电动汽车与LPG双燃料教程 第三、第四章正版00

1、 电动汽车第三章 混合动力系统THS-C 在2001年，丰田将THS与无级自动变速器相结合的系统（称之为THS-C）设置在大霸王牌混合动力车上。与小客车相比，轻型车的车身大而重，油耗也多，这种系列的车辆采用混合动力系统之后，减少CO2排放的效果会更加显著。但是，如果只是将THS加大后就用在轻型车上，驱动转矩主要依靠的是电动机，需要加大电动机、逆变器等部件的尺寸，在成本、质量、装车性等方面存在很多难题。因此，丰田公司决定变速器还是利用现在的皮带式无级变速器（CVT），选择发动机高效工作点，以便可用较小的电动机就能确保所需要的驱动转矩。同时减小逆变器与驱动用蓄电池的体积，由此降低成本、提高装车性，

2、同时显示出采用混合动力系统的节油效果。对轻型车来说，与2轮驱动（2WD）相比，4轮驱动（4WD）车的油耗更严重些，造成所必需的传动轴质量增加。采用电动式4WD的话，就可以将这些缺点抑制在最小程度。而且，仅在必要时才采用4WD，并通过前、后两方的电动机回收制动能量，由此将4WD化引起的油耗恶化降低到最小程度。一、系统的构成：大霸王牌轻型车前轮驱动采用的是并联式混合动力系统，它包括发动机、电动机、CVT及动力转换系统;后轮为电动式4WD，它是由与前电动机不相关的后电动机来驱动的。混合动力系统的构成如图1所示。采用THS-C的大霸王混合动力车与采用THS的普瑞斯对比如表1所示。大霸王混合动力车采用的

3、电动机与动力用蓄电池的规格如表2所示。前驱动组件的结构简图如图2所示。发动机与恒星齿轮相连，电动机与行星齿轮相连。CVT的输入有时为齿环，有时为行星齿轮。二、系统的工作原理1、电动机行驶与发动机行驶图1 混合动力系统的构成表1大霸王混合动力车THS-C与普瑞斯THS对比表项 目大霸王THS-C普瑞斯THS空车质量/kg18501220蓄电池216V/6.5Ah274V/6.5Vh前电机输出功率/kW1333发动机输出功率/Kw96(5600r/min)53(4500r/min)发动机转矩/Nm190(4000r/min)115(4200r/min)后电动机输出功率/kW18表2混合动力用电动机

4、与动力用蓄电池规格项 目前电动机后电动机型 号1EM1FM种 类交流同步电动机交流同步电动机最大输出功率/Kw13（1130-3000r/min）18(1910-2500r/min)最大转矩/110(0-1130r/min)108(0-400r/min)动力用蓄电池种类216V镍氢电池3h率电荷量/Ah6.5发电机的充电状态处于通常范围时，在车辆停止及低速轻负荷等发动机的效率很低的工作区域里，则发动机自动停机、断开离合器II、仅使离合器I接合，这时为电动机行驶，从而降低了油耗。在采用电动机行驶方式起步之后，当驾驶员需要较大的驱动力时（油门开度较大时），则起动发动机与离合器II缓缓地接合，按发动

5、机行驶方式行车，如图3所示的r区域。当进一步要求较大的驱动力时，除了发动机之外，电动机也加以辅助，如图3中所示的发动机电动机行驶方式区域。发动机与电动机等控制量的决定方法可用图4的控制方框图来说明。根据油门开度与车速可以求出驾驶员所要求的动力，利用蓄电池控制器可以求出充电所要求的动力，利用4WD控制器可以求出后轮所要求的动力，由此可以求出所要求的总动力并决定行车方式，在发动机方式下，就可以决定发动机的工作点（转速与转矩）。这些都是由CVT的变速与电子节气门来控制的。电动机控制电动机除了要完成发电与回收制动机械能的任务之外，在仅靠发动机的输出功率不能满足驾驶员要求时，则受控的电动机输出功率予以辅

6、助。2、发动机与电动机的协调控制：在蓄电池的充电状态低下时，因为无法靠电动机行驶，所以需要转换到发动机与电动机协调控制方式。采用这种方式时，即使在车辆停止或者减速、轻载行驶时，也不停止发动机，电动机则以反转方式起着发电机的作用，在对蓄电池充电的同时还可以作行车用。电动机承受着发动机的反力，所以可将电动机称作是电动式变矩器。在传统的采用自动变速器（AT）的车辆上，油压式变矩器发热造成了以损耗，而在电动工变矩器上，这些能量都可以回收。此外，在以4WD方式行车时，由于相应于的发电量可以驱动后轮，可以减少蓄电池的输出。也就是说，在蓄电池充电状态较差的条件下，通过维持前轮电动机的反向旋转也可以维持4WD

7、的性能，所以可不装用大功发电机，这就是此系统的最大优点。再来看一下发动机与电动机协调控制时的蓄电池的电力收支与前、后轮的驱动转矩的分配比的关系。设蓄电池的电力收支为0，CVT的变速一定值，这时，前、后轮的驱动转矩的分配比可以用车速与发动机的转速表示。当固定发动机的转速时，驱动转矩的分配比TR/TF如图5所示（TR后轮的驱动转矩，TF前轮的驱动转矩）。也就是说，在车速较低时，后轮的矩较高;随着车速的升高;随着车速的升高，前轮的驱动转矩增大。通过对蓄电池的充放电控制，可以实现前、后轮驱动转矩的最佳分配。蓄电池的充放电量与车速关系的一个例子如图6所示。在此例中，道路的坡度为7，路面的摩擦系数=0.2

8、2，TR/TF=0.49。在车速低于约8km/h时为充电状态。3、回收制动器的控制大霸王车上的制动系统为协调控制系统。由驾驶员意愿所决定的制动转矩优先使由前轮电动机与后轮电动机带动的回收制动器动作，并与传统的制动器协调工作。也就是说，电动机带动回收制动器工作，不足的部分由传统的制动器（油压制动器）补足，产生由驾驶员意愿所决定的制动力矩，如图7所示。下面对4轮能量的回收加以说明。从注重车辆稳定性的角度来看，前、后轮制动转矩的分配比应为7：3，当采用普通的油压制动器制动后轮时，有30的制动能量变成热量损耗掉了。利用后电动机回收能量，可降低由于采用4WD所造成的油耗损失。虽然，回收的总能量取决于蓄电

9、池的可接受能力，但在前电动机与后电动机的回收电能超过此能力时，则首先利用后电动机，其余的利用前电动机回收。优先采用后电机的理由是：后轮仅与减速齿轮相啮合，不通过CVT，回收效率高;而且与前电动机相比，后电动机的使用频率较低，有利于降低温升。4、4WD方式行驶采用4WD方式行驶的条件是：起步、转弯、在以电动机方式行车加速、以及在低摩擦系数道路上行车且检测出前轮打滑。在低摩擦系数道路上行车且检测出前轮打滑时，将前电动机作为发电机使用，通过吸收发动机的输出功率来降低前轮的驱动力矩。另一方面，可以利用前电动机所发出的电能驱动后轮，如图8所示。当电能严重不足时，则用蓄电池加以调整。三、系统的工作状态1、

10、起步时汽车起步时，蓄电池输出电能驱动前后电动机，以4WD方式行车，能量的传输如图9a中的C、D箭头所示;当判断出发动机在效率高的区域运转时，则起发动机，通过CVT以前轮驱动方式行车，如图9a中的A箭头所示。 2、通常行车与蓄电池充电时通常行车时，利用发动机的动力通过CVT驱动前轮，如图9b中的A箭头所示。必要时，利用发动机的动力驱动前电动机，将其作发电机用，向蓄电池充电，如图9a中的B箭头所示。3、满负荷加速时除了利用发动机驱动（如图9c中的A箭头所示）之外，蓄电池输出电能驱动前电动机，以增大前轮的驱动转矩，如图9c中的C箭头所示; 进而利用蓄电池的电能在短时间里驱动后电动机，对后轮也加以驱动

11、，如图9c中的D箭头所示。4、轻负荷时在低速行车或者下很小的坡时，发动机的效率很低，所以停止发动机，利用蓄电池驱动前、后电动机，按4WD方式行车，能量的传输如图9d中的C、D箭头所示。5、减速与制动时这时前、后轮分别驱动前、后电动机，实行回收发电，能量的传输如图9e中的C、D箭头所示。6、在易打滑等路面上行车时（以4WD方式行车）当在易打滑等路面上检测到前轮打滑时，通过利用发动机的动力使前电动机作发电机用，吸收发动机的功率，可以降低前轮的驱动转矩，同时利用前电动机所发出的电能驱动后电动机，就可以形成后轮的驱动转矩，这时能量的传输如图9f中的E箭头所示。当电能不足时，则利用蓄电池来调整。在前轮的

12、驱动转矩过大时，可以缩小发动机的节气门开度，以控制打滑程度。从2001年起，这种轻型车已经批量生产。丰田皇冠经济型混合动力系统THS-M第一节 THS-M系统的结构继普瑞斯、大霸王混合动力车之后，2001年8月丰田公司开发出第3种混合动力车，即装用经济型混合动力系统（THS-M）的皇冠混合动力车的最大特点是结构简单、价格低。其次引人注意的是每升燃油可行驶13km，与装用3缸机的罗伊尔车每升燃油可行驶11.4km相比，油耗低了14。虽说比不上普瑞斯、大霸王混合动力车，但是对于城市内的缓慢行车来说，油耗最多可降低30。开发经济型混合动力系统的目的，是通过采用根据工作状况与发动机连接的发电机兼小型电

13、动机来节省燃油。首先应注意到THS-M采用的是3kW的电动机，其输出只有普瑞斯的1/10。这就是所以称之为经济混合动力系统的原因。当然，对功率仅为3kW的电动机来说，在采用电动机方式行驶（简称为EV行驶，即停止发动机、仅靠电动机行车）时，就不能指望电动机的加速辅助效果。实际上，经济型混合动力系统账簿没有驱动辅助功能，电动机的大部分转矩仅用于发动机的起动及顺利起步的瞬间辅助。反过来说，因为减少了电动机，所以也可减小蓄电池，混合动力车的这种特点才抑制了成本的提高。那么，节省燃油是如何实现的呢？这很简单，75的节省燃油来自于怠速停机。与普通车辆相比，堵车堵得越厉害，这种车节省燃油就越多。也许有人担心

14、，停机时空调不也停了吗？对此，经济型混合动力系统在电动机与发动机之间设置了电磁离合器，使发动机与零部件类完全分离。在发动机与电动机直联的普瑞斯、大霸王混合动力车上，在炎热的夏天，几乎不用怠速停机;但是，对发动机与零部件类完全分离的经济型混合动力系统来说，不用考虑停机的问题。此外，利用在THS-M上增加的36V蓄电池来驱动空调的压缩机，在10-20min时间里，也可以保持车内凉爽。一、简介1、经济型混合动力系统经济型混合动力系统（THS-M）装于采用2JZ-FSE发动机的车辆上，它具有怠速停机功能、利用电动机的起步功能、减速时的能量回收功能以及减少尾气、节省燃油、降低怠速噪声的功能。THS-M上

15、采用的是小型电动机、小型逆变器及36V蓄电池，这是一种轻巧、紧凑型的混合动力系统。THS-M上采用的起动/发电机通过混合动力车的发动机驱动皮带与曲轴相联，实现起步、发动机的起动、怠速停机时的电动机驱动、减速时的能量回收以及发动机行车时的充电。THS-M的构成参见图1所示。2、THS-M与THS的比较THS-M与THS的比较如表1所示。表1 THS-M与THS的比较项 目THS-MTHS（普瑞斯）蓄电池质 量轻重输出功率小大电动机质 量轻重输出功率小大电动机行车的比例仅在起步初期起步与轻负荷行车发动机停机时的空调状态可以工作无法工作（仅送风）THS-M的电源系统采用了目前正在研究的42V系统，这

16、是世界上最先开始采用42V系统的车辆。3、THS-M的特点1）发动机的开始起动与中间起动用点火钥匙开始起动发动机时，利用的是起动机;在怠速停机时起动（即中间起动）发动机，利用的是电动机/发电机（以下简称为M/G）。2) 怠速停机在P、N、D（O/D ON）档停车时，利用怠速停机功能可以减少尾气、降低耗油量及怠速噪声。3) 起步时松开制动器后，利用M/G以近于怠速的转速，可以产生驱动力矩;此后，踩下加速踏板，可以起动发动机。此外，在松开制动器延迟一段时间后，也可以起动发动机。在怠速停机时，当使驱动电动机的自动变速器（AT）的油泵处于工作状态（仅指D档），确保油压正常的话，利用M/G可以顺利地起步

17、。另外，在怠速停机时，要保证制动油缸内的压力，直到驱动转矩恢复到可前行为止。与通常情况下相比，在爬陡坡时，需要保持更长时间的油压。4) 能量的回收能量的回收是指利用M/G将减速时制动能量的一部分变换成三相交流电能。逆变器组件再将交流电能高效地变换成直流，并储存在36V的蓄电池中。变速杆不同位置时系统的相应状况如表2所示。表2 变速杆不同位置时系统的相应状况变速杆位置主要功能怠速停机利用M/G起步能量回收利用点火起动发动机P停车锁止器动作有可R倒车无无1）无不可N不传递动力状态有可O/D ON D在1-5速间自动变速有2）有有不可O/D OFF在1-4速间自动变速无3）无3）有不可3在1-3速间

18、自动变速无3）无3）无不可2在1-2速间自动变速无3）无3）无不可L固定在1速无3）无3）无不可注：1）从P档或N档起操纵变速杆时，利用M/G起步;2）仅制动器工作;3）在D档（O/D ON）怠速停机之后，操纵变速时，持续怠速停机，利用M/G起步。5) 发电在发动机旋转、蓄电池充电状态低下时，则将M/G作为发电机使用，交将逆变件作整流器用，对36V蓄电池充电。6) 电机类部件的驱动在曲轴减振器皮带上设有电磁离合器，因此在怠速时，M/G不是驱动发动机运转，而是可以驱动电机类部件（即空调的压缩机、动力转向装置、水泵），从而确保了怠速的舒适性。7) 2JZ-FSE发动机（装用THS-M）的特点针对利

19、用M/G起动发动机次数的增加，此发动机上采用了电动车专用的驱动皮带（齿形皮带），提高了曲轴轴衬的级别。在怠速、驱动电机类部件时，为了使发动机与曲轴减振器皮带轮可以分离，采用了附有电磁离合器的曲轴减振器皮带轮。8) A650E型自动变速器（装用THS-M）的特点为了确保怠速时自动变速器的油压，在其上设置了电动式油泵。二、THS-M的结构2THS-M的构成如图1所示，THS-M的方框图如图2所示，THS-M内主要部件的功能如表3所示。图2 THS-M的方框图1.位置传感器 2.变速杆位置传感器 3.油门位置传感器 4.发动机控制用计算机 5、7.继电器 6.电动机/发电机 8.AT油泵控制器 9.

20、逆变器组件 10.M-HV控制用计算机 11.斩波器 12.逆变器 13.车轮速度传感器 14.G传感器 15.动力转向角度 16.侧滑控制用计算机 17.36V蓄电池 18.12V蓄电池 19.制动器开关三、M/G的结构与工作原理顾名思义，M/G综合了电动机与发电机这两种电机的功能，它以三相交流电发挥功能，完成发动机的起动与平顺地起步和停机。当回收制动器处于工作状态时，它将车辆的动能转换成电能并储存在36V蓄电池中。部件功能2JZ-FSE高效发动机M/G用于发动机的起动与车辆的起步，靠皮带驱动;在以发动机方式行驶时，作为发电机向36V蓄电池充电;在减速时，M/G将回收的动能储存起来36V蓄电

21、池在起动发动机时以及驱动电机类部件时，向M/G供给电能;在减速时，M/G将回收的动能储存起来电流传感器为了管理蓄电池的电荷量，检测蓄电池的充放电电流温度传感器为了管理蓄电池的电荷量，检测蓄电池的温度逆变器组件M-HV控制用计算机对M/G的驱动转矩与发电量及36V蓄电池的充电量实施最佳控制逆变器对36V蓄电池的直流与M/G的交流实施交换斩波器对36V电压的直流降到DC12V，对12V蓄电池进行充电逆变器用散热器与发动机散热器形成整体式（不包括水路）散热器电动水泵使逆变器冷却水循环使用;在点火开关闭合时一直工作带电磁离合器的曲轴减振器皮带轮在怠速停机时利用M/G驱动电机类部件的电磁离合器发动机控制

22、用计算机根据M-HV控制用计算机的指令，输出发动机的起动、停止及电子控制节气门开度的指令侧滑控制用计算机根据M-HV控制用计算机的指令，控制制动器的维持压力在停止发动机时，利用M/G控制转速使发动机平稳地停机。由于利用了电动汽车专用的发动机驱动皮带（齿形皮带），形成了静肃发动机起动系统。电机类部件的皮带布置状况如图3所示。为了使M/G既具有发动机的起动功能，又具有宽旋转范围的发电特性，采用的是绕组式励磁电机。M/G的结构与内部接线的方框图如图4所示。M/G的驱动特性如图5所示，M/G的发电特性如图6所示。M/G内设有转速传感器用于检测转子的位置，它利用U、V、W的三相波形，可以准确地检测出磁场

23、绕组的角度与转速。为了确保转速传感器的精度，不能拆装传感器;当电刷磨损后，只能更换M/G总成。第二节 THS-M系统的蓄电池与计算机一、36V蓄电池简介混合动力系统THS-M采用了36V密封型铅蓄电池，为顺利完成M/G的起动与减速时能量的回收，协作厂专门开发了具有良好输入输出特性、小型轻巧、长寿命的蓄电池。为了减少部件在车辆上的占用空间，将36V蓄电池与部件用12V蓄电池集中布置在蓄电池箱中，如图1所示。36V的密封型铅蓄电池是由18个单电池串联而成的，每个单电池的额定电压为2V，如图2所示。为确保操作时安全，在蓄电池的接线盒上设有维修插头。维修插头的作用是：拔下维修插头就可以断开36V电源的

24、电路，如图3所示。在检查与维修时，先要断开（OFF）点火开关，再拔下维修插头。装回维修插头时要在所有的接线已完成、12V蓄电池的负端子已装好后才能进行。从图3中还可以看出，在蓄电池的接线盒中，设有36V电源电路的主熔断器。蓄电池系统具有多项显示功能， 其表示出了36V蓄电池的状态，如图4所示。通常用4档显示充电状态（SOC），在接通(ON)空调等时，所要求的SOC值较高，显示值相对较低。在SOC值较低时，报警灯的下侧闪亮，这时禁止怠速停机;在36V蓄电池复原之后，又恢复到原来的显示，约需要5-15min。上侧闪亮时，是在怠速停机较长，当36V蓄电池的温度升高及下降时，蓄电池正处在控制充电的过程

25、中，这时禁止怠速停机，需要行驶一定时间再加以充电。这一过程需要1560min。图3 维修插头的工作原理在36V蓄电池与逆变器组件之间，逆变器组件与M/G之间，设有36V电源相连的电缆（参照第四章第一节中图1）。为了与其它部件用的12V电缆相区别，36V电缆的颜色为金黄色。二、 M-HV控制计算机简介内装逆变器组件的M-HV控制计算机布置在发动机舱内，其与发动机控制计算机及侧滑控制计算机进行通讯，对经济型混合动力系统实施最佳控制。控制实施的方框图如图5所示。1、M-HV控制计算机包括M-HV控制计算机在内的系统结构如图6所示，其功能如表1所示。表1 M-HV控制计算机系统功能表表2所示的怠速停机

26、控制条件全部具备时，将实施怠速停机控制。在欲停止发动机时，通过控制节气门与M/G，就可以实现平顺地停机。在怠速停机的控制过程中，怠速停机指示灯亮灯的同时，多项显示器可以显示车辆的信息。即使怠速停机控制条件全部具备，为了要实施表3所示的控制，有时要禁止怠速停机。2）发动机的起动通过驾驶员的操纵，可以自动地起动发动机。此外，为了确保安全，有时M-HV控制计算机自动地再起动发动机。发动机的起动条件如表4所示。1）怠速停机表2 怠速停机控制条件输入功能转速传感器检测M/G的转子位置、对电动机的输出实施最佳控制M/G温度传感器测定M/G的定子温度、检测有无异常36V蓄电池电流传感器测定36V蓄电池的电压

27、、电流与温度，将蓄电池的电荷量控制在最佳值36V蓄电池电压36V蓄电池温度传感器12V蓄电池温度传感器测定12V蓄电池的温度，对斩波器发出最佳充电电压的指令逆变器为使M/G最佳驱动与充电，对逆变器的输出加以控制斩波器将36V电压变换成12V;对12V电压加以控制，使之与12V蓄电池的电压相应电磁离合器继电器控制电磁离合器的通断12V起动机继电器在M/G逆变器出现异常时，控制12V起动机AT电动油泵继电器通断AT油泵的电源AT电动油泵继电器控制器将AT油泵的输出控制在最佳值充电报警灯（仪表）在经济型混合动力系统出现异常时充电报警项目控制条件通用项油门开度0变速杆调整后1s门灯、发动机罩驾驶员车门

28、、发动机舱开关关闭车速0km/h发动机转速低于1000r/min爬坡、倾斜判定爬坡坡度在8之内1）车辆左右的斜度右侧低不大于20点火开关接通后超过5s发动机水温25105外部气温高于-25空调ON时的车内温度20-36AT温度25-10536V蓄电池的充电状态值高于602）36V蓄电池的温度-1075PS泵的负荷低于0.9MPa发动机控制计算机系统正常侧滑控制计算机系统正常且不是正在进行ABS、TRC、VSC等控制M-HV控制计算机系统正常D档(OD ON)转向角度90上次起动后超过5s车速变化过程高于2km/h3）制动踏板ON制动主油压高于0.55 MPaP、N档上次起动后超过20s从D档开

29、始变速之后超过2s表3 禁止怠速停机的原因3）起步时当怠速停机时、在松开制动踏板的同时、当M/G的转速升高到怠速左右时，踏下制动踏板就可以起动发动机，如图7所示。此外，从表4发动机的起动条件注：1）在制动器OFF或油门ON状况下变速时，禁止起动。此时应在制动器ON状况下或者OF状况下起动。在R档操纵时，在怠速停机时间短于5s时，应等0.5s后起动。2）在坡路等处行车时。3）在P、N档可以保持车辆停止的负压下，或者降低到以D档行车中可以停止的负压下时起动发动机。起动条件驾驶员操作D档制动器主油压低于0.4MPa制动器踏板OFF油门ONP、N档P、N档之外的操作过0.2s1)点火开关ST ON时安

30、全性M-HV控制计算机系统异常时36V蓄电池蓄电池电荷量下降时车速超过2.8km/h时2)制动器负压增压器内负压降低时3)自动解除（OFF）开始延迟一定时间后也可以起动发动机。这时各部件的作用是：发动机被驱动;M/G驱动作用;电磁离合器接合。4）通常行驶时通常行驶时，是将发动机的输出传递给驱动车轮来实现行车的，如图8所示。由M-HV控制计算机对用以回收的36V蓄电池实施最佳控制。当SOC较低时，发动机驱动M/G发电。这时各部件的作用是：发动机驱动;M/G被驱动;电磁离合器接合。5) 制动（能量回收）时制动时，车轮驱动M/G进行回收发电，电能储存在36V蓄电池中，如图9所示。这时，并不进行与油压

31、制动器的协调控制，能量回收是在制动时断油与锁止离合器接合的过程中进行的。这时各部件的作用是：发动机驱动;M/G被驱动;电磁离合器接合。6）驱动电机类部件时（怠速停机时）在怠速停机时，如需要驱动空调压缩机、水泵、动力转向泵，则断开（OFF）电磁离合器，利用M/G来驱动电机类部件，如图10所示。这时各部件的作用是：发动机停止;M/G驱动;电磁离合器释放。 离奇车祸2、充电控制充电控制的含义是：M-HV控制计算机在维持36V蓄电池具有适当SOC值，同时还具有下列的控制功能：在36V蓄电池出现异常时，仍能保证安全。1）控制充电状态（SOC）控制充电状态是指：在怠速停机时使蓄电池放电，在行车时使其充电，

32、在减速时利用回收制动器使其反复充电。具体是通过对充放电电流的累积计算，总是使SOC在控制范围之内。充电状态的示意图如图11所示。2）蓄电池异常状态的监视蓄电池异常状态的监视是指对蓄电池的温度、电压等项目加以监视，当检测出异常时，则限制或停止充放电，以保护蓄电池;这时，报警灯会这以及输出和记忆诊断代码。第三节 THS-M的逆变器与电动机/发电机（M/G）一、 逆变器组件逆变器组件是由逆变器、M-HV控制计算机作及斩波器组成的，一般将其设置在蓄电池架上，比较小，如图1所示。 逆变器是将36V蓄电池的直流电及电动机/发电机（简称M/G）的交流电加以变换的电力转换装置。驱动电机类部件以及计算机都需要电

33、源，斩波器作用就是将36V蓄电池的DC36V（42）变换成DC12V(14V).在逆变器与斩波器之间设有冷却水管路，利用电动水泵使冷却水在发动机用散热器和混合为动力用散热器（与发动机用散热器成一体）之间循环，使冷却水得以冷却。1所示逆变器与斩波器的规格如表表1 逆变器与斩波器的规格项目逆变器斩波器高压系统的额定电压/V3636电大输出电流/A40085变频频率/k HZ2.5,13-冷却水容量11、 结构与工作原理1）逆变器逆变器的整流电路采用的是新开发的功率MOSFET模块。如图2所示，逆变器是用6个率晶体管构成的三相桥式电路（功率MOSFET模块）来变换直流电与三相交流电的。通过控制组件利

34、用MHV控制计算机对功率MOSFET的驱动加以控制，同时，逆变器将输出电流、电压等控制所需要的信息输出至MHV控制计算机。在起动发动机与驱动电机类部件时M/G是作为电动机使用的。通过通、断功率MOSFET模块内的功率元件，可将36V蓄电池的直流电变换成驱动M/G用的交流电。 发电时逆变器将M/G所发出的三相交流电变换成直流电，对36V蓄电池充电。逆变器的工状况如表2所示。发动机转速工作状况低速时(1300/min利用设有功率MOSFET模块的逆变器参与发电，确保电能高速时利用功率MOSFET模块的并联二极管，进行全波整流。2）斩波器为了向电机类部件供电及对12V蓄电池充电，代替交流发电机而采用

35、了斩波器，如图3所示。斩波器紧凑、体积小，而布置在逆变器的下面，可连续输出高达85A的电流；输入电压的范围非常宽，甚至输入电压低到25V时仍可以工作。 斩波器的功能对斩波器输入DC36V，经斩波电路变换成36V-V的矩形波，再经滤波后则输出DC14V。利用斩波器的控制电路监视、控制DC12V的输出电压，以保证辅助蓄电池能够满充电。因而，辅助蓄电池的电压与发动机的转速无关（包括发动机停机）。斩波器的控制1）输出MHV控制计算机输出的BT信号（BT+/BT-）、根据12V蓄电池的电压与温度，对斩波器的输出电压进行控制，如图4所示。2） S端子的控制用近于12V蓄电池的电压信号（S端子）去检测斩波器

36、控制用12V电源的电压，就可以消除从斩波器到蓄电池的线束电阻形成的电压降，从而实现高精度控制。3） 斩波器的保护功能为了维持斩波器的功能，其上设置了多种保护功能，如表3所示。正常时，DDON端子向MHV控制计算机输出5V电压；异常时，向MHV控制计算机输出3.3V电压。4） 救援端子如果12V端子脱开，作为保护措施，在逆变器组件侧面设有救援端子，如图5所示。因为这不是充电用端子，所以，在发动机起动之后，应立刻断开辅助电缆。此外，在操作完成之后，应马上将端子盖析复原。二、M/G的选用2004年第4期汽车电器P56简单介绍了42V系统电动/发动机（M/G）的结构与工作原理，这种M/G与混合动力是过

37、渡性产品很类似，国内某期刑1999年时曾报道说：有些厂家认为M/G的爪极容易制造，因为这种M/G的优势是价格。也有行内士认为M/G是一项短期技术。与普瑞斯车配套的厂家为什么选用这种结构的电机，这种电机/发电机的设计难点及对策是什么，将在下面加以说明。1. 概述混合动力车一般具备4项功能：怠速停机、回收能量、利用电动机辅助驱动转矩、实现发动机与电动机的高效率运转。由于有这些功能，因此与传统汽车相比，混合动力燃油可以节省一半，但是，这种系统的价格比较高，这一点已成为混合动力车大量普及的障碍。对于这一个问题，2001年时，丰田公司在皇冠车开始装用经济型混合动力系统，其目的就是以低成本实现大量普及。以

38、怠速停机功能为核心的经济型混合动力系统仍然可以节省712的燃油器。怠速停机似乎是一项简单的功能，停止时使发动机停止，起步时再起动就可以了。但为了使整车的功能不受影响，很重要的是即使停车也要确保其操纵性能与空调的功能。这些都成为42V M/G的设计难点。M/G系统的构成如图6所示它还可以看作是由42V与14V两个电源系统构成的，由于功率、电流及效率等方面的优点，M/G置于42V系统。在此系统中，M/G设置在原发动机的交流发动机的位置处，而且沿用原来的皮带驱动，目的是形成一个高通用性的M/G系统。M/G就是将起动机与交流发电机综合在一起的一个产品，从性能上来讲，它除了具有起动与交流发动机的起动功能

39、之外，还应该具有怠速驱动空调等部件的电动机功能，在发电方面还应该具有回收减速时的能量即回收发电功能。2、 M/G的设计难点从M/G系统的特点、功能来看，设计M/G时的难点可用图7来表示。下面。就其中的3个难点加以说明。1） 电动机形成的选定选定电动形式与普瑞斯车配套的前提条件是：不得大幅度地改变皇冠车原有的车辆系统，因此，是在考虑了装车性和使用环境并经比较后，才选定了电动机的形式。从体积来看，开关磁阻电动机与感应电动机的转子一侧不能直接产生磁通，气隙部分的1） 电动机形成的选定选定电动形式与普瑞斯车配套的前提条件是：不得大幅度地改变皇冠车原有的车辆系统，因此，是在考虑了装车性和使用环境并经比较

40、后，才选定了电动机的形式。从体积来看，开关磁阻电动机与感应电动机的转子一侧不能直接产生磁通，气隙部分的磁通密度较低，要想得到所要求的输出功率，电机的体积就会超出规定的尺寸。从反电动势来看，要求的指标是最高转速15000r/min、电压低于58V；如果采用永磁式电动机，那么对低转速以高转矩设计时，在高转速的情况下，将会产生较高的电压，若逆变器出故障，就会出现用电子设备被破坏等重大事故，所以不能用水磁式电动机。此外，还对噪声、效率、成本进行了研究，结果如表4所示。最后结论是：在此次系统上采用绕组磁式M/G。.2） 小型与高输出这次配套的M/G决定采用在交流发电机中已积累足够经验的爪极型绕组式励磁。 对爪极的分析爪极型绕组式励磁的磁路大致可用图8来表示。励磁绕组所产生的磁通按图中箭头所示的磁路穿通，设计时应保证磁通穿过时不会造成磁饱和。爪极类电机输出功率P的基本公式如下所示： P D2L式中：D定子内径；L定子叠厚。与磁饱和相关的是式中L与D的比，当此比值为最佳值时，就可以得到转子与定子之间的磁道与由此而形成的输出功率的最大值。接到配套任务的最初，曾经在确保L/D比值的同时，还可以实现高输出功率，参照图9所。但是，即便如此，输出功率也没有满足主机厂的要求，所