丰田普锐斯的发动机和电机分别是怎么工作的？丰田普锐斯是什么电机-森宝五金网

　　丰田普锐斯（Prius）采用的THS混合动力系统可以说是目前市场上评价最好的混合动力系统。THS混合动力系统中的动力总成包括一个1.8L的阿特金森循环发动机和一个功率为60KW的电动机。

　　由于THS混合动力系统是混联式结构，电动机在大部分工况下都参与车辆驱动。当然，在不同的工况下，发动机和电动机的工作情况也不同，以下作一个简单的介绍：

　　1. 起步

　　因为电动机在低转速时就能输出大扭矩，使起步更快更平稳，所以起步时采用纯电动行驶，发动机不工作，发电机不工作，电动机工作，电池放电；

　　2. 低速

　　同样因为电动机在低转速区间输出扭矩大、工作效率高，而发动机在低转速区间油耗和排放都相对较差，所以在低速行驶时采取纯电动行驶，发动机不工作，发电机不工作，电动机工作，电池放电；

　　1. 一般行驶

　　一般行驶时，采用混合动力方式，发动机作为主要的功率输出源。电动机同时输出动力，电池充电或者不充不放。此时，发动机带动发电机发电，供电动机输出动力，保持不消耗电池电量或给电池充电的状态，并且在满足驾驶员行驶需求的情况下，尽量使发动机也工作在一个经济的区间。在这种情形下，油耗可以降到最低；

　　2. 急加速

　　急加速工况需要动力总成输出最大功率，这个时候发动机工作，同时使发电机发电，加上电池放电，让电动机满功率输出。

　　3. 制动

　　制动时，发动机不工作，电动机发电，给电池充电，达到制动能量回收的目的。

　　在普锐斯的THS混合动力系统中，发动机和电动机之间在各种工况下协调配合，使得动力总成的工作效率很高，大大提高了能量利用率。

　　转载网上，详解丰田普锐斯(Toyota Prius)工作模式

　　从普锐斯静止状态下汽油机的启动、冷车启动、热车启动、起步、加速和爬坡、巡航、滑行、刹车、爬行和电力起步和低速行驶和电动行车这十种工作模式剖析普锐斯工作模式。

　　三代普锐斯与二代相比，电机和汽油机的马力都加大了，但基本结构和工作原理还是那些。

　　一、关于普锐斯的核心运动部件

丰田普锐斯的发动机和电机分别是怎么工作的？丰田普锐斯是什么电机

　　1、汽油机：普锐斯的1.5L的汽油机是阿特金森循环汽油机，与普通轿车的奥托循环汽油机相比，阿特金森循环汽油机的优点是燃烧效率较高，负荷较轻，特别适合反复点火启动，缺点是单位重量和功率比不如奥托循环汽油机。

　　2、电机：普锐斯有两台电机，资料上分别称为一号电机和二号电机。一号电机10KW，二号电机50KW。这两台电机在车载计算机控制下，有时以发电机模式工作，有时以电动机模式工作。有时正转，有时反转。正转时，有时是发电机，有时是电动机；反转时只作为电动机使用。

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　　3、PSD（Power SplitDevice）：即“动力分配器”。本质上是一个行星齿轮组（planetary gear set），它是普锐斯的机械中枢。汽油机和电动机的动力结合、无级变速的实现都要靠它完成。其示意图如下：

　　通过观察这个示意图，可以看到动力分配器由一个中心齿轮、四个小的行星齿轮、一个圆形的行星齿轮座、一个外齿圈构成。

　　A. 中心的齿轮称为“恒星齿轮”，它与一号电机相联。由于一号电机既可以正转，也可以反转，所以恒星齿轮也随一号电机正转或反转（恒星齿轮和一号电机见图中黄色的部分）。

　　B. 恒星齿轮四周有四个小齿轮围绕着旋转，称为“行星齿轮”。

　　C. 承载四个行星齿轮的圆环称为“行星齿轮座”，它上面有四个独立的短轴，四个行星齿轮分别装在短轴上。“行星齿轮座”本身没有齿，它依靠行星齿轮与恒星齿轮咬合在一起。

　　“行星齿轮座”与汽油机联接，由于汽油机只能正转，所以“行星齿轮座”也只能正转。（行星齿轮、行星齿轮座和汽油机见图中的蓝色部分）

　　最外面的圆环是一个齿圈，齿圈的齿全部向内，与四个行星齿轮咬合在一起。齿圈的一端与二号电机相联。由于二号电机既可以正转，也可以反转，所以齿圈也随二号电机正转或反转。齿圈的另一端通过减速齿轮与普锐斯的车轮相联。这样，当二号电机正转时，普锐斯向前行驶，当二号电机反转时，普锐斯向后倒退。（外齿圈和二号电机见图中的红色部分）

　　行星齿轮本身没有动力源，但它们有“自转”和“公转”。行星齿轮在短轴上的旋转为自转，自转可以是正转，也可以是反转；公转是指四个行星齿轮随“行星齿轮座”一起围绕恒星齿轮公转。

　　四个行星齿轮虽然没有动力源，但却有特别的功效。正是由于它们的存在，才使行星齿轮座、恒星齿轮和齿圈之间的微妙相互作用成为可能。譬如，当齿圈固定不动（即普锐斯车轮静止不动）时，有了行星齿轮的自转，恒星齿轮（暨一号电机）才可以带动行星齿轮座（即汽油机）转动；有了行星齿轮的自转，当齿圈（暨二号电机）正转时，恒星齿轮（即一号电机）才可以反转，而当齿圈（暨二号电机）反转时，恒星齿轮（暨一号电机）又可以正转。又如，当齿圈和恒星齿轮以某个速度同向转动时，行星齿轮可以不转，造成行星齿轮座的公转，从而带动汽油机转动。当行星齿轮座不转（相当于发动机停转）时，齿圈和恒星齿轮仍可以自由转动，等等。总之，有了这个行星齿轮组，发动机与车轮及电动机之间就可以始终保持联接了，也就不需要离合器了。理解动力分配器的工作状态需要一点想像力。

　　二、普锐斯的各种工作模式：

　　1、静止状态下汽油机的启动

　　为了启动汽油机，一号电机在电力驱动下带动恒星齿轮正转，如果普锐斯处于静止状态，则与车轮相联的外齿圈是不转的。于是，恒星齿轮的正转使行星齿轮反转，并迫使行星齿轮座开始正转并带动汽油机转动。下面的示意图显示动力分配器在启动时的工作状态：

　　如果是普通汽车，启动电机带动汽油机开始旋转时，就该向汽油机注入燃料并点火了。而普锐斯却要等到汽油机转速达到每分钟1000转时才开始点火。启动汽油机的整个过程不到一秒钟。普锐斯的一号电机功率高达10千瓦，比普通汽车的启动电机强劲得多，由于恒星齿轮与行星齿轮及外齿圈的齿比关系，行星齿轮座（即汽油机）的转速为恒星齿轮（即一号电机）转速的1/3.6。也就是说，为了使汽油机转速达到每分钟1000转，一号电机的转速要达到每分钟3600转。

　　对汽油机来说，每分钟1000转的启动转速实在算不了什么，因为汽油机本来就能靠自己的力量以这个速度从容运转。另外，普锐斯启动时只给2个汽缸点火，这就使得汽油机启动非常平稳和宁静，避免了普通汽油机的启动磨损。

　　汽油机启动完成后，普锐斯的车载计算机会控制汽油机节气门的开度，以保持预热时的合理怠速。这时，电池组不再向一号电机供电，如果电池组电量不足，反而可以利用一号电机发电来给电池组充电。为此，车载计算机只需将一号电机切换到发电状态（正转）并将汽油机节气门开大一点即可将电力导出。

丰田普锐斯的发动机和电机分别是怎么工作的？丰田普锐斯是什么电机

　　2、冷车启动

　　普锐斯的汽油机冷车启动后，会运转一会儿，主要是给汽油机和催化剂转换器预热，使废气排放控制系统开始工作。具体运转多长时间取决于汽油机和催化剂转换器的实际温度。冷车启动以后，汽油机怠速为每分钟1300转。

　　3、热车启动

　　普锐斯热车启动时，汽油机转一会儿就会停下来。汽油机怠速略低于每分钟1000转。

　　4、起步

　　通过考察行星齿轮组的结构，我们可以认为普锐斯的汽油机相当于始终挂在最高档上。这意味着光靠汽油机不能提供起步所需的扭矩。起步加速所需的扭矩是由二号电机来补充的。二号电机直接作用于动力分配器的外齿圈，而外齿圈又与推动车轮的减速齿轮动力输入端联在一起。电动机最适合在低速下提供扭矩，所以电动机起步是让普锐斯开动起来的好办法。

　　由于汽油机运转时，车子最初还处于静止状态，所以一号电机是正向旋转的。控制单元把从一号电机获得电能传递到二号电机。为了抵消一号电机的“发电阻力”，车载计算机会增加汽油机节气阀的开度，提高汽油机的出力。这时，汽油机在更卖力地推动行星齿轮座圈转动，而一号电机却想降低恒星齿轮的转速。结果这两股力量的合力施加到外齿圈上，推动了外齿圈，也就推动了普锐斯的车轮。下面的示意图显示动力分配器在起步时的工作状态：

丰田普锐斯的发动机和电机分别是怎么工作的？丰田普锐斯是什么电机

　　动力分配器将汽油机扭矩的72%分配给了外齿圈，28%分配给了恒星齿轮。在踩下油门踏板之前，汽油机处于怠速状态，没有扭矩输出。踩下油门踏板之后，节气阀开大了，28%的扭矩用于推动一号电机发电，其余72%的扭矩传到了外齿圈及车轮。尽管起步的主要扭矩来自二号电机，但汽油机的确通过这种方式也向车轮提供了扭矩。

　　那么，汽油机分配给一号电机的这28%的扭矩是如何引导二号电机的输出动力来使普锐斯起步的呢？

　　为此，首先必须弄清楚扭矩与动力的区别。扭矩是一股旋转的力，但如果只是维持扭矩，就不需要消耗能量。

　　当普锐斯尚未起步时，尽管汽油机扭矩的72%传递到了车轮上，但是由于外齿圈尚未转动，动力并未朝这个方向传递。尽管只得到汽油机扭矩的28%，恒星齿轮这时却在狂转，发出大量的电能。当普锐斯开始缓慢移动后，它的动力是一号电机提供的。

　　随着车速提高，一号电机转速开始下降，发电量就会减少。这时，车载计算机会进一步开大汽油机节气阀，产生更大的扭矩，由于增加的扭矩的一部分也传递到了恒星齿轮上，使一号电机得以维持发电量。也就是说，扭矩的增加抵消了一号电机转速下降的趋势。

　　电池组对于普锐斯起步并非必不可少。不过实际上，起步时通常都是靠计算机指令从电池组直接取电传送到二号电机的。当普锐斯缓慢前行时，为了避免一号电机因转速过高受损，汽油机的转速是受到限制的，因此一号电机的发电量也受到了限制。再说，汽油机转速过高，起步时的声音会很难听。油门踏板踩得越深，汽油机转速越高，从电池组汲取的电能也会越多。在时速25英里以下时，如果把油门踏板踩到底，大约有40%的动力来自电池组，60%的动力来自汽油机。随着车速提高，汽油机转速也随之提高，其供电的份额也在增加，如果踩住油门不放，当车速达到每小时100公里时，则有75%的动力来自汽油机。需要说明的是，来自汽油机的动力应当包括被一号电机用来发电并传递给二号电机的那部分动力。当车速达到每小时100公里时，二号电机提供了更多的扭矩，但增加的动力并非直接来自汽油机，其中相当一部分来自一号电机，这是由汽油机间接提供的动力，而不是由电池组提供的动力。

　　5、加速和爬坡

　　当需要很大的动力时，汽油机和二号电机共同提供扭矩来推动普锐斯，就像前面提到过的起步阶段一样。随着车速的提高，二号电机已经以50千瓦满负荷工作了，它能提供的扭矩不断下降。功率是扭矩与转速的乘积。由于二号电机功率是一定的，其转速越高，提供的扭矩就越小。幸好，这与司机的要求是一致的。

　　当一辆普通轿车加速时，其步进式变速箱不断地向高档位切换，传递到驱动轴的扭矩随之减少，这就使汽油机转速得以降低到安全水平。尽管普锐斯采用了完全不同的变速机构，但在加速时给人的感觉与常规轿车没什么两样。主要区别是完全没有了换档时的顿挫感。这是因为普锐斯根本没有采用步进式变速箱。（装备真正无级变速器的轿车，譬如Insight，在加速时同样感觉十分平顺）。下面的示意图显示动力分配器在加速和爮坡时的工作状态：

　　现在再来归纳一下。汽油机驱动动力分配器的行星齿轮座，把72%的扭矩通过外齿圈传递到最终驱动器和车轮，把28%的扭矩通过恒星齿轮传递到一号电机。一号电机转动时发出电能，供给二号电机，使二号电机向外齿圈提供额外的扭矩。

　　油门踏板得越深，汽油机产生的扭矩越大。结果，一方面增加了通过外齿圈传递的扭矩，另一方面增加了一号电机供给二号电机的电能，使二号电机能向外齿圈提供更多的扭矩。车载计算机根据电池组的电量、道路的坡度、踩油门的力度等因素，可能还会调用电池组的电能，以进一步提高二号电机的出力。正是因为如此，像普锐斯这么大的车才能以区区77马力在高速公路上加速超车。

　　另一方面，如果动力需求不太大，一号电机发出的一部分电能便可以给电池组充电，甚至在超车时也在充电！关键是汽油机既带动行星齿轮座，又带动一号电机发电。发出的电能怎样使用，以及是否需要电池组供电则取决于各种复杂因素。

　　6、巡航

　　在平坦的路面上，当普锐斯达到稳定的速度以后，汽油机需要提供的动力远低于加速和爬坡所需的动力，只须提供动力来克服空气阻力和滚动阻力即可。为了在低功率时能保持高效率，汽油机以低转速运行。下面这张表显示的是在平坦的路面上普锐斯以不同速度行驶所需的纯动力。

　　车速：

　　60公里

　　动力：

　　3.6 kW

　　汽油机转速：1300 r.p.m.

　　一号电机转速： -1470r.p.m.

　　车速：

　　80 公里

　　动力：