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第三章 丰田普锐斯混合动力汽车构造与维修

§3-3丰田普锐斯混合动力系统的特点与工作原理

教学回顾：

1、丰田混和动力系统的主要部件组成

2、丰田混和动力系统主要部件工作原理

学习目标：

1、理解丰田混和动力系统低油耗工作原理

2、理解丰田混和动力系统低尾气排放工作原理

3、了解丰田混和动力系统驾驶、动力、混联动力工作原理

引言：

丰田Prius普锐斯特点是低油耗、低尾气排放量、良好的加速、运行安静的传动系

统。

主要内容：

一、低油耗的工作原理

在启动及低速行驶时，Prius油电混合动力系统仅利用电动机的动力来行驶，因为

这时发动机的效率不高；

在一般行驶时发动机效率很高，发动机产生的动力不仅是车轮的驱动力，同时也

用来发电带动电动机，并给HV蓄电池充电；

在减速或制动时，TOYOTA油电混合动力系统以车轮的旋转力驱动电动机发电，

将能量回收到HV蓄电池中。

1）启动时—充分利用电动机启动时的低速扭矩

当汽车启动时，油电混合动力系统仅使用由HV蓄电池提供能量的电动机的动力

启动，这时发动机并不运转。因为发动机不能在低旋转带输出大扭矩，而电动机可以

灵敏、顺畅、高效地进行启动。

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2）低速、中速行驶时—由高效利用能量的电动机驱动行驶

对于发动机而言，在低速－中速带的效率并不理想，而另一面，电动机在低速-

中速带性能优越。因此在用低速-中速行驶时，油电混合动力系统使用HV蓄电池的电

力，驱动电动机行驶

注意：当HV蓄电池的电量少时，利用发动机来带动发电机发电，为电动机提供

动力。

3）一般行驶时—低油耗的驾驶、使用发动机作为主要动力源

由发动机产生的动力直接驱动车轮，依照驾驶状况部分动力被分配给发电机，由

发电机产生的动力用来驱动电动机和辅助发动机，利用发动机和电动机这一双重传动

系统，发动机产生的动力以最小消耗被传向地面。

注意：HV蓄电池的电量少时，发动机输出功率会被提高以加大发电量，来给HV

蓄电池充电。

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4）一般行驶时/剩余能量充电

将剩余能量用于HV蓄电池充电，因为TOYOTA油电混合动力系统在高速运转时

是采用发动机来驱动，而发动机有时会产生多余的能量。这时多余的能量由发电机转

换成电力，用于储存在HV蓄电池中。

5）全速行驶时—利用双动力来获得更高一级的加速

在需要强劲加速力（如爬陡坡及超车）时，HV蓄电池也提供电力，来加大电动

机的驱动力。

通过发动机和电动机双动力的结合使用，油电混合动力系统得以实现与高一级发

动机同等水平的强劲而流畅的加速性能。

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6）减速/能量再生时—将减速时的能量回收到HV蓄电池中

在踩制动器和松油门时，油电混合动力系统使车轮的旋转力带动电动机运转，将

其作为发电机使用。

减速时通常作为摩擦热散失掉的能量，在此被转换成电能，回收到HV蓄电池中

进行再利用。

7）停车时—动力系统全部停止

在停车时，发动机、电动机、发电机全部自动停止运转。不会因怠速而浪费能量。

注意：当HV蓄电池的充电量较低时，发动机将继续运转，以给HV蓄电池充电；

另外有时因与空调开关连动，发动机会仍保持运转。

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二、低尾气排放的工作原理

采用了三元催化剂和VVT-i，并改良了空燃比补偿装置、点火时间控制装置、燃

料蒸发排放物控制装置及其它各种设备，从而有效地控制了有害气体的产生，并增强

了尾气净化性能。

Prius低尾气排放做到CO2减少为以往的45%，NOx、HC减少到一半以下

三、驾驶方便、动力强劲的工作原理

1、驾驶方便

（1）灵活控制电动机和发动机

当驾驶员发出指令时，油电混合系统能迅速输出所需动力，其可以分析驾驶情况

和行驶条件输出最佳驱动力

（2）驱动辅助

油电混合系统安装有智能驾驶操作系统，电动机利用传感器掌握驾驶情况，瞬间

输出所需动力。

（3）电动机TRC

通过控制电动机驱动力减少轮胎打滑。当高精度旋转传感器检测出轮胎即将空转

时，电动机立即向驱动轴补充能量，以恢复驱动轴的动力。

（4）爬坡动力辅助

爬坡时利用电动机补充驱动力，驾驶员无需进行油门加大操作，高精度旋转传感

器检测出坡道的坡度和汽车总体重量，根据情况自动加大驱动力

输出。

（5）坡道启动控制

利用电动机的驱动力防止汽车在斜坡上停止及启动时出现倒车现象。将制动器松

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开，汽车也不会倒退。高精度旋转传感器检测出车轮最细微的前进和后退，根据坡度

和油门开度指示电动机输出所需的驱动力

2、强劲加速

强劲加速的工作原理主要体现在以下几个方面：

（1）理想的动力系统控制

电动机在低速带产生大扭矩，发动机在高速带具有良好的输出功率。油电混合系

统控制两种动力，使在低速和高速时都能顺畅、平稳的加速。

（2）扭矩分配系统控制

油电混合系统的变速器可将发动机、发电机和电动机的转速及扭矩的分配通过电

子方式进行无极调速。驾驶员无需操作离合器和变速器就可以实现平稳的加速和减速

五、超群的静谧性的工作原理

1、EV驱动模式

油电混合动力系统在发动机工作效率欠佳的低速和中速段，仅靠电动机的驱动力

来行驶，利用电力带动的电动机是非常安静的驱动力。

如果发生以下情况，将自动解除EV驾驶模式

①HV蓄电池的充电状态在规定值以下

②车速在55km/h以上

③油门开度在规定值以上

2、Prius的静谧性技术

通过EV驱动、适当配置消音器、以及在车身各处涂抹减振材料等方法来提高静

谧性。

消音材料配置在适当处以减少发动机的噪音。在部分驾驶室前壁板、地板上涂抹

减振材料，从而确保吸音性和遮音性。

六、混联式混合动力的工作原理

普锐斯油电混合动力系统采用的是“混联式混合动力”。

该系统组合 “串联式混合动力系统”以及 “并联式混合动力系统”，是一个综

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合双方优点的理想系统。还利用最尖端的技术开发并改良了驱动系统、发电系统和控

制系统

混联式混合动力利用电动机和发动机这两个动力来驱动车轮，同时电动机在行驶

当中还可以发电，可以一边行驶，一边给HV蓄电池充电。

根据行驶条件的不同，可以仅靠电动机驱动力来行驶，或者利用发动机和电动机

驱动行驶。

基本结构由电动机、发动机、HV蓄电池、发电机、动力分离装置、电子控制单

元(变压器、转换器)组成。

利用动力分离装置将发动机的动力分成两份，一部分用来直接驱动车轮，另一部

分用来发电，给电动机供应电力和HV蓄电池充电。

电动机擅长从低速带开始发挥威力，而发动机则在高速带大显身手。系统通过理

想地控制二者，可在所有条件下提供高效率的行驶。

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课堂小结：

1、丰田混和动力系统低油耗工作原理

2、丰田混和动力系统低尾气排放工作原理

3、丰田混和动力系统驾驶、动力、混联动力工作原理

习题册：

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