混合动力系统(简称THS)汽车,由汽油发动机和电动机组成。THS的核心是用行星齿轮组组成的动力组合器,用于协调发动机和电动机的运动和动力传递。
现以普锐斯混合动力(HV)汽车为例,介绍混合动力汽车的驾驶要领。普锐斯混合动力汽车动力系统提供两种动力,系统根据各种车辆行驶状况优化组合这两种动力,如图3-41所示。MG1为发电机,MG2为电动机。
图3-41 普锐斯混合动力汽车动力布置方式
HV蓄电池通过变频器向电动机(MG2)供电,电动机(MG2)带动行星齿轮旋转,驱动车辆行驶,如图3-42所示。
发动机带动行星齿轮旋转,同时,发动机通过行星齿轮带动MG1(发电机)发电,并通过变频器向MG2(电动机)供电,MG2(电动机)带动行星齿轮旋转,驱动车辆行驶,如图3-43所示。
图3-42 电动机驱动车辆行驶
图3-43 发动机与MG2(电动机)驱动
1)准备起动条件。混合动力HVECU始终监视SOC(电池剩余电量)状态,蓄电池温度、水温和电载荷状况。在READY指示灯亮,车辆处于P挡或车辆倒车时,如果监视项目符合条件,HVECU发出指令,起动驱动发动机(MG1),并为HV蓄电池充电。
如果水温、SOC状态、蓄电池温度和电载荷状态不满足条件,即使驾驶员按下POWER开关,READY指示灯打开,发动机也不会运转。
2)准备起动状态。起动发动机,仪表盘上的READY指示灯亮,车辆处于P挡或者空挡时,如果HVECU监视的任何项目均正常,HVECU起动发电机(MG1),从而起动发动机。运行期间,为防止发电机(MG1)太阳齿轮的反作用力转动电动机(MG2)的环齿轮并驱动车轮,电动机(MG2)接收电流,施加制动,这个功能称为反作用控制。在随后的状态中,运转的驱动发电机(MG1)为HV蓄电池充电。
如果HVECU监视的任何项目如SOC状态、蓄电池温度、水温和电载荷状态与规定值有偏差,发电机(MG1)将发动机起动。
发动机的工况
小提示
① 起步工况。电动机(MG2)驱动车辆起步后,车辆仅由电动机(MG2)驱动。这时,发动机保持停止状态,发电机(MG1)以反方向旋转而不发电。电动机(MG2)工作时,如果增加所需驱动转矩,发电机(MG1)将被起动,进而起动发动机。
② 发动机微加速工况。已经起动的发动机将使发电机(MG1)作为发电机HV蓄电池充电。如果需要增加所需驱动转矩,发动机将起动发电机MG1并转变为“发动机微加速时”模式。
发动机微加速时,发动机的动力由行星齿轮分配,其中一部分动力直接输出,剩余动力用于发电机(MG1)发电,通过变频器的电动输出,电力输送到电动机(MG2)用于作为电动机(MG2)的输出动力。
③ 低载荷巡航工况。车辆以低载荷巡航时,发动机的动力由行星齿轮分配,其中一部分动力直接输出,剩余动力用于发电机(MG1)发电,通过变频器的电动传输,电力输送到电动机(MG2)用于作为电动机(MG2)的输出动力。
④ 节气门全开加速工况。车辆从低载荷巡航转换为节气门全开加速模式时,系统将在保持电动机(MG2)动力的基础上,增加HV蓄电池的电动力。
⑤ 减速工况
a.D挡减速。车辆以D挡减速行驶时,发动机停止工作,这时,车轮驱动电动机(MG2),使电动机(MG2)作为发电机运行,为HV蓄电池充电。
车辆从较高速度开始减速时,发动机以预定速度继续工作,保持行星齿轮组。
b.B挡减速行驶。车辆以B挡减速行驶时,车轮驱动电动机MG2,使MG2作为发电机工作,为HV蓄电池充电,并为MG1供电。这样,MG1保持发动机转速并施加发动机制动。这时,发动机燃油供给被切断。
⑥ 倒车工况。车辆倒车时,仅由电动机MG2为车辆提供动力。这时,电动机MG2反向旋转,发动机不工作,发电机MG1正向旋转但不发电。