丰田普锐斯电源系统研究

宁 波 技 师 学 院汽车技术系毕业论文毕 业 论 文(2016 级)题 目: 丰田普锐斯电源系统研究 专 业:汽车运用工程 班 级: 13 汽车四 姓 名:周旭欣学 号:49指导老师: 常亮 宁波技师学院汽车技术系2016 年 1 月 8 日摘 要普 锐 斯 Prius 于 1997 年 10 月 底 问 世 ， 是 世 界 上 最 早 实 现 批 量 生 产 的混 合 动 力 汽 车 。 在 人 们 日 益 关 注 环 保 的 今 天 ， 普 锐 斯 Prius 因 革 命性 地 降 低 了 车 辆 燃 耗 和 尾 气 排 放 ， 其 划 时 代 之 意 义 与 先 进 性 得 到 了 全世 界 的 高 度 评 价 。2005 年 12 月 15 日 正 式 我 国 上 市 的 新 款 普 锐 斯 Prius， 是 第 二代 普 锐 斯 Prius， 它 装 备 了 新 一 代 丰 田 混 合 动 力 系 统 THS II 这 是 在上 一 代 丰 田 混 合 动 力 系 统 THS 的 基 础 上 ， 以 能 够 同 时 提 高 环 保 性 能和 动 力 性 能 的 “Hybrid Synergy Drive（ 混 合 动 力 同 步 驾 驶 ） ”为概 念 开 发 的 。 THS II 通 过 提 升 电 源 系 统 的 电 压 使 马 达 功 率 提 高 到 原来 的 1.5 倍 ， 并 通 过 控 制 系 统 的 改 进 解 决 了 一 系 列 的 技 术 难 题 ， 从 而使 发 动 机 动 力 与 马 达 动 力 的 协 同 增 效 作 用 得 到 极 大 程 度 的 发 挥 。新 款 普 锐 斯 Prius 除 了 拥 有 新 一 代 丰 田 混 合 动 力 系 统 THS II 特 有 的 “平 滑 而 强 劲 的 动 力 性 能 ”和 “世 界 顶 级 的 环 保 性 能 ”外 ，还 拥 有 前 卫 的 造 型 、 舒 适 的 操 控 性 能 、 以 及 电 子 排 档 、 带 湿 度 感 应 器的 电 动 变 频 自 动 空 调 等 引 人 注 目 的 卓 越 功 能 和 先 进 装 备 。关键词：发 动 机 /电 气 系 统 /维 修 /构 造 /诊 断 /图 解AbstractThe Prius Prius appeared in late October 1997, is the first in the world to realize batch production of hybrid cars. In todays people increasingly focus on environmental protection, the Prius Prius due to revolutionary to reduce the vehicle fuel consumption and exhaust emission, the significance of its landmark and sophistication has been highly appreciated all over the world.On December 15, 2005 officially listed on the new Prius Prius in China, is the second generation of Prius, the Prius, it is equipped with a new generation of TSH II the Toyota Hybrid power system is in the generation of the Toyota Hybrid power system, on the basis of TSH, to improve environmental performance and dynamic performance at the same time “Hybrid Synergy Drive (Hybrid synchronous driving)“ for the concept of development. TSH II through ascension to electric power system voltage raised to 1.5 times, and through the improvement of the control system to solve a series of technical problems, so that the engine power and motor power of synergistic effect and get maximum level of play.Keywords: engine/electric system/maintenance /diagnosis/diagram目 录中文摘要.IAbstract.II1.引言.52.混 合 动 力 车 的 概 述 .63.电动汽车对蓄电池的要求.74.丰田普锐斯电源系统描述.95.丰田普锐斯电源系统的常规维护.126.丰田普锐斯电源系统拆装注意事项.137.丰田普锐斯电源系统如何进行故障排除.16(1) 电池组容量降低（2）电池组充电异常（3）电池组放电电压低（4）电源系统局部高温8.结论.229.致谢.2310.参考文献.2411 引 言电动汽车关键技术瓶颈突破的预期的增强以及能源危机、环境污染的加剧，各国政府逐布加大政策支持力度，全力推进电动汽车产业化。动力电池是新能源汽车的核心，是新能源汽车技术和成本上的最大瓶颈，是新能源汽车产业链中最核心的一环。未来汽车厂商之间的竞争，将主要是动力电池性能的竞争，先进的动力电池厂商，必将成为汽车厂商争夺的焦点。电动汽车对动力蓄电池的要求包括安全性、能量密度、功率密度、一致性、低成本等。车用动力电源系统的设计是集电子技术、控制技术、材料科学、工艺过程控制、汽车技术和电源技术等为一体的高新综合科学技术，是一个系统工程。通过多年的发展，国内在电池性能方面与国外相差不大，但在整个车用动力电源系统性能方面和国外还有比较大的差距。2混合动力车的概述混合动力汽车（HEV）是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据车辆的实际行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。混合动力汽车的基本组成单元由牵引电机（traction motor）及控制系统 ECU、动力电池（power battery）及管理系统 ECU、燃油发动机及控制系统 ECU等组成。任意设计的 HEV是不能达到上述要求的，必须要求设计 HEV进行整体性能及参数匹配研究，包括驱动部分的布置形式、各部件的参数选择、功率在燃油发动机和动力电池之间的分配等。根据 HEV零部件的种类、数量及联结工作方式，可以将混合动力汽车分为三种基本类型：串联型混合动力汽车SHEV（Series Hybrid Electric Vehicle）、并联型混合动力汽车PHEV（Parallel Hybrid Electric Vehicle）、混联型混合动力汽车SPHEV（Series-Parallel Hybrid Electric Vehicle）。CAN（ControllerArea Network）总线是德国 Bosch公司为解决现代汽车工业中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信总线。3混合动力汽车（HUV）对蓄电池的要求为了确保电动车合理的行驶性能，对其能源系统应具有如下要求：高比能量，以确保电动车达到合理的行驶里程；高比功率，确保加速和爬坡性能；寿命长，免维护；成本低，自放电小；充电快，效率高，以提高车辆的使用效率和接受制动回输功率的能力；尺寸小；安全性好；更换简便。从 HEV的使用特点可以看出，电池是一个功率辅助系统，大部分放电是以大电流进行的，能量消耗较小，所以设计时应着重注意功率性能而不是能量参数。HEV 循环几乎不要求电池完全充电或完全放电，所以多只电池一起应用通常存在的问题（充电电压升高而导致泄气、电池之间的不平衡、过放电等）较少。主要的问题是电池的失效、整体的可靠性及电流分布，以及大电流长时间循环下的温度控制。最可能的失效是随着循环的进行电流的充放电功率性能的降低。过充电/深放电在由许多电池组成的电池组中几乎是不可避免的，随着电池使用时间的增加，可能性更大。由于许多电池串联一起使用，所以对电池的一致性要求很高。丰田公司的 Prius电动车需要 240只电池串联，以前若一只电池出现故障，需要替换全部 240只电池，后来进行了改进，设计了 6单体电池组件，可以简便地更换失效电池，充电能量转换效率要高。另一个很重要的问题是电池管理方面的问题，包括 SOH.SOC水平的判断，其精确的判断不仅确定 HEV可以使用的时间，也决定其工作状况的好坏。其他4如安全性能、热管理性能等也是很必要的。各种混合动力对电源系统的总体要求如下。（1） 串联式混合电动汽车完全由电机驱动，内燃机-发动机总成与电池组一起提供电机所需要的电能，电池 SOC处于较高水平，对电池系统功率的要求与纯电动汽车相似，但容量要低。（2） 并联式混合电动车内燃机和电机都可以直接对车轮提供驱动力，整车的驾驶要求可以由不同的动力组合结构来满足。电池的容量可以更小，但是电池组瞬时提供的功率要满足汽车加速或爬坡要求，电池最大放电电流有时可能达到 20C以上。（3） 电池的峰值功率要求大，能短时间大功率放电。（4） 较高的瞬间回馈功率。（5） 循环寿命要长。（6） 较高的能量密度。（7） 需配备电池管理系统和热管理系统。（8） 电池的 SOC应保持在 30%80%。5丰田普锐斯电源系统描述蓄电池 智能单元可以将判定充电或放电值（由动力管理控制 ECU计算）所需的 HV蓄电池状态信号（电压、电流和温度）转换为数字信号，并通过串行通信将其传输至动力管理控制 ECU。蓄电池智能单元采用泄漏检测电路来检测 HV蓄电池的任何泄漏情况。此外，蓄电池智能单元检测动力管理控制 ECU所需的冷却风扇的电压，以实现冷却风