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丰田混动系统之电机调速的奥妙

我们知道丰田混动系统是依靠两个双向直流交流变频器来分别控制大小两台电机的速度和扭矩,如下图

而变频器可以四象限运作,定义如下:

第一象限,电机正转运转,电机的转速及转矩都为正。

第二象限,电机正转回速或减速制动运转转速为正,转矩为负。

第三象限,电机反转运转,电机的转速及转矩都为负。

第四象限,电机反转回升或减速制动运转,转速为负,转矩为正。

有图为证

* 以下我们讨论的都是内燃机运转时的车辆状态,纯电模式下MG1的确始终为空转(但个人觉得那只是为了简化系统控制的复杂程度,因为没有了内燃机这个冗余量,要做到两台电机的扭矩完全无级对应很费力)

1. 首先完全松开油门,进入滑行状态。注意三处划红线的地方,靠中间的是MG1的转速,左下方的两个分别是MG2和MG1的扭矩,其周围还有其对应的10秒内波形图--可以看到在MG1负向旋转时扭矩为正,作为调速电机确保内燃机的转速维持在1000左右,但此时不喷油。

2.另一段滑行中,当你踩下刹车减速时,MG2的发电量进一步增加,而MG1维持原有状态,两者转速扭矩均相反。

3.那么滑行时有没有MG1空转的情况呢,当然也是有的。

问题来了,为什么丰田混动系统需要提供上述两种不同的滑行模式呢,很简单

因为第一类情况中内燃机虽然有转速,但却是没有油耗的,也就是MG1上的扭矩产生了差速效应推动其在运转。

(注:我是用原厂行车电脑的瞬时油耗和累计油耗清零后反复实验论证得出的)

而为了进一步避免Torque Pro的油耗显示均存在偏差,下图中我加入了空燃比曲线为佐证,可以看到箭头所指的位置,在油耗归零的时候,空燃比突然跳升到18以上,这是仪表能显示的极值,实际处于断油状态)

而第二类情况内燃机其实是有每小时1.1升左右的油耗的,也就是它在独立运转,而MG2和MG1的转速相互抵消,与它无关。

此时空燃比指标的意义就显示出来了,与零油耗时相比它处于14-15之间的标准状态

至于何时选择何种模式,根据目前的观察主要是和速度有关,当车速接近或超过100km/h时,由于风阻的减速效应急剧递增,系统很难激活电动滑行模式.而速度较低时,会根据内燃机的水温和电池电量来选择.

第一类模式

滑行时MG1的扭矩总是稳定在+6.5到+7.5之间,不踩刹车时MG2扭矩在-0.5左右,内燃机转速稳定在1000转(上下波动各不超过10转),空燃比在18.12,实测油耗为零。

第二类模式

滑行时MG1扭矩为0,不踩刹车时MG2扭矩总是稳定在-7.5左右,内燃机转速在900-990转波动,空燃比在14.6上下,实测油耗为0.9-1.1升每小时。

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2016-02-14

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