19349628_第四代丰田普锐斯紧凑型P610混合动力驱动桥结构及技术亮点介绍

2023年11月23日发(作者：斯柯达旅行车有几款)

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高惠民 (本刊编委会委员)

现任江苏省常州外汽丰田汽车销售服务有限公司技术总监，江苏技术师范学

院、常州机电职业技术学院汽车工程运用系专家委员，高级技师。

第四代丰田普锐斯紧凑型P610混合

动力驱动桥结构及技术亮点介绍

◆编译/江苏 高惠民

一、概述

自从1997年世界上第一个大规模生产的混合动力系统被丰

田汽车公司开发出来，安装在第一代普锐斯汽车上，混合动力汽

车的销量连年增加。随着人们对环境保护意识的提高，导致对环

保汽车性能的要求不断增加，要求汽车具有优越的燃油效率和更

清洁的废气排放以及更好的驾驶性能。本文介绍丰田在TNGA平

台上研制的第四代普锐斯紧凑型P610混合动力驱动桥的结构和

技术亮点。开发P610的目的是驱动桥要适应TNGA新的平台生

产，减轻重量和降低机械损耗，有利于燃油经济性，改善噪音和

振动性能，保持车辆安静行驶。

二、基本规格及结构

新型混合动力驱动桥的规格详情如表1所示,图1和图2所示分

别为P610驱动桥截面图和示意图。

表1 新型混合动力驱动桥的规格

驱动桥

结构类型

发

动最大功率

机

排量

最大扭矩

类型

电

动

机

最大功率

最大扭矩

最高转速

电动机减速比

主减速比

重量（包括ATF）

长度

-

CHINA

·

May

P610P410

紧凑型

1.8L

72kW73kW

142N·m

永磁同步交流电机

53kW60kW

163N·m207N·m

17 000r/min13 500r/min

3.1172.636

3.4763.267

5.6kg-

47mm-

图1 P610驱动桥结构横截面图

P610驱动桥由扭矩减振器和4根轴组成，包括 轮组、发电

机、电动机、主减速器齿轮和差速器齿轮。行星齿轮组的作用是

动力分流装置，它把发动机的动力分配给车辆驱动力和发电机的

驱动力。电动机安装在单独一根轴上，与发动机输出轴分开，作

为电动机减速装置采用平行轴齿轮结构，中间轴从动齿轮接收发

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图2 P610驱动桥齿轮啮合示意图图3 P610和P410之间的尺寸比较图4 带PCU的变速驱动桥示意图

动机和电动机的动力，并把它们的动力传递给主减速器齿轮和差

速器齿轮。

耗和重量。 对于驱动电动机，开发出具有分布绕组型的分段线

圈定子和高速转子。结果，与P410相比，机械损失减少了至少

20％。此外，与P410相比，减小电机尺寸也有助于减轻至少

三、紧凑和重量减轻

P610驱动桥采用行星轮系和定轴轮系相结合新型轮系，新

型电机和双轴电机结构。虽然P610驱动桥输出扭矩与以前第3代

普锐斯P410驱动桥略有降低，却实现了结构紧凑和减重。P610

的总长度比P410缩短了47mm，零件数量和重量也分别减少了

20%和6.3%，如图3所示。详细的尺寸和减重技术介绍如下。

21％的重量。

安装

如图4所示，PCU(混合动力功率转换器)安装在驱动桥顶

部，以保持传动系统紧凑性。这使得前一代普锐斯放在后行李箱

里的辅助蓄电池能够装进发动机舱，由此，它有助于缩短电力电

缆，并扩大了后行李箱的空间。此外，将动力总成放置在较低的

位置，可以实现车辆较低的重心，有助于提高动态行驶性能。

2.双轴电机结构和电机减速装置

在前P410驱动桥中，发电机和电动机安装在同一轴上，采

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图6 电动机定子图7 电动机转子图8 高压电力电缆

开发出一种新型高速低损耗转子。为了支撑如图7所示高速

转子，采用了锁紧螺母方法来拧紧铁芯。此外，磁路设计上，转

子铁芯的磁阻转矩得到改善。 通过诸如转速增加的措施实现的电

机尺寸减小，结果，与P410相比，所用磁铁的体积减少了至少

15％。在减少电机损耗方面，通过优化磁铁位置，大大减小了磁

通量的谐波分量，从而减少了铁损。此外，开发了薄电磁钢板和

新磁铁材料，减少了电机损耗。

如图8所示，电力电缆开发了一种新结构，用于将电机连接

到逆变器，以满足新的安装要求。利用多轴布局，电动机和发

电机的每根电缆都缩短并集成在一起，这使得重量减轻了至少

60％。

5.驱动桥差速器新结构

P610驱动桥采用压配和铆接方法固定差速器壳和齿圈。

图10显示了差速器结构。与P410使用螺栓固定的方法相比，减

少了零件数量和尺寸，从而减轻了重量。

4.电机冷却结构

P610采用由发动机驱动的水泵作为发电机和电动机冷却系

统的流体循环结构。 与P410相比，它具有由齿轮泵结构，提高

了冷却效率，简单的冷却结构有助于驱动桥的紧凑性和轻量化。

图9显示了P610冷却系统结构。 泵出的流体由安装在变速驱动桥

外部的流体冷却器冷却，并通过内置管道供给发电机和电动机的

定子。另外，转子铁芯冷却导致磁体的温度显着降低，并且，与

P410相比，磁体中稀土元素的含量减少了至少85％。

图10 差速器新结构示意图

四、机械损失减少

与P410相比，P610在综合工况模式下减少了22％的机械损

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图12 电机减速装置图15 优化中间轴从动齿轮接合力示意图

通过图12中所示的新开发的电动机减速装置以及通过使用如

图13所示的支撑发动机输出驱动齿轮的内置轴承最小化尺寸，来

实现机械损失减少。

图14所示为由齿轮传动产生驱动桥内飞溅的润滑油流体，依

靠驱动桥中的油液挡板阻止流体的流动。 通过储存和分配润滑油

的液体收集罐，优化了齿轮和轴承的润滑油液位。 结果使润滑齿

轮和轴承油液搅拌引起的损失最小化。

五、静音

P610通过分散零部件的共振频率，优化套管的刚度，在减

速装置零件上加入磨削工艺，以降低NVH(NV和Harshness)。

如图15所示，通过优化两个齿轮啮合点的刚性(中间轴从动齿轮

图13 内置小型轴承示意图

与发动机输出驱动齿轮和电机减速输出驱动齿轮)，来实现以防止

齿轮接合力增加的开发目标。

六、结论

与P410驱动桥相比，新开发的P610驱动桥在诸如总长度、

重量、车辆安装、机械损失等各种性能方面具有显着优势。 可以

肯定的是，TOYOTA让全球各地的客户对配备这款新型混合动力

驱动桥的车辆满意。

译者注：本文译自2016年SAE论文“Development

of New Hybrid Transaxle for Compact-Class

Vehicles。SAE Technical Paper 2016-01-1163, 2016,

doi:10.4271/2016-01-1163(开发适用于紧凑型车辆的新型

混合动力变速驱动桥.sae技术论文2016-01-1163，2016，

doi:10.4271/2016-01-1163)。此外，国内新上市丰田

AVALON亚洲龙混合动力版采用的P710驱动桥结构与P610

图14 润滑油液流动的概念图

完全相同，只是一些部件参数有所不同。

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