丰田普锐斯混合动力数据流的处理与分析 - 图文(5)

南京工程学院本科毕业设计（论文）

图3-3 丰田混合动力系统主要部件的位置

下面介绍丰田普锐斯动力系统的主要部件。 1.发电机（MG1）和电动机（MG2）

发电机（MG1）和电动机（MG2）结构紧凑、重量轻、高效，为交流永磁铁同步型电动/发电机，其技术参数见表3-2、3-3。

表3-2 发电机（MG1）参数

项目 类型 功能 最高电压/V 冷却系统 新车型 永磁铁电动机 发电机、发动机启动机 AC500 水冷

旧车型 永磁铁电动机 发电机、发动机启动机 AC273.6 水冷 15

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表3-3 电动机（MG2）参数

项目 类型 功能 最高电压/V 最大输出功率/kw 最大转矩/N·m 冷却系统 新车型 永磁铁电动机 发电机、驱动车轮 AC500 60 400 水冷 旧车型 永磁铁电动机 发电机、驱动车轮 AC273.6 33 350 水冷

1）发电机（MG1）和电动机（MG2）的工作原理

THS-Ⅱ系统的电机（MG1、MG2）属于无刷直流同步电动机B D C M类型的驱动电机。B D C M用装有永磁体转子代替了有刷直流电动机的定子磁极。BDCM是将逆变器产生的方波交流电流直接输入电机定子绕组，省去了机械换向器和电刷。B D C M定子绕组中通入三相方波交流电流。定子绕组上会产生感应电动势，生成与永磁转子磁场在空间位置成正交的电枢反应磁场。在转子永磁铁磁场的作用下，电枢反应磁场以反作用电磁力驱动永磁转子同步旋转（图3-4）。

(c) 图3-4 电机（MG1、MG2）工作原理

2）电机（MG1、MG2）结构

MG1、MG2定子组采用三相Y形连接，每由4个绕组并联，可以在电机输入较大电流下，获最大转矩和最小转矩脉动

MG1、MG2永磁转子：采用稀土永磁材料为永磁铁，安装在转子铁内部（内埋式永磁转子）。转子内的永磁铁为“V”形，这样永磁体既有径向充磁，又有横向充磁，有效集中了磁通量，提高电机的扭矩（图3-5）。从永

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磁转子的磁路特点分析，内埋式永磁转子结构，改变了电机交、直轴磁路，可以改善电机的调速特性，拓宽速度范围。

图3-5 电动机永磁体转子示意图

MG1、MG2解角传感器：为了满足电机静止启动和全转速范围内转矩波动的控制目的，需要利用解角传感器精确地测量MG1、MG2永磁转子磁极位置和速度。解角传感器是采用电磁感应原理制成的旋转型感应传感器，它由定子和转子组成（图3-6）。椭圆型转子与MG1、MG2的永磁转子相连接，同步转动。椭圆型转子外圆曲线代表着永磁转子磁极位置。定子包括1个励磁线圈和2个检测线圈，2个检测线圈S和C轴线在空间坐标上正交，H VE C U按预定频率的交流电流输入励磁线圈A，随着椭圆型转子的旋转，转子和定子间的间隙发生变化，就会在检测线圈S和C上感应出相位差90°正弦、余弦感应电流，HV ECU根据检测线圈S和C感应电流的波形相位和幅值，以及波形的脉冲次数（图3-7），计算出M G 1和M G 2永磁转子的磁极位置和转速值信号，作为HV ECU对电机MG1、MG2矢量控制的基础信号。

图3-6 电动机解角传感器示意图

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图3-7 检测线圈感应电流波形图

2.HV变速驱动桥

混合动力车辆（HV）变速驱动桥由发动机（MG1）、电动机（MG2）和行星齿轮组组成。图3-8为混合驱动桥剖面结构图。

①发电机（MG1） 发电机（MG2）由电动机带动旋转产生高压电以操作电动机（MG2）或为HV蓄电池充电。同时，它还可以作为启动机启动发动机。

②电动机（MG2） 由发动机（MG1）或HV蓄电池的电能驱动，产生车辆动力。制动期间或制动踏板未被踩下时，它产生电能为HV蓄电池再次充电。

③行星齿轮组 以适当的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机。

图3-8 普锐斯混合驱动桥剖面图

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3.HV蓄电池

在起步、加速和上坡时，将制动时或制动踏板未被踩下时再次充入的电能提供给电动/发动机。HV蓄电池如图3-9所示。

图3-9 HV蓄电池

4.变频器总成

此设备用于将高压DC（HV蓄电池）转换为AC[发电机（MG1）和电动机（MG2）]，反之亦然（AC转为DC）。包括增压转换器、DC/DC转换器和空调变频器。如图3-10所示。

①增压转换器 将HV蓄电池的最高电压从DC201.6V增加到DC500V，反之亦然（从DC500V降到DC201.6V）。

②DC/DC转换器 将最高电压从DC201.6V降到DC12V，为车身电气组件供电以及为备用蓄电池再次充电（DC12V）。

③空调变频器 将HV蓄电池的额定电压DC201.6V转换为AC201.6V，为空调系统中的电动变频压缩机供电。

图3-10 变频器总成

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