专家揭密：丰田Prius汽油/电力混合动力车(一)

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由于丰田Prius汽油/电力混合动力车辆有着跑车的外观、类似航空设备的仪表板显示和无噪声平稳启动，那么一点也不奇怪，该车是同类车型中销售得最快的车辆。(图1) 可是，除此之外，该车有一个可识别的重要特征：省油。美国环境保护局(EPS)给出燃油级别：街道上是61英里/加仑(mpg)，高速公路(理想测试条件)上是50mpg。实际的，司机可期待的街道/高速路组合路面的燃油数是45到50mpg. 混合动力汽车的特色是，由汽油发动机发动，然后转换成电池动力以加速。可是，Prius采取了不同的处理方法，用电池动力发动，然后在速度超过20mph时，转换到汽油发动机。虽然Prius有大的突破，但司机不必为了最大限度的节油而从完全制动开始踩油门。 由于美国和世界其他国家曾面临过的最高油价，在另外汽油消费能力不强的市场，Prius的耗油数是个受欢迎的信号。
         混合动力系统技术 Prius设计是基于Toyota称之为混合动力协同驱动概念。此概念目标是协同电动马达动力和汽油发动机动力，并使汽车功率和环境性能最大化成为可能。 Prius最近的型号是基于Toyota混合动力总系统II (THS-II)技术。THS-II系统的每个连续世代的产品改进了汽油燃效和减少散热，包括一个同轴的4缸1.5升发动机，一个高压镍氢电池(NiMH)，一个带行星齿轮系统的智能混合动力驱动桥和一个复杂的发动机控制部件(图2)。
         两种方法的混合物 基本上，两种形式的汽车动力系统都存在：串联和并联。每个都有各自整套正面和反面的特点。不象其他混合动力汽油-电动车辆，Prius使两者结合了，并最大化每个的强项和补足他们的弱项。 在串联混合动力系统中，汽油发动机启动发生器，而产生的电流使电动马达驱动车轮(图3)。汽车运行中，此处使用的低输出功率发动机在最经济的范围内保持汽车以稳定速度行驶，并使之有效的给电池再充电。
         在并联混合动力系统中，汽油发动机和电动马达都直接驱动车轮。除补充发动机的原动力之外，电动马达还可作发生器，在汽车运行中给电池再充电。 Prius用两块永久磁铁500-V交流马达发生器：MG1和MG2。两个马达都是由变压器组驱动，该变压器组将电池的直流电压转换成交流电高压。一个混合动力驱动桥和行星齿轮系统连接两个发动机和两个发生器。(图4)
         由于MG1和MG2从1040rpm到5600rpm产生67hp的输出，MG1和MG2不需要汽油发动机的帮助就有足够的扭矩发动汽车。Prius发动机运转的最大速度仅5000rpm，供给75hp输出。 首先，高压电池供应电力给MG2，以驱动车轮。当发动机轮通过行星齿轮被发动机驱动，MG1被发动机带动旋转供应发生电流给MG2。接着，发动机通过行星齿轮使MG1旋转给高压电池充电。汽车减速时，轮子的动能被恢复转化成电能，以通过MG2用之于高压电池充电(图5)。这就是著名的“再生制动”。