则可以在车辆匀速行驶时实现高效的运转。
总而言之，HV汽车综合了马达和发动机高效的部分，因此具有出色的燃油经济性。
还有HV汽车可以通过马达（MG2）将制动器产生的动能转换为电能用于驱动车辆行驶，因此提高了燃油经济性。
与驾驶普通车辆一样，不要进行不必要的加减速，这样就能够获得比较好燃油经济性。
突然加速时，HV蓄电池放电量变大，HV蓄电池的电量降低，此外充电需要发动机发电，因此会导致燃油经济性下降；
与普通车辆一样，慢慢加速时,HV蓄电池能够获得较好的充放电平衡，不会发生因为对HV蓄电池充电而无法实施怠速停止的状况，因此能够提高燃油经济性。
3混合动力车的应用及发展
3.1混合动力汽车的特点
混合动力汽车最大的特点是车载动力源有多种：
蓄电池、超级电容、燃料电池、太阳能电池、内燃机的发电机组。
在不同的路况中各动力相互配合利用，从而减少能源的浪费和废气的排放，达到了节能和环保的效果。
3.1.1优点
混合动力汽车的具体优点是采用复合动力后按平均需要的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作，需要大功率内燃机效率乂不足时，由电池累补充供电，负荷少时，富余的功率乂可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作，电池乂可以不断得到充电，故其行程和普通汽车是一样的。
具体优点有：
1因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量；
2在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放；
3有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。
3.1.2缺点
由于混合动力汽车系统同时采用两套动力，加上两套动力的管理控制系统结构复杂，技术较难，所以一般混合动力汽车的成本比传统汽车略高，车价自然就比传统汽车高些。
成本是传统汽车的1.3倍，电池的耐用性、使用寿命有待提高。
3.2混合动力汽车的应用发展
在二十一世纪，由于社会环境和节能的有力重视，自然而然的就促进了混合动力汽车的发展，从而加快了混合动力汽车对市场的应用。
社会的快速发展迫使单一动力源的汽车无法满足社会的要求而逐步被汽车市场所淘汰。
混合动力源汽车从研发到生产制造所选标准正是节能环保，这标准正是社会快速持续发展的前提所在。
3.2.1国内的应用发展。
在我国，从最初合资企业一汽丰田普锐斯混合动力轿车到如今包括一汽、奇瑞、长安、比亚迪的群雄逐鹿，混合动力汽车在我国已经进入科研转向产业化的关键时期。
2009年6月19日内首款自主品牌混合动力车长安杰勋上市，2012年长安混合动力汽车产业化规划……随着石油价格的上涨和燃油税的征收以及排放法规与国际接轨，我国汽车能源动力系统技术转型的转折点已出现，以混合动力和混合燃料为主体心能源动力系统车辆产业化高潮行将到来。
。
十二五期间新能源汽车主攻7大重点
关于新能源汽车的技术路线，万钢认为，在各种新能源汽车的技术路线中，以混合动力、出电动汽车和燃料电池汽车为代表的电动汽车被普遍的认为是未来汽车能源动力系统转型发展的主要方向，已经成为世界汽车强国和主要汽车制造商下一步的重点。
“电动汽车科技发展十二五专项规划草案”正在紧张研讨中，规划的总体LI标是全面掌握电动汽车的核心技术，培养自主开发的能力，发挥市场和资源的优势，形成有较强竞争力的电动汽车以及关键零件工业的体系。
筹划电动汽车、充电站、加氢站等基础设施，满足电动汽车的产业化发展需求，完善电动汽车的标准体系，建立有利于电动汽车发展的环境，实现我国向汽车强国的转变。
据悉，根据规划的总体思路、用绕着总体LI标，专家们提出十二五期间新能源汽车将重点开展以下儿个方面的工作：
第一，坚持三纵三横的研发布局，和进入产业化研发的模式，充分整合国家973、863讣划和科技支撑计划的资源优势。
把电池的容量、电池的可鼎性作为指标。
重点提高电动汽车的一致性、安全性、耐久性与低成本等一系列关键技术。
重点开发具有高舒适、高可黑性的城市汽车和纯电动小型乘用车等适用市场需求，在当前的技术条件和产业规模下以性价比比较高、比较容易引起市场接受的电动汽车产品。
第二，要加大充电设施、基础设施的科技创新力度，加快基础设施的建设。
有效支持、支撑充换电成套技术和规模示范。
通过十城千辆讣划，来支持基础设施建设规划，适度超前的开展充电网络的建设。
第三，加快技术标准的研究，完善标准体系。
科技部将联合国家质检总局、国家标准委等部门，共同建立起一套与我国自主研发的产品和技术特征相配合的电动汽车的标准体系。
同时，积极的参与国际标准制订。
笫四，要深化市场推广、探索商业推动模式。
进一步深化现有的科技、财政联合推动机制，建立专项资金，加大对示范产品的开发、优化和应用的财政补贴力度。
扩大公共服务领域和私人用车领域电动汽车示范推广的模式。
并积极的探索车电分离、电池租凭、整车租凭等新型的电动汽车示范推广的商业模式。
加强技术创新和商业模式创新的结合。
笫五，要支持产业技术创新联盟，承担科技计划任务，以产业链、价值链和技术链为纽带，建立产业技术联盟，跨行业的技术创新联盟，以及询沿技术创新联盟。
来配合电动汽车科技发展中技术平台一体化、车型开发两头紧的公共汽车和公共客车两头紧的问题。
笫六，完善公共平台，加强人才培养。
加强电动汽车技术领域中的国家工程中心、国家重点实验室和产业化基地等公共服务平台的建设。
积极的设施电动汽车，积极培养电动汽车人才队伍的建设计划，培养一大批骨干人才的团队。
第七，要继续深化国际技术交流与合作，推动电动汽车国际化的发展，在中美、中德等国际合作的框架基础上，积极的开展与美国、德国等国家和相关国际组织在电动汽车的技术、标准等方面的合作和交流，建立国际电动汽车中德示范区，而向国内市场来推动我国的电动汽车的长远发展。
最后，未来五年将是电动汽车从科研向产业过渡的关键时刻，也是中国是否能够抓住机遇将电动汽车这一战略性新兴产业做大做强的关键五年。
3.2.2国外混合动力汽车发展状况
随着人们对可持续发展的认识程度越来越高，各国政府也将可持续发展战略列为首选课题。
上世纪90年代以来，国外所有知名汽车公司均投入巨资开始进行电动汽车和混合动力汽车实用车型的研制和开发。
随着各国环境立法的日趋严厉，电动汽车、混合动力汽车性能的日益提高以及其成本的不断降低，混合动力汽车是市场份额逐渐增大，已成为重点发展的新型汽车。
美国U前有620台混合动力客车已经上路.已经收集带的数据显示，与普通的客车相比,燃油经济性提高40%-60%,同时减少各类排放污染物50%-90%。
美国能源部与1993年与三大汽车公司签订了混合动力电动汽车开发合作，在此基础上，早在1997年就推出了三款混合动力概念车：
GMPrecrpt.FordProdigy>
DaimlerChryslerDodgeESX3;
美国通用汽车公司向市场推出了多款油电混合动力型客车。
这明显更节能更清洁的混合动力车型具有更大的市场潜力。
通用公司推出一款混合动力客车，首先在美国西雅图的城市公交车队中运行。
现在购买一辆标准柴油公共汽车需45万美元，通用这款公交车售价将是64.5万美元。
据测算，使用7年后，车主将会通过节省燃料费用而找回购买时的差价。
其它成熟的重型汽车混合动力系统主要有:
BAESystems公司的HybridriveTM系统oAllisonTransmission公司的Ep40和EP50系统。
AVS公司的AVS-22和AVS-38型混合动力巴士。
ISEResearch公司与Xewflyer及NOVA合作推出的两辆样车等；
福特汽车公司也已推出其Escape混合动力汽车，克莱斯勒也将推出道奇Ram。
美国联邦快递公司讣划用混合动力汽车替代现有的30000辆送货车，进而大大推进美国混合动力汽车的发展。
欧洲地区也正在积极进行混合动力汽车的开发、研制及推广方面的工作。
沃尔沃客车公司早于1995年就开始了“环保概念客车”的研究，开发了以乙醇为燃料的燃气轮机电动混合客车，并于1999年开始在瑞典进行路试检测；
德国曼商用车公司也和福伊特驱动技术有限公司及西门子汽车科技公司联合开发了使用EPCOS超级电容的柴-电混合动力电动客车，并于1998年3月首次在德国纽伦堡投入试运行；
斯堪尼亚公司也在SU和S15客车基础上开发了混合动力电动客车样本；
法国PSA集团在自2003年到2007年陆续推出多款混合动力汽车在欧洲上市，虽然口前混合动力车在市场上量产销售的只有丰田与本田两家，但是今后欧美车厂在这一方面的追逐攻势将会日益激烈。
日本1989年日野（HIN0）公司开发看全球首例串联式柴-电混合驱动系统HIMR。
LI前装备该系统的汽车已经超过300辆，主要为在大城市行驶的客车和公交客车；
自1997年，日本丰田汽车公司推出了世界上第一款批量生产的混合动力汽车----丰田普锐斯以来，混合动力汽车的商业化取得了实质性进展。
据造车网报道，该车从上市以来，全球累计销量已经超过200万辆。
经RLPolk&
C。
”（美国一家汽车信息和销售解决方案提供商），在全美范围的统计，2007年，该款车型新增注册量为93761辆，较上年增长33%；
丰田先驱占全美国混合动力汽车市场的64%,大幅度领先于市场份额占31%的本田思域（HondaCivic,注册量为35596辆）。
□前该公司走在混合动力汽车研发前沿，开发的混合动力汽车已达到实用化水平；
日本丰田汽车公司是国际混合动力汽车制造企业的一个标杆，也是一个缩影。
上世纪90年代以来，国外所有知名汽车公司均投入巨资开始进行电动汽车和混合动力汽车实用车型的研发。
其它世界汽车巨头也不甘落后，纷纷投入巨资研究开发混合动力汽车。
进入21世纪后，各国加快了混合动力汽车（HEV）的概念产品化的进程，相继推出了不同型式的HEV产品。
3.3混合动力汽车的发展前景分析
混合动力汽车在现在技术的基础上达到了提高燃油经济性和减少排放的LI的，因而极具发展前景。
从訂前的发展来看，汽车排放法规日趋严格化，同时电子技术的迅猛发展会进一步促进混合动力汽车的发展，增加其在市场上的应用。
混合动力汽车需要解决的问题和关键技术
1动力分配装置和能量管理系统的研究，这两项总成是各种运行状态的控制管理枢纽，技术难度大，加工精度高。
混合动力汽车发动机频繁起步、关
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