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用全自动、机电一体化控制系统，达到安全、可靠、节能、环保和灵活的目的。
混合动力汽车一般是内燃机汽车的替代和延伸，继承和沿用了很大一部分内燃机汽车的传动系统，保留了人们已经习惯的内燃机汽车操纵装置，包括发动机控制装置加速踏板、制动踏板、离合器、自动离合器、变速器的操纵装置等。由这些操纵装置发出控制信号，通过以计算机CPU为核心的中央控制器和各种控制模块，向内燃机的驱动系统或电动机驱动系统发出单独驱动指令或混合驱动指令，来获得不同的驱动模式，按照驾驶员的意图，实现混合动力汽车的启动、行驶、加速、爬坡、减速和制动时的驱动模式转换的控制。 （2）混合动力汽车控制系统的基本组成
混合动力汽车控制系统主要包括：
①控制系统，由操纵装置、中央控制器和各种控制模块共同组成。 ②发动机和驱动系统，发动机和发动机驱动系统的控制系统。 ③电动机和驱动系统，电动机和电动机驱动系统的控制系统。
④信号反馈及检测装置，包括各电量检测装置（电压表、电流表等）、显示装置和自诊断系统等。 （3）混合动力汽车的控制策略
混合动力汽车控制策略设计的主要目标是开发近似优化且实际可行的管理策略，确实转矩分配方案和换挡方案，使油耗最低，同时满足下列约束：
·满足驾驶员的动力要求； ·保持电池的充电状态； ·满足一定的驾驶性要求。
有多种混合动力汽车控制策略，以下讲诉比较简单的基于规则的混合动力汽车稳态能量管理策略。
基于规则的稳态能量管理策略的主要依据是工程经验，根据部件的稳态效率MAP图来确定如何进行发动机和电动机之间的动力分配。将混合动力汽车控制分成了3种模式，即正常行驶模式、充电模式及制动能量回馈模式，同时将发动机的效率MAP图划分为纯电动、发动机驱动和电动机功率辅助3个区域，在不同模式下，根据发动机的稳态效率MAP图决定发动机和电动机的动力分配方式。
基于规则的能量管理策略主要依靠工程经验和实验，限定发动机的工作区域和工作方式，达到降低燃油消耗和排放的目的，方法比较简单直观，因此更具有使用价值，在实际混合动力汽车的能量管理系统中得到了广泛的应用。
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第3章 丰田普锐斯混合动力汽车的概述
3.1 丰田普锐斯混合动力汽车的技术特点和技术参数
3.1.1 丰田普锐斯混合动力汽车的技术特点
丰田公司于1997年开始销售普锐斯混合动力汽车，为5座小型轿车。它是世界上第一款大批量生产的商业用途的混合动力车型。2003年推出第二代轿车，2012年推出最新第三代混合动力轿车。丰田普锐斯混合动力系统由汽油发动机和电动机组成，采用丰田汽车公司自行开发的THS（toyota hybrid system）混合动力系统［1］。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。图3-1为最新款普锐斯混合动力轿车。
图3-1 丰田普锐斯混合动力汽车
丰田普锐斯混合动力汽车应用了大量先进技术，如采用“线控（by-wire）”技术、全电动空调等。简单介绍2012年最新款普锐斯混合动力汽车的先进技术。
（1）Atkinson 循环发动机
新款丰田普锐斯汽车采用1.8L汽油机，最大输出功率为73kw。工作循环为Atkinson 循环，其热效率高，膨胀比大。Atkinson 循环的汽油机采用延迟进气门关闭时刻的方法，增大膨胀比。在压缩冲程的起始阶段，部分进入气缸的空气回流到进气歧管，有效地延迟了压缩起始点，故膨胀比增大，而实际的压缩比并没有增大。由于用这种方法能增大节气门开度，在部门负荷时可减小进气管负压，从而减小进气损失。
（2）“线控（by-wire）”技术
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“线控（by-wire）”技术是某些操纵机构采用电子控制、电动执行的，用来取代机械或液力控制。普锐斯混合动力汽车上的节气门、制动、换挡杆、牵引力控制和车辆稳定性控制（VSC+）都采用了“线控（by-wire）”技术，提高了操纵性。
（3）电控无级变速器
普锐斯的变速理论与无级变速器的变速理论相同，动力分配装置将发动机和电动机的力矩分配给驱动轮或发电机，通过选择性地控制动力源的转速，模拟变速器传档比的连续变化，工作起来像普锐斯的无级变速器（CVT）一样。
（4）电动牵引力控制
如果防滑控制单元（ECU）检测到车轮打滑时，会立即切断电动机传到车轮的驱动力矩，而不是像传统牵引力控制系统那样切断来自发动机的动力。此外电控制动系统可采取制动。普锐斯混合动力汽车是世界上第一辆采用电动机施力的牵引力控制系统，各组成部件之间信息传递快，提高了整车的主动安全性。
（5）电子换挡杆
电子换挡杆安装在仪表盘上，比传统的换挡杆使用起来更加方便、灵活，还可以用指尖点动。换挡杆每次动作后，总是回到原来位置。换挡杆有照明灯，方便夜间使用。换挡杆有四个位置：N（空挡）、D（驱动）R（倒档）B（发动机制动）。驻车开关安装在换挡杆的上方，与传统自动变速器手柄处于“P”位置的作用相同。
（6）电控制动系统（ECB）
普锐斯混合动力汽车采用独特的线控制动系统。踩动制动踏板会触动停车的控制电路，电控制动系统响应迅速，可与其他主动安全系统互相配合。ECB也用于提高再生制动系统的效率，将车辆制动时的动能回收。ECU有备用电源，以防车辆电源系统发生故障。
（7）全电动空调系统
普锐斯混合动力汽车的空调压缩机由空调变频器电机直接驱动，不依靠发动机的运转，其优点为：
①即使发动机熄火，空调也能发挥最大效率。
②空调与发动机的运转各自独立，空调的运转不会降低汽车的行驶性能。 ③电动水泵能够在发动机熄火时向加热器供热。
④电动压缩机比传统的压缩机小40%，轻50%，可将压缩机直接安装到发动机上。
（8）坡道起步辅助控制
坡道起步时，控制系统能够通过驱动电动机上的高灵敏度的转速传感器，判
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别道路的坡度，防止汽车向下溜滑。若坡道很陡，系统会增大汽车启动力矩。
（9）增强型车辆稳定控制系统（VSC+）
增强型车辆稳定控制系统（VSC+）将车辆稳定控制系统与电动助力转向（EPS）组合在一起。在发生意外情况时提供一定量的辅助转向力矩，帮助驾驶员更快地转动方向盘，而在前轮打滑时转向，EPS提供较小的转向助力，防止过度转向。
（10）智能钥匙与启动系统
普锐斯混合动力汽车采用具有双向通信功能的智能钥匙，在汽车周围一定范围内，智能钥匙系统的ECU能够判别是否存在智能钥匙，只要车主随身携带智能钥匙，即可不用钥匙也能开或锁车门；同样，只要随身携带钥匙，驾驶员可推动按钮启动车辆（图3-2）。
汽车的前门和后舱门装有振荡器、触摸传感器和天线。振荡器若接收到智能钥匙电脑的命令，会发射信号，检测汽车周围是否有智能钥匙。若有人按动触摸传感器，则对应的车门锁会打开。若随身携带钥匙离开车，车主可以按下门手柄上锁开关将所有车门锁上。若在车内携带钥匙，只要按动仪表盘上的启动按钮就能启动汽车。
图3-2 智能钥匙的“遥控作用”
3.1.2丰田普锐斯混合动力汽车的技术参数
最新2012版丰田普锐斯混合动力汽车的技术参数见表3-1所示。
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表3-1 丰田普锐斯混合动力汽车的技术参数 尺寸及质量 全长（mm） 全宽（mm） 全高（mm） 轴距（前/后）（mm） 轮距（前/后）（mm） 最小离地间隙（空载）（mm） 最小转弯半径（m） 整备质量（kg） 4460 1745 1510 2700 1525/1520 160 5.1 发动机型号 形式 排量（ml） 最大功率（kw） 最大马力（Ps） 最大扭矩（N*m） 发动机 5ZR 丝杠直列顶置双凸轮轴电喷16气门（VVT-i） 1798 73 99 142 4000 最大扭矩转速（rpm） 缸径×行程 （mm×mm） 压缩比 配气机构 百公里油耗（L） 1385 1805 195/65 R15 电动机 80.5×88.3 13 DOHC 4.3 总质量（kg） 轮胎规格 制动、悬架、驱动方式 同步交流电动机（永磁型） 60 400 悬架系统（前） 悬架系统（后） 驱动方式 制动系统（前/后） 通风盘式/盘式 麦弗逊式独立悬架 拖拽臂式 前轮驱动 形式 最大功率（kw） 最大转矩（N*m） 3.2 丰田普锐斯混合动力系统的结构组成
丰田普锐斯混合动力汽车的动力中枢是丰田混合动力系统（Toyota hybrid system，THS），它使用汽油机和电动机两种动力，通过串联与并联结合的方式进行工作，达到了低排放的效果。2003年，丰田公司推出了采用THS-II（第二代丰田混合动力系统）的新一代普锐斯混合动力汽车，使混合动力汽车的发展向前迈进了一大步。
丰田混合动力系统的主要部件在车上的位置如图3-3所示。
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