混合动力技术在丰田雷凌中的应用
摘要：混合动力汽车，是指一辆汽车可以由两种或者多种类型的动力源驱动，车辆的行驶能力依据车辆行驶状态由各个动力源或多个动力源共同提供。能够保证车辆行驶的状态，同时应可以控制车辆德行驶功率。由于能源危机和环境污染的双重挑战下，目前最为理想的就是混合动力汽车，混合动力汽车随之出现在人们的视线中，而且具有广阔的发展前景。
关键词：不同类型的动力源；混合动力汽车；广阔的发展前景
Application of Hybrid Technology in Toyota Ralink
Abstract: Hybrid vehicle means that a car can be driven by two or more types of power sources. The driving ability of the vehicle is provided by various power sources or multiple power sources depending on the driving state of the vehicle. It can guarantee the state of the vehicle and can control the driving power of the vehicle. Due to the dual challenges of energy crisis and environmental pollution, the most ideal hybrid vehicle is nowadays. Hybrid vehicles appear in people's sights and have broad development prospects.
Keywords: different types of power sources; hybrid vehicles; broad development prospects
一 、绪论
1.1课题背景及意义
自1885年汽车问世以来，汽车与人们有着千丝万缕的联系。然而，由于燃料车辆过多和能源危机导致的排放问题，低排放和清洁能源新车的开发已成为汽车行业的首要任务。自20世纪90年代以来，我们生活中出现了以清洁能源为动力的电动汽车。目前的电动汽车主要包括纯电动汽车（EV），混合动力汽车（HEV）和燃料电池汽车（FEV）。电动汽车的发展前景相比燃油车较大。但是电池的使用效率远远不能达到设计者的要求，电池的能量问题成为了电动汽车发展的根本原因。所以在未来的20年左右，电动汽车还不能完全代替燃油汽车的位置，现实迫使工程师开发出一种混合动力电动汽车（HEV），它兼顾了燃油汽车和电动汽车城的优势，将发动机和电动机相结合组合了一套动力传输系统。它是零排放车辆的临时实施，是超低排放车辆商业化的实用解决方案。中国“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划）已将电动汽车纳入重大专项。国家还出台了相关的补贴措施，以支持技术的转型和发展，以应对现有的汽车排放。日本在电动汽车（新能源汽车）的发展技术上面一直处于领先的水平，特别是在混合动力方面，日本可以说是现有混合动力汽车技术中最成熟和投入使用的。从1995年的概念车到2017年，混合动力汽车的全球销量突破1000万辆。丰田已经开发出世界上最成熟的混合动力汽车系统，并已在汽车行业投入使用并具有很大的影响力。
1.2课题来源
随着社会与时俱进，混合动力技术也在迅速发展，各种混合动力技术也在不断涌现。 丰田一直专注于混合动力汽车的综合能力和节能长达30年。 雷凌双擎是丰田开发的最新混合动力节能型汽车。
1.3课题的目标及主要内容
1.3.1课题目标
本课题的主要目标是对混合动力技术在雷凌这款车辆中的应用技术进行详细的分析，主要是对这款车辆与燃油汽车在混合动力方面的区别以及应用方法作出了讲解，尤其是对能量回收系统的工作过程和各工作阶段的流程进行解析，以及现有混合动力市场中雷凌双擎这款车的发展情况及前景。使得充分认识并理解混合动力在丰田雷凌中的应用包括了哪些方面。
1.3.2课题的主要内容
本课题的内容是对混合动力技术进行简单的分析，着重介绍了混合动力技术在雷凌双擎这款车中的应用方法及原理。
本论文主要完成了以下内容：
1、阐述了课题的研究背景、课题的来源、论文的主要内容
2、介绍混合动力的简介和联接方式
3、介绍雷凌这款车的混合动力组成部件
4、介绍功率控制系统的工作原理
5、介绍能量回收系统的工作流程
6、介绍雷凌混合动力技术故障案例及发展前景
二、概述
2.1混合动力简介
混合动力汽车指的是由两个或者多个动力源根据不同的情况可以同时或分开驱动车辆，不同的部件组合方式可以形成不同类型的混合动力汽车以适应不同的需求。常见的混合动力汽车的动力源是原动机和电动机。现在HEV常用的原动机是柴油机和汽油机。混合动力汽车简单来说就是将燃油汽车和电动汽车的优点结合到一起，组成了一种能适合现有社会需求的清洁能源型汽车。它与电动汽车和燃油汽车的特点和区别如下：
与纯电动汽车相比，混合动力汽车具有以下优点：
1.可以最大化内燃机和电动汽车的双重优势
2.由于原动机作为辅助动力，可以减少电池的数量和质量
3.经过辅助能源装置的管制，里程和动力可以靠近内燃机。
4.原动机的动力用于驱动汽车上的电气设备，从而不消耗电池的能量，并且提高了驾驶的稳定性和乘坐的舒适性。
与内燃机车辆相比，混合动力车辆具有以下优点：
1.混合动力汽车仍然会产生排放，但大多数都在最佳条件下工作，这大大减少了汽车换挡时的排放，使混合动力汽车成为低排放，高能源的汽车。
2.在城市或人口密集的道路上行驶，混合动力汽车可以关闭动力辅助装置并切换到纯电动模式，成为零排放电动汽车。
3.混合动力车辆可以通过电动机提供所需的动力，从而可以使用低功率发动机，并且电动机可以配备能量回收系统以减少能量消耗和污染。
混合动力汽车的结构与现有汽车之间没有太大的区别。现有的能源系统和驾驶员的习惯没有变化。它只是为了改善现有能源的使用来应对现有的环境变化。所以它可以很快实现工业化的原因。从以上原因可以看出，混合动力汽车的发展可以在当前的环境和能源问题中发挥相对重要的作用。
混合动力车具有四个功能：怠速停止，EV行驶，电机辅助和制动再生。
传统汽车和混合动力汽车的区别如下：
动力源：传统汽车的动力源是发动机，而混合动力汽车的动力源除发动机外，还包括了电动机。动力源方面传统车辆发动机循环方式采用的是奥托循环，而混合动力汽车的发动机采取的是阿特金森循环方式，阿特金森循环的循环结构组成和传统车轮不同，它仅使用一个带有曲柄连杆的飞轮来实现四个冲程的工作。阿特金森发动机使用电子控制装置和进气门控制装置来延长进气门的关闭以此来减少进气量，实现了膨胀比大于压缩比，提高了燃油的使用效率从而实现节油。
变速箱：传统汽车的变速箱使用的是手动变速箱，自动变速箱和CVT无级变速箱。混合动力电动车辆使用混合动力传动桥，包括辅助电动机，发电机和分离发动机，电动机和发电机的动力的复合齿轮机构，它能起到和CVT一样的功效。。
制动系统：传统汽车的制动系统都是提高液压制动的方式将汽车的动力能转化为热能。混合动力汽车采取的是液压制动和再生制动相结合的方法来实现能量的回收并加以利用。制动系统通常可以回收30%左右的能量存储在电池中。
电池：传统汽车使用12V电池，而混合动力汽车使用12V的辅助电池和HV电池，电压为240V-280V。当车辆起动，加速和上坡时，HV电池负责向驱动马达提供电能。
2.2联接方式
混合动力汽车可根据汽车的行驶环境和动态要求分为不同的结构形式。主要组合模式是串联，并联和混合。它们各自的构造和特点如下：
以下是串联混合动力驱动系统（SHEV）混合动力驱动系统的示意图如图1。串联混合动力系统使用发动机发电并驱动电动机驱动车轮。基本结构包括电动机，发动机，发电机，电池，变压器等。由于这种动力传输的方式是串联式的，所以这种驱动系统就被称为“串联式混合动力驱动系统”。
发动机和发电机一起形成辅助动力单元。发动机输出的驱动力首先由发电机转换成电能，然后部分地充电到电池，而另一部分由电动机和传动机构驱动以使车轮旋转。发动机的功能是发电，电动机的扭矩传递给驱动轮。电池的功能是平衡发电机的输出功率和电动机的输入功率：当发电机的功率大于电动机所需的功率时，控制器控制发电机对电池充电;当发电机产生的功率低于电动机所需的功率时，功率控制器控制电池为电动机供电。
目录
摘要……………………………………………………………………………………………2
一、绪论………………………………………………………………………………………3
1.1课题背景及意义…………………………………………………………………………3
1.2课题来源…………………………………………………………………………………3
1.3课题的目标和主要内容…………………………………………………………………3
二、概况………………………………………………………………………………………4
2.1混合动力简述……………………………………………………………………………4
2.2联接方式…………………………………………………………………………………8
三、雷凌混合动力系统主要部件简介………………………………………………………9
3.1发动机……………………………………………………………………………………9
3.2混合动力驱动桥总成……………………………………………………………………11
3.2.1不同工况下发动机和电机的运转情况………………………………………………11
3.3永磁同步电动机 ……………………………………………………………………11
3.3.1永磁同步电动机结构………………………………………………………………11
3.3.2永磁同步电动机的优点……………………………………………………………11
3.4ECVT ……………………………………………………………………………………12
3.5HV电池…………………………………………………………………………………13
3.5.1 雷凌HV电池的组成及功能………………………………………………………14
3.5.2HV电池的优点………………………………………………………………………15
四、功率控制单元…………………………………………………………………………15
五、雷凌混合动力能量回收系统…………………………………………………………16
六、故障案例分析及发展前景……………………………………………………………16
七、小结……………………………………………………………………………………17
致谢…………………………………………………………………………………………18
参考文献……………………………………………………………………………………19
参考文献
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