丰田混合动力变速器E-CVT

1、普瑞斯上的“电子控制无级变速器”与其它量产的无级变速器工作原理完全不同。其差别之大，可以说称之为无级变速器都是一种误导。（先定调，ECVT不是CVT，同时也不要把THS（Toyota Hybrid System）理解为电动机+CVT，那是本田IMA，不是THS）

2、在低速时，普瑞斯的传动系统并不会提高内燃机的扭矩，这是因为它只有一个齿比。其实，内燃机是与车轮联接的，就好像始终挂在最高速档位上一样。（一开始我也被这个“好像始终挂在最高速档位上一样”迷惑住了，认为如果发动机和驱动轮是没有经过离合器且只有一个档，那么车轮的转速和发动机的转速关系应该是固定的，怎么会出现发动机嗡嗡的转，而车子走得很慢，甚至停止的状况呢？没关系，后面会有解答，耐心看文章就好）如

果没有一台强有力的电动机向内燃机提供额外动力的的话，这会是一种严重的缺陷。由于

有一台电动机提供了相当大的扭矩，人们才会说普瑞斯好像始终挂在一档上那样动力十足。

3、普瑞斯传动系统的核心部件是一套丰田公司称为“动力分配器”的行星齿轮组。行星齿轮

安装在行星齿轮座圈上的行星齿轮轴上，行星齿轮座圈与恒星齿轮围绕着同一个轴心旋转。与真实的行星不同的是，行星齿轮大小相同，与旋转轴心的距离也相同。这些行星齿轮被

一个齿向内的圆环包围和驱动，这个圆环叫做“外齿圈”。外齿圈也和其它齿轮一样围绕同

一个轴心旋转。（这段介绍行星齿轮机构的构成，我找了一个视频，可以直观的看到行星

齿轮这个机构是如何运作的）

4、普瑞斯的内燃机与行星齿轮座圈相联。当内燃机转动时，行星齿轮与中心齿轮和外齿圈咬合并推动二者向同一方向旋转。通过对中心齿轮和外齿圈大小的精心设置（当然还包括

齿数的设定），丰田公司把72%的扭矩（实际上是2.6除以3.6的值）分配给了外齿圈，把28%的扭矩传给了恒星齿轮。获得了大部分扭矩的外齿圈，通过普通的减速齿轮联接到差

速器，然后再联接到车轮。内燃机就是这样推动普瑞斯的。获得小部分扭矩的恒星齿轮则

与一台既是电动机又是发电机的电机相联，我们称这台电机为1号电机。内燃机带动行星

齿轮座圈，行星齿轮座圈又带动恒星齿轮，使1号电机旋转起来。内燃机就是这样以其72%的扭矩驱动普瑞斯，并以其28%的扭矩推动1号电机发电的。（介绍THS系统中，发动机、1号电机、驱动轮与ECVT的连接关系，有图有真相，没图说杰宝）

5、尽管内燃机的扭矩是按固定的比例分配给外齿圈和恒星齿轮的，但外齿圈和恒星齿轮却是可以以任何速度随意转动的。虽然外齿圈和恒星齿轮的转速和内燃机的转速之间有一个

固定的比例，但在不改变内燃机转速的情况下，他们（外齿圈和恒星齿轮）之中的一个转

速上升时，另一个的转速就会下降。如果外齿圈保持不转，恒星齿轮就会吸收来自行星齿

轮座圈的全部转数，自己加快旋转。齿轮组就是这样，像无级变速器一样调节内燃机转速的。（看完视频后，再看到这里就解释了为什么既没有档位也没有离合器，但是车子的速

度快慢自如了--与其说ECVT是个变速器，还不如说它其实是个差速器，只是它又“不像普

通的差速器，空转一方白白浪费掉动力，而是给空转一方接上电动机这个很理想的无级变

扭器，再把动力输入回阻力大的一方,形成动力的闭环控制”（无忌I6泡菜语）。关于这一

点文章后面部分还会讲到）

6、齿轮组就是这样，像无级变速器一样调节内燃机转速的。对某一车速，车载计算机会求出外齿圈的转速有多快。根据普瑞斯的动力需求，车载计算机就确定需要内燃机达到什么

转速。接着，它再解算一个简单的公式，求出1号电机应旋转多快。然后，它就调节取自

1号电机的电力（应该是通过调节1号电机的励磁电流），使内燃机加速或减速。上面这

些动作都不会改变这样一个事实，即内燃机72%的扭矩是用来推动车轮的。哪怕车轮没有

转动，扭矩仍然施加在车轮上。由于内燃机能以这种方式将普瑞斯从静止状态开动起来，

我们就用不着离合器或者扭矩转换器（指自动变速器的液力变扭器）了，实际上也就淘汰

了既容易磨损、又十分笨重的传动装置。（还是以差速器的概念来看ECVT，就不难理解

为什么没有ECVT没有离合器了）

7、另一个电动、发电两用电机，2号电机是与动力分配器的外齿圈相联的。 2号电机对来

自内燃机－动力分配器的扭矩补充更多的扭矩。所以，本来似乎要被浪费掉的动力，绕过

了动力分配器，通过电气回路，最终还是用来推动车轮。外齿圈和2号电机一起通过减速

齿轮和差速器（这里是指车轮上的真正的差速器）来推动普瑞斯。（请回头看第5段注释）因为动力是扭矩和转速结合的产物（请记住功率=扭矩×转速），所以通过机械和电气回路

的动力各自有多少，取决于1号电机和外齿圈的相应转速。你也许会听到有人说，内燃机

的72%的动力直接传给了车轮，28%的动力变成了电力，但这是不正确的。扭矩是按上面

的比例分配的，但动力的分配是可变的（相同功率下，扭矩小的转得快，扭矩大的转得慢）。由于内燃机和车轮之间的齿比不能改变，在低车速时，我们就无法提高内燃机的扭

矩来实现急加速。如果内燃机转速为2000转分，普瑞斯缓慢前行，这时来自内燃机的大部分动力都会传给1号电机。其实，如果普瑞斯停着不动的话，所有的动力都会传到1号电

机去。尽管1号电机只获得了28%的扭矩，但它却获得了所有的动力！（太阳轮带动1号

电机转得飞快！）在起步加速过程中，只有大约五分之一的内燃机扭矩直接来自机械回路（估计意思是说驱动轮上获得的扭矩大约只有1/5来自机械回路，另外4/5是由电机补充的）。随着车速的进一步提高，1号电机需要越来越多的动力来维持其扭矩，很快就会达

到它的动力操控极限（又是这种看似直白实则难以理解的表述！估计意思是随着车速（齿

圈转速）的增加，连接太阳轮的1号电机的转速下降，因而1号（发）电机直接输出给2

号电（动）机功率下降了）。而普瑞斯还有强大的2号电机，它可以使普瑞斯保持合理的

加速度。

但额外的电力是从哪里来的呢？答案当然是电池组。1号电机并不像我们想象的那样直接

向2号电机供电。电子控制装置里有个逆变器，它与电池组的端子相连，会把1号电机发

出的交流电变成数百伏的直流电。2号电机的一个逆变器则从电池组取得所需的电力驱动2号电机来给普瑞斯加速。如果1号电机发的电力不能满足2号电机的需要，电力的缺口则

由电池组来弥补。如果普瑞斯已经达到了所需的速度，1号电机的发出的多余电力则流进

电池组补充电力。普瑞斯车重1300公斤，本来需要100多马力的内燃机和步进式传动装置，而有了这种“电池助力”，只用70多马力的内燃机，不用步进式变速箱，还是获得了满意的

加速度。（这里描述了THS另外一个重要部件--电池的作用）

看到这里，大家应该对ECVT的工作原理都已经基本理解了。接着我用自己的语言表述一下对ECVT工作原理的理解，欢迎批评指正。这里先忽略电池也能提供和储存能量这个事实。

因为行星齿轮机构的作用，不管齿圈和行星架的转速差是多少，齿圈（驱动轮）从行星架（发动机）获得的扭矩就是发动机扭矩的72%（而不会像普通变速机构那样被放大），所以这个扭矩是比较小的，不足以满足车辆正常加速的需要；

扭矩不足怎么办，没关系，行星架的旋转会通过行星齿轮传导给太阳轮（同样的，不管太阳轮和行星架的转速差是多少，太阳轮获得的扭矩就是发动机扭矩的28%），驱动MG1发电，发出来的电供给MG2，MG2的产生的扭矩推动齿圈（驱动轮）。随着齿圈转速的提高，太阳轮转速下降，MG1发出（MG2获得）的电能越来越小，MG2作用在齿圈的扭矩也减小。最终齿圈以1.38（1/0.72）倍行星架的转速转动，太阳轮停止转动，MG1不发电，齿圈（驱动轮）获得72%发动机扭矩和全部的发动机功率，没有MG2提供的额外扭矩。

通过学习我们还能发现几个事实：

1、ECVT的硬件其实很简单，甚至比电动机并/串联变速箱的混合动力更简单。难的是整个THS系统的控制逻辑。

2、ECVT效率高。ECVT的机械回路连接没有经过任何离合器或者液力变扭器，其效率几乎只取决于电气回路的效率。大家知道，电机系统的能量转换效率还是很高的。所以传动装置的效率高是丰田混合动力系统省油的一大原因。我的帖子和隔壁的帖子里面都有童鞋说混动省油只是省能量回收，是不准确的。

3、ECVT的动力流向最灵活，两台电机是ECVT不可分割的紧密结合，实现了动力流向灵活的，瞬时的转换。

4、请童鞋们踊跃补充。

油电混合动力车电池介绍(一)参数与特性

油电混合动力车电池介绍（一）:参数与特性 油电混合动力车电池介绍（一）-参数与特性 以后可能需要研究与电池有关的成组，电池管理，电池充电和电池保护等高压系统的东东，了解一下电池的一些特性还是有必要的，在此把我收集到的一些东西整理一下。 容量：电池容量是衡量电池可以存储能量的指标。电池可以输出的能量数量取决于温度，放电速率，电池老化和电池类型。很难用一个指标来描述电池的容量，主要有三个指标用来确定电池的额定容量： 安时（Ampere-hour）： 表示电池能够以恒定速率输出的电流，在超过规定的时间条件下。通常用于汽车的12V电池，标准是20安时，20小时放电。一般规定是在25℃，以恒定电流放电20小时至终止电压（1.75V/单格），用Cn表示。n指几小时放电率，这里为20。有些电池是以10小时放电率计算的，用C10表示。例：100Ah/12V的电池指该电池以5A（0.05C）的电流恒定放电直至终止电压10.5V，可连续放电20小时。 储存能（Reserve Capacity）： 时间长度（分钟为单位）表征电池的容量，用来定义电池在无发电机充电的情况下维持汽车运转的时间。 瓦特小时（kWh Capacity）： 千瓦时的指标是考虑电池耗尽的能量的指标，是以能量为指标的（伏特*安培*时间）。电池耗尽通常并不是完全放电的电池，一个12伏汽车电池耗尽时，被认为是其电压下降到10. 5V的时候，一个6V的电池耗尽时，通常考虑的电压下降到5.25V。 以上三个指标都不能完整地描述了电池的容量。每一种是在特定条件下的衡量的方法。电池在实际应用的性能可能有很大的差别，这些条件包括不同的放电/充电率，电池老化，循环

丰田雷凌混合动力技术

毕业设计（论文）题目：丰田雷凌混合动力技术 系部：汽车工程学院 专业：汽车检测与维修 学号: 班级： 姓名： 指导老师： 2017年 4 月日

摘要 (3) 引言 (3) 一、概述 (4) （一）混合动力发展背景 (4) （二）混合动力简介 (4) （三）联接方式 (4) 二、雷凌混合动力系统主要部件简介 (6) （一）发动机 (6) （二）混合动力驱动桥总成 (8) 不同工况下发动机和电机的运转情况 (9) （三）变频器总成 (10) 变频器总成的冷却系统 (11) 混合动力冷却液更换、加入方法 (11) 在检查或维修高压系统时，请遵循以下安全措施 (12) （四）HV电池 (12) 雷凌HV电池的规格 (12) HV 电池冷却系统 (13) 冷却过程 (13) HV蓄电池进气口滤清器 (13) 三、功率控制单元 (14) 四、雷凌混合动力能量回收系统 (15) （一）混合动力系统在各个阶段的工作方式 (16) （二）高效制动系统 (16) 制动控制系统运作流程 (17) 四、故障案例分析 (17) 参考文献 (23) 致谢 (24)

摘要 混合动力汽车，指一辆车的驱动系由多个可以同时运转的单个驱动系联合组成。驱动系统能够保障车辆的行驶状态，同时可以决定车辆的行驶功率。目前较为时兴的是混合动力电动汽车。由于能源危机和环保的双重压力，混合动力电动汽车应运而生，而且具有广阔的发展前景 关键词：多个驱动系；混合动力汽车；广阔的发展前景 引言 作为混合动力车辆首先要有一台高效的发动机，尽可能的扩大发动机的高效率区间，并发动机最大限度工作在高效率区间并有效利用，提升工作效率。当发动机在低效率状态时用电动机取代发动机工作。车辆启动，汽车怠速和低速行驶时停止发动机，减少燃油损耗，当即提速到需要高功率输出时电动机配合发动机进行高功率输出。当发动机减速时电动机此时转变成发电机回收能量储存在驱动电池中，减少能量的损耗提升燃油经济性。高效利用能量。混合动力汽车的燃油经济性高了，而且行驶性能较好，混合动力汽车的发动机需要用燃油，而且在起步、加速时，因为有电动马达的配合，所以能够减少油耗，通俗的说，就是和相同排量的汽车比较，燃油消耗更少。而且，配合发动机的电动机能够在启动的瞬间产生强劲的动力，所以，使用者能够享受更强大的起步和加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性。

混合动力汽车动力系统综述

汽车新动力━━━HEV综述 戴梦萍1 纪永秋2 （1.山东理工大学机械工程学院，255000;2.山东水利技术学院，255000）摘要：介绍了混合动力电动汽车（HEV）的概念、HEV动力总成的组成及型式，阐述了其基本工作原理和驱动模式。 关键词：混合动力电动汽车；串联；并联；混联；驱动模式 随着世界经济的持续增长和世界人口的增加、人民生活水平的提高，人均能源消耗将会高速增加，环境污染会变得更加严重。开发新的替代能源、提高热能转换效率和节约能源被认为是解决或缓解环境污染和保障能源供给的有效办法。汽车燃油发动机是消耗矿石能源和制造环境污染的大户，研发替代燃油发动机的新动力势所必然。替代燃油发动机汽车的方案也越来越多，例如氢能源汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等。但目前最有实用性价值并巳有商业化运转的模式，只有混合动力电动汽车。 根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的建议，混合动力电动汽车是指由两种和两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源，其中至少有一种能源提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。本文介绍的仅是既有内燃机又有电动机驱动的混合动力电动汽车。混合动力电动汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机、电机和变速器一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。 1 混合动力电动汽车的组成及种类成 1.1 混合动力总成按照驱动系统能量流和功率流的配置结构关系，可分为串联式（Series hybrid system）（两种）、并联式（Parallel hybrid system）和混联式（）等三种。（如图1

丰田凯美瑞混合动力系统概述

丰田混合动力系统-II（THS-II）概述 丰田混合动力汽车的核心技术是丰田混合动力系统（THS-I）技术，它结合了汽油发动机和电机两种动力源，通过并联或串联相结合的方式进行工作，以实现良好的动力性、经济型和低排放效果。2003年，丰田公司推出了第二代混合动力系统（THS-II）,该系统运用在凯美瑞和普锐斯等混合动力车型上。 2010款混合动力版凯美瑞使用丰田混合动力系统-II(THS-II)。该系统对3AZ-FXE发动机和P311混合动力传动桥（混合动力车辆传动桥总成）内的高转速、大功率电动桥-发电机组（MG1和MG2）执行最佳协同控制。P311混合动力传动桥（混合动力车辆传动桥总成）提供良好的传动性能。 另外，它采用了由大功率混合动力汽车蓄电池（额定电压为直流244.8V，下文简称HV蓄电池）和可将系统工作电压升至最高电压（直流650V）的增压转换器组成的变压系统。 1、THS-II的优点 （1）优良的行驶性能 丰田混合动力系统-II（THS-II）采用了由可将工作电压升至最高电压（直流650V）的增压转换器组成的变压系统。可在高压下驱动电动机-发电机1（MG1）和电动机-发电机2（MG2），并以较小电流将与供电相关的电气损耗降到最低。因此，可以使MG1和MG2高转速、

大功率工作。通过高转速、大功率MG2和高效3AZ-FXE发动机的协同作用，达到较高水平的驱动力，使车辆获得优良的行驶性能。（1）良好的燃油经济性 THE-II通过优化MG2的内部结构获得高水平的再生动力，从而实现良好的燃油经济性。 THS-II车辆怠速运行时，发动机停止工作,并在发动机工作效率不良的情况下尽量停止发动机工作，车辆此时仅使用MG2工作。在发动机工作效率良好的情况下，发动机在发电的同时，使用,MG1驱动车辆。因此，该系统以高效的方式影响驱动能量的输入-输出控制，以实现良好的燃油经济性。 THS-II车辆减速时，前轮的动能被回收并转换为电能，通过MG2对HV蓄电池在充电。 （2）低排放 THS-II车辆怠速运转时，发动机停止工作，并在发动机工作效率不良的情况下尽量停止发动机工作，车辆此时仅使用MG2来工作，实现尾气的零排放。在发动机工作效率良好的情况下，发动机在发电的同时，使用MG1驱动车辆。这样，发动机始终工作在燃烧效率良好的状态，有效降低了排放。 2、THS-II的特征 （1） THS-II采用了可将系统工作电压升至最高电压（650V）的增压转换器和可以将直流电转换为交流电的逆变器组成的变压系统，为MG1和MG2提供系统电压。

丰田普锐斯Prius混合动力车

果内首款昏合动力轿车———普锐斯（PRIUS）2005年12月5日在长春一汽丰田合资工厂下线，此次国产1.5L排量普锐斯有织物座椅版和真皮座椅版两款，售价分别为28.8万元和30.2万元，2006年1月15日正式上市。 普锐斯在世界各地的价格对比： 普锐斯高定价主要是因为国产化率低、政府没有补贴、产量小。 据了解，目前普锐斯的国产化率只有3.4%，只有风挡玻璃和轮毂是国产的。根据目前国家的相关政策，像普锐斯这样用进口大件组装生产的整车，国家将按照整车来收税，这成为普锐斯价高的重要原因。 另外，在日本、美国针对普锐斯这样的环保车，政府有一定的补贴，如普锐斯在美国的售价比同级车大概高了20％，但可获得美国联邦税务局税收减免2000美元的补贴，在日本，政府将补贴普锐斯高出其同级别车部分的四分之一。 普锐斯是世界首款批量生产的、也是目前为止世界上最成熟的混合动力轿车。 1997年12月第一代丰田Prius投放市场，它是一种5座小型轿车。 2000年第二代丰田Prius推出，被美国“汽车工程国际”杂志评为“2001年世界设计最佳轿车”。

内部机械构造 蓄电池氯氢化金属最大功率25千瓦额定电压274伏特 蓄电池放在后排座与行李箱之间，通过把内部电流通路分为两处降低内电阻，实现了高性能和轻量化。当电量降低时，即使车辆处于停驶状态，发动机仍然驱动发电机给蓄电池充电，因此不需要外接电源充电。 首次采用的无级变速系统通过无阶段地改变发动机转速、发电机及交流永磁式电动机转数（与车速成正比）来实现加速、减速和后退；通过采用了滚珠轴承和低摩擦机油，将摩擦消耗降低了30%左右。

发动机横向直列4缸16气门双顶置凸轮轴VVT-i电喷汽油机 排量 1496毫升缸径×行程75.0×84.7（毫米）压缩比 13.0:1 发动机以1NZ—FXE为基础，采用混联的混合动力系统模式，高膨胀比循环和智能正时可变气门系统达到最佳，这样减小了摩擦带来的能量损失，提高了动力性能、燃油经济性，排放也达到了欧Ⅳ标准。 动力控制单元通过采用可变电压系统，实现了最大500V的高电压，对蓄电池的直流电与驱动电动机和发电机的交流电进行最佳控制，使驱动电路被统一，实现能量电路小型化。

丰田普锐斯混合动力汽车介绍

1 概述 1.1丰田混合动力汽车简介 PRILS（普锐斯）是日本丰田汽车于1997年所推出世界上第一个大规模生产的混合动力车辆车款，随后在2001年销往全世界40多个国家和地区，其最大的市场是日本和北美。美国是普锐斯最大的市场，至2009年年初为止，美国丰田总共卖了超过60万量，普锐斯是．目前为止世界上最成熟的油电混合动力轿车之一。 据美国环境保护署2007年的资料，普锐斯是在美国销售的汽车中最省油的。美国环境保护署和加州空气资源委员会根据二氧化碳排放量评价普锐斯是美国目前为止最干净的车辆。英国运输部公布普锐斯是在英国销售的车辆中最少二氧化碳排放的第二名。 第一代普锐斯如图1所示，于1997年12月出厂，型号为NHW 10。厂方只在日本内销，但是很多二手的普锐斯被出口到英国、澳大利亚和新西兰，市场上见到的不多。 此款车型为世界上第一辆大规模量产的汽油电动混合动力车。第一代普锐斯的生产成本高达32000美元，但是售价只为 16929美元，也就是每辆NHW10都是亏本出售。但这辆车意义重大：作为丰田推行减少空气污染和提高燃油效率的绿色汽车的探路者。此款车型定位于紧凑型。尺寸方面，长宽高分别为4275 mm、 1694 mm、 1491 mm，轴距为2550 mm。 动力方面，搭载一台1.5 L汽油发动机、永磁交流电动机和288伏镍金属氢化物（镍氢）电池组。汽油发动机提供的最大功率为58马力，最大扭矩为102 N·m。电动马达的峰值功率和扭矩分别为40马力和305 N·m。 2005年12月丰田汽车公司生产的普锐斯在长春下线，普锐斯混合动力先后经历了THS

（Toyota Hybeid System，含义为丰田混合动力系统）和THS-11两代系统，普锐斯的混合动力标识如图2所示。 丰田混合动力系统车辆可由汽油发动机来驱动，而无需对车辆进行充电。如果车辆的电池消耗了电量，发动机会驱动发电机，对电池充电。为了进一步提高车辆整体性能，普锐斯对发动机、MG1（1号发电机）、MG2（号发电机）以及蓄电池的控制系统都做了优化调整。 在普锐斯车型中，HV蓄电池可输入额定电压DC 201.6 V，减少了内部单电池，此外，变频器内部实现了增压到最大值DC 500 V，继而将此增压直流电在变频器内转变为交流电驱动MG1和MG2，普锐斯THS和THS-11的主要差别见表1。