普锐斯混合动力系统组成及运行模式

1、丰田普锐斯混合动力汽车构造与维修学习目标1. 了解丰田普锐斯混合动力汽车性能2. 熟悉THS、变速驱动桥、发动机系统、制动系统和起动系统的结 构3. 掌握这些系统的运行模式和工作原理,熟悉诊断流程和方法.普锐斯混合动力系统组成及运行模式一、概述丰田混合动力汽车的核心技术是丰田混合动力系统THS-I,它 结合了汽油发动机和电机两种动力,通过并联或串联相结合的方式进 行工作,以到达良好的动力性、经济性和低排放效果.2003年,丰 田公司推岀了第二代丰田混合动力系统THS-II,该系统运用在普 锐斯和凯美瑞等混合动力车型上.另外,它采用了由大功率混合动力汽车蓄电池额定电压为直流 201. 6V,简称

2、为“HV蓄电池和可将系统工作电压升至最高电压 直流500V的增压转换器组成的变压系统.l. THS -II的优点1优良的行驶性能丰田混合动力系统IITHS-II采用了由可将 工作电压升至最高电压直流500V的增压转换器组成的变压系统, 可在高压下驱动电动机一发电机lMGl和电动机一发电机2CMG2, 并以较小电流将与供电相关的电气损耗降到最低.因此,可以使MG1 和MG2高转速、大功率工作.通过高转速、大功率MG2和高效1NZ- FXE发动机的协同作用,到达较高水平的驱动力,使车辆获得优良的 行驶性能.2良好的燃油经济性THS-II通过优化MG2的内部结构获得高 水平的再生水平,从而实现良好的

3、燃油经济性.THS-II车辆怠速运转时,发动机停止工作,并在发动机工作效率不 良的情况下尽量停止发动机工作,车辆此时仅使用MG2来工作.在 发动机工作效率良好的情况下,发动机在发电的同时,使用MG1驱 动车辆.因此,该系统以高效的方式影响驱动能量的输入一输岀限制, 以实现良好的燃油经济性.THS- I车辆减速时,前轮的动能被回收并转换为电能,通过MG2 对HV蓄电池再充电.3低排放THS-II车辆怠速运转时,发动机停止工作,并在发动 机工作效率不良的情况下尽量停止发动机工作,车辆此时仅使用MG2 来工作,实现发动机尾气的零排放.在发动机工作效率良好的情况下, 发动机在发电的同时.使用MG1驱动

4、车辆这样,发动机始终工作在 燃烧效率最好的状态,有效降低了排放.2. THS-II的特征1两种动力组合的传动系统丰田混合动力系统是一种使用两种动 力组合的传动系统,其中包括发动机动力和电机动力,发动机采用为 应用混合动力系统而研发的1NZ-FXE1. 5L汽油发动机；驱动桥内含 500V交流电机.根据车辆行驶状况巧妙使用这两种动力是该系统的特点,在尽可 能地发挥每种动力各自成效的同时,使它们互为补充,取长补短.叫 Energy monitorOutride terrs18 CWF?修 EngineJI 1尸© <Ba orw电5臺Elec mottteryConsumption

5、Current34,3 HP6混合动力工作模式油电混合动力能够高效地利用能源,并利用速、制动和下坡时的能量 对电池进行充电,而且混合动力车辆产生的噪声较小.车辆只有在 “READY灯点亮时,才可行驶.为了改善燃油经济性,当车辆停止 时,发动机停机；发动机的起动由系统自动限制.EV模式是电机驱 动行驶模式,通过按下EV开关按键,实现模式的切换.EV模式开关再次按下EV模式开关、HV电池电量下降少于3格、HV电 池温度过高、发动机正在预热、车辆速度超过设定速度或加速踏板踏 下角度超过设定值时,EV模式取消.该系统最大的优点是在同一个系统中,同时使用了并联和串联系 统.串联混合动力系统：发动机驱动电

6、机,由电机驱动车轮；并联混 合动力系统：车轮由发动机和电机共同驱动.2高压电源系统在新款普锐斯THS-II中,变频器总成中增加了 增压转换器.增压转换器使THS-II能为MG1和MG2提供最高为 500V的电源电压旧款普锐斯的THS只能提供最大为273. 6V的 电压.3混合动力变速驱动桥根据车辆的行驶状况,新系统高效率地综 合使用两种动力,即发动机和MG2,其中发动机提供主要动力.发动 机的动力分为两局部,即由混合动力变速驱动桥中行星齿轮组供给车 轮的动力和提供作为发电机的MG1的动力.混合动力变速驱动桥包括MGK MG2和行星轮,并且在这些组件 的配合下,通过无级变速使车辆平稳地行驶.发动

7、机、MG1和MG2通 过行星齿轮组等机构有机相连.MG2和差速器齿轮用于驱动轮通 过传动链和齿轮等机构相连.4无离合器系统：无离合器系统通过齿轮和链的机构有机连接前 轮和MG2o车辆处于空档状态时,档位传感器输出N位信号关闭变频器连 接MG1和MG2中的所有功率晶体管,MG1和MG2关闭,车轮的动 力为零,最终到达切断动力的目的.在这种状态下,即使MG1由发 动机带动旋转,车辆中也无电能产生,由于MG1和MG2处于消极工 作状态.因此,变速器处于N位时,HV蓄电池的SOC下降.5再生制动：再生制动功能在车辆减速或制动时将MG2作为发电 机工作,并将电能储存到HV蓄电池中.同时又利用MG2在发电

8、时 产生的工作力作为制动力.6电子变速杆技术与旧款普锐斯相同,THS-II继续采用电子通信 变速系统.这是一种无连杆型技术,不使用换档拉索,即电子变速杆.变速器换档总成中的档位传感器将相应的信号发送到HV ECUo 接到信号后,HVECU通过对发动机、MG1、MG2进行整体限制使车辆 完成各自换档R、N、D和Bo驾驶人按下变速器换档总成顶部的驻车开关时,P位限制功能激 活,混合动力变速驱动桥中的换档限制执行器,机械地锁止中间轴从 动齿轮进而实现驻车锁止.与旧款普锐斯相同,新款普锐斯继续采用ETCS-i 智能电子节气门限制系统.这是个无连杆系统,不使用加速踏板拉索.系统使 用加速踏板位置传感器和

9、节气门位置传感器感知加速踏板位置和节 气门位置.HV ECU根据加速踏板位置传感器信号、车辆行驶状况和蓄电池 的SOC计算目标发动机转速和发动机所需动力,然后发送限制信号 到发动机ECU.根据这个限制信号,发动机ECU对节气门进行限制. 二、组成1.行星齿轮组行星齿轮组是一个动力分配单元,如图5-1-3所示.它以适当 的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机.MG1连接太阳齿轮齿数30, MG2连接齿圈齿数78,发动机输 出轴连接行星支架,另外,由齿圈输出驱动力至车轮.这些组件用于 结合来自发动机和MG2的动力,并可为HV蓄电池充电.通过限制三个齿轮组的太阳轮、行星架、齿圈三个元件不同转速

10、 的结合,可实现发动机启动、蓄电池充电、汽车无极变速前行、倒车 等功能.齿圈行星架 *太阳轮行星齿轮组(I) MG1和MG2的作用 电动机一发电机组1 (MG1)和电动机一发 电机组2 (MG2)为紧凑、轻型和高效的交流永磁电机.上述电机用 来驱动车辆和提供再生制动.再生制动过程中,MG2将车辆的动能转 换为电能,并存储到HV蓄电池内,MG1对HV蓄电池再充电并供电 以驱动MG2：此外,通过调节发电量(从而改变发电机转速),MG1有 效地限制传动桥的无级变速功能,同时MG1还可作为起动机来起动 发动机.(2) MG1和MG2的结构MG1和MG2为紧凑、轻型和高效的交流 永磁同步电机.MG1和M

11、G2所使用的转子含有V形布局的高磁力永 久磁铁,可最大程度地产生磁阻转矩.它们所使用的定子由低铁心损 耗的电磁钢板和可承受高压的电机绕组线束制成.通过上述举措, MG1和MG2可在紧凑结构下实现大功率和高转矩.MG1和MG2采用带水泵的冷却系统.(3) MG1和MG2的系统图MGIMG2HG1和MG2的系统图(4) MG1和MG2的工作原理电动机一发电机组(MG1和MG2)的驱动原理.三相交流电经过定 子的三相绕组时,电动机一发电机组内产生旋转磁场.通过转子的旋 转位置和转速限制该旋转磁场,转子中的永久磁铁受到旋转磁场的吸 引而产生转矩.产生的转矩与电流的大小大致成正比,且转速由交流 电的频率

12、限制.此外,通过适当限制旋转磁场与转子磁铁的角度,可 以有效地产生大转矩和高转速.MG1和MG2的工作原理如图.IPM内的绝缘栅双极晶体管(IGBT) 在ON和OFF之间切换,为电机提供三相交流电.发MlwIGBT驱开工作原理U V Wf r )4伝屮彳2亚毗2帆骑产在图中的三个状态是特殊时间点,分别是U、V、W三相电流的过零 点,此时,未过零的两相各有一个上桥IGBT和下桥IGBT导通(ON), 在其他时间,分别有两个上桥IGBT和一个下桥IGBT或一个上桥 IGBT和两个下桥IGBT开通.开通的规那么是,电流波形图为正的相 开通上桥IGBT,电流波形图为负的相开通下桥IGBT.为了产生由混

13、合动力车辆限制ECU计算的电动机一发电机所需的源 动力,MGECU使IGBT在ON和OFF之间切换并限制速度,以限制 电动机一发电机的转速.电动机一发电机组1( MG1)发电原理.电动机一发电机组1由 车轮驱动,旋转转子产生旋转磁场,在定子线圈内产生电流,输出三 相交流电波形.转子相继产生的三相电流或经IPM整流后输出到可变电压系统进行变压后对HV蓄电池充电,或驱动另一台电动机一发电机组MG2.电动机一发电机组1 MG1的发电原理如下图.UWIGBT限制MG1发电工作原理3. 旋转变压器的结构与工作原理1旋转变压器的结构丨：旋转变压器是可靠性极高且结构紧凑的传 感器,可精确检测磁极位置.精确位

14、置对于有效限制MG1和MG2非 常重要,MG1和MG2都有各自的旋转变压器.旋转变压器的定子包括三种绕组：励磁绕组A、检测绕组S和 检测绕组Co旋转变压器的转子为椭圆形,定子与转子间的距离随转 子的旋转而变化.交流电流入励磁绕组A,产生频率恒定的磁场.使 用该频率恒定的磁场,绕组S和绕组C将输出与转子位置对应的 值.因此,电动机一发电机ECU (MGECU)根据绕组S和绕组C输 出值之间的差异检测出绝对位置.此外,MG ECU根据规定时间内位 置的变化量计算转速.(2)旋转变压器的工作原理检测绕组S的+ S和-S错开90° , + C和-C也以同样的方式错开,绕组C和S之间相距45&

15、#176;检测 绕组的电流定向.解析器内部结构图解析郃绕组的电流宦向旋变变压器的结构和工作原理由于旋转变压器的励磁绕组中为频率恒定的交流电,因此无论转子转 速如何,频率恒定的磁场均会输出至绕组S和绕组Co励磁绕组的 磁场由转子送至绕组S和绕组Co转子为椭圆形,旋转变压器的定 子与其转子之间的间隙随转子的旋转而变化.由于间隙的变化,绕组 S和绕组C输出波形的峰值随转子位置的变化而变化.电动机一发 电机ECU (MG ECU)持续监视这些峰值,并将其连接形成虚拟波形.电动机一发电机ECU (MG ECU)根据绕组S和绕组C值之间的差异 计算转子的绝对位置.其根据绕组S的虚拟波形和绕组C的虚拟 波形

16、的相位差判定转子的方向.此外,电动机一发电机ECU(MG ECU) 根据规定时间内转子位置的变化量计算转速.转子旋转180.时绕组3.带转换器的逆变器总成1功用变频器总成安装在发动机舱内.变频器将HV蓄电池的高压直流电转换为三相交流电来驱动MG1和MG2,功率晶体管由HV ECU限制.此外,变频器将用于电流限制如 输出电流或电压的信息传输到HVECUo变频器和MG1、MG2 一起, 由与发动机冷却系统别离的专用散热器冷却.如果车辆发生碰撞,那么额定电压提升到DC 500V后,变频器将直流电转换为交流电.MG1、 MG2桥电路每个包含6功率晶体管和信号处理/保护功能处理 器己集成在IPM中以提升

17、车辆性能.变频器总成中的空调变频器为 空调系统中的电动变频压缩机供电.将变频器散热器和发动机散热器集成为一体,更加合理地利用了发动机舱内的空间.变频器总成结构 如以下图.变荻器冷如水竹变换器冷川水能变频器总成结构1变频器结构总成2变腋器托架变频器结构总成3变频器的电源供给如以下图.钱柬傑护架发妙机繼织电蛊介变频器电源供给变频器系统如以下图.电灌妙传加陆w变财I件rr斤W功率IflK<2HVECUIXVDC变丽1变频器系统2增压转换器增压转换器用来将HV蓄电池输出的额定电压直 流201. 6V升至最高电压直流500Vo增压后,逆变器将直流电 转换为交流电.增压转换器由带一对内置绝缘栅双极晶

18、体管IGBT可执行切 换限制的增压智能电源模块增压IPM和起感应作用并能存储能 量的电抗器组成.增压转换器的系统图如图.增压时,限制IGBT1处于OFF状态,IGBT2用占空比限制将降 压IGBT2在ON和OFF之间切换.当IGBT2处于ON时,电抗器 通过IGBT2构成回路充电；当IGBT2处于OFF时,电抗器产生高 的自感电压输给逆变器,通过逆变器内电容整形成500V的高压直流 电.逆变器将由MGI或MG2产生的用于对HV蓄电池充电的交流 电转换为直流电(最高电压约为500V)o此时,限制IGBT2处于OFF 状态,通过使用占空比限制IGBT1在ON和OFF之间切换,从而间 歇性地中断由逆

19、变器提供给电抗器的电力,在增压转换器电容的限制 下转变为约201. 6V的直流电.(3) 电动机一发电机ECU (MG ECU)电动机一发电机ECU (MG ECU)安装于带转换器的逆变器总成内.根据接收自混合动力车辆限制ECU的信号,MG ECU通过将信号发送到逆变器和增压转换器的IPM来对其进行限制,从而驱动MG1或MG2,或使其发电.MG ECU将车辆限制所需信息如逆变器输出电流、逆变器温度 和任何故障信息传输至混合动力车辆限制ECU,并从混合动力车辆 限制ECU接收限制电动机一发电机所需信息如所需源动力和电机 温度.4DC/DC转换器车辆的辅助设备,如车灯、音响系统、空调系统 除空调压

20、缩机和ECU等由DC 12V的供电系统供电.由于THS- II发电机输出额定电压为DC201. 6V,因此,需要转换器将这个电压 降低到DC12 V来为备用蓄电池充电.这个转换器安装于变频器的下 部.DC201. 6V电压经过DC-DC转换器内输入过滤、DC-AC转换、变压器变压、整流二极管整流、滤波电路滤波后,向DC12V备用蓄电变额器总戚DC500V变频帮AC呵变电压 系统IXVDC转换器IAC20IV IHVM电池DC/DC转换器的作用示意图池充电.DC一蒿电池变腹器 DC20I6V备用誥电池AMI)goXT/0喋换器转换器限制恥胳-输人过滤器一1GNOODl | VLO 【DI I f

21、ibu| 空甬ECU|DC/DC转换器系统图(5) 空凋变频器 变频器总成中的空调变频器为空调系统中的电动变 频压缩机供电.此变频器将HV蓄电池的额定电压从DC201. 6V转 换为AC201.6V,来为空调系统中的压缩机供电.空渕变極器HV裕电池TIGBT传感器电动变 频爪蜿机IIV ECU J电源 电路门为动电路空调变频器系统4. 冷却系统(用于变频器、MG1和MG2)车辆采用了配备有电动机的水泵的MG1和MG2冷却系统,而 且将其与发动机冷却系统分开.冷却系统的散热器集成在发动机散热 器中.这样散热器的结构得到简化,空间也得到有效利用.散热器7配备有水泵的MG 1和MG2冷却系统5. H

22、V蓄电池总成普锐斯采用密封線氢(i-MH)混合动力蓄电池作为HV蓄电池.这种蓄电池具有高能、重量轻,配合THS-II系统使用时间较长等特 点.车辆正常工作时,由于THS-II系统通过充电/放电来保持HV 蓄电池SOC为恒定数值,因此,车辆不依赖外部设备来充电.HV蓄电池、蓄电池ECU和系统主继电器(SMR)集中于一 个信号箱,位于后座的行李箱中,这样可更有效地使用车内空间.在 信号箱中还包含一个检修塞,用于必要时切断电源.维修高压电路的 任何局部时,切记将此塞拔下.充电/放电时,HV蓄电池散发热量, 为保护蓄电池的性能,蓄电池ECU限制冷却风扇工作,帮助散热.THS-II的HV蓄电池有168个

23、单体电池,额定电压为 DC201. 6V (1.2Vx6x28).通过这些内部改良.蓄电池具有紧凑、重 量轻的特点.THS-II中,HV蓄电池单体电池间为单点连接,而新车 型中的蓄电池单体电池间为双点连接,这样蓄电内部电阻得以减少.2弓线来保护盖再也池电说传轉挪HV蕃电池总成结构1HV蓄电池总成结构2益电池孟板系统上电阳I号系统I:继电益2.系统X继电器價崗曲症托茱次性总曲氏性錄母2号口 MS计HV蓄电池总成机构3HV蓄电池总成结构41HV蓄电池模块THS - II中,HV蓄电池单体电池间为单点连 接,接点在单体电池上部,而新车型中的蓄电池单体电池为双点连接, 新增的接点在单体电池下部,这样蓄

24、电池的内部电阻得以降低.IH5V3-IGCT继电器± IIIV混合妙力乍辆捡制ECUMKI；LAM2B点火限制ECU匚AM2 IG2DCAN 通信信号蓿电池ECU总成 混合动力电池总成VHI110IG2 VBB9VBB8AM VBBI4VUU131( i( IVlilll IVBR1VBIW CANH CAN I,1号电池温用传感器Jr±iT- n-i4:±i®修 检IJAITFAN r1MA|N电池披风机 |MA,N 1号继电器十备川蒂电池fctlitb,GUITB2GB2TB3GB32号电池温度传感器3巧电池淋度传感器HV蓄电池限制电路1HV蓄电池限

25、制电路2(2) 检修塞在检查或维修前拆下检修塞,切断HV蓄电池中部的高 压电路,可以保证维修期间人员的平安.检修塞总成包括互锁的导线 开关.将卡框翻起,关闭导线开关,进而切断SMRo但是,为平安考 虑,在拔下检修塞前一定要关闭点火开关.高压电路的主熔丝位于检 修塞总成的内部.检修塞检修塞的安装过程如以下图.第一步,将检修塞插入到正确位置与内部电路相接.第二步,旋转拉杆90° o第三步,向下推检修拉杆到锁止位置,安装完成.检修塞安装过程图维修提示：维修后应在检修塞连接后再起动车辆,否那么,会损坏蓄电 池 ECUo(3) HV蓄电池冷却系统重复充电/放电时,HV蓄电池会产生热量, 为保证

26、其工作正常,车辆为HV蓄电池配备了专用的冷却系统.行李 箱右侧的冷却风扇可以通过后排座椅右侧的进气口吸入车内空气.此 后,从蓄电池顶部右侧进入的空气从上到下流经蓄电池模块并将其加 以冷却.然后,空气流经排气管和车内,最终排到车外.爲电池鼓凤机1巧集电签爲电池鼓UL机总咸HY需电池冷却系统组成蓄电池ECU限制冷却风扇的工作.蓄电池ECU根据HV蓄电池 内部三个蓄电池温度传感器和进气温度传感器给出的信号将HV蓄 电池温度限制在适宜的范围.arc豉风机总成进气温度传玻郡HV精电池横餓佝器电池训度传感器弗电池通风忖电池同定架HV蓄电池系统工作原理6. 加速踏板位置感器丰田混合动力系统IITHS-II使

27、用非接触型加速踏板位置传感 器.该传感器使用安装在加速踏板总成上的霍尔集成电路.非接触型加速踏板位置传感器的结构安装在加速踏板臂上的磁觇根据施加在加速踏板上的作用力围 绕霍尔集成电路旋转.霍尔集成电路将此时产生的磁通量变化转换为 电信号,并将其输出至混合动力车辆限制ECUo霍尔集成电路包含主信号电路和副信号电路.它将踩下加速踏板 的角度转换为具有不同特性的两个电信号,并将其输出至混合动力车 辆限制ECU.伽速踏板位Bf.传按器a)连接电路b)输出伯线加速踏板位置传感器的连接电路及其输出信号特征曲线7. 电源电缆电源电缆将变频器与HV蓄电池、MG1、MG2以及空调压缩机等 部件相连,传输高电压、

28、高电流.电源电缆一端接在行李箱中HV蓄 电池的左前插接器上,而另一端从后排座椅下经过,过地板沿着地板 下增强件一直连接到发动机室中的变频器.这种屏蔽电缆可减少电磁 干预.备用蓄电池的DC12V ( + )配线排布与上述电缆相同.高压配线线束与其插接器用红色标示,以与普通低压配线相区别.三、THS-II工作状态和原理工作过程1.工作状态THS- II (第二代丰田混合动力系统)使用发动机和电动机(MG2)提供的两种动力,并使用MG1作为发电机.系统根据各种车辆行驶 状况优化组合这两种动力.根据行驶条件的不同,汽车在稳定运行过 程中,混合动力系统可能处于不同的工作状态,以最大限度地适应车 辆的行驶

29、状况.(1) HV蓄电池向电动机(MG2)供电,以驱动车辆.2发动机通过行星齿轮机构驱动车辆时,发电机MG1由发动机3发电机MG1由发动机通过行星齿轮机构带动旋转,为HV蓄电池充电.4车辆减速时,车轮的动能被回收并转化为电能,HV蓄电池再次 充电图如图5-1-41所示.HV ECU根据车辆行驶状况在1、2、3、1 + 2 + 3或4工作模式间转换.但是,HV蓄电池的SOC 蓄电池充电状态较低时,发动机带 动发电机MG1为HV蓄电池充电.2.工作原理1准备启动状态车辆处于“P档时,驾驶员按下“POWER开关,“READY指 示灯翻开,HV ECU检测水温、SOC、蓄电池温度和电载荷状态,如果 H

30、V ECU检测水温、SOC、蓄电池温度和电载荷状态均满足要求,MG1 和MG2均不工作,发动机也不会运转.启动发动机：仪表盘上的“READY指示灯亮、车辆处于“P或 者倒挡时,如果HV ECU监视到其中的任何工程不满足条件,HV ECU 启动发电机MG1,从而启动发动机.运行期间,为预防发电机MG1的太阳齿轮的反作用力转动电 动机MG2的环齿轮并驱动车轮,电动机MG2接收电流,施加制 动,这个功能叫作“反作用限制.变烦器牟轮HV和11池3Wmm发动机戶册亍星齿轮组太阳齿轮MCIj从动支架_发劲机环齿轮MG2在随后的状态中,运转中的发动机驱动发电机MG1,为HV蓄电池 充电.2起步工况电动机MG

31、2驱动车辆起步后,车辆仅由电动机MG2驱动.这时,发动机保持停止状态,发电机MG1以反方向旋转而不发电.太阳齿轮 MG1主动环齿轮 MG2启动发动机：在只有电动机MG2工作时,如果增加所需驱动 转矩,发电机MG1将被启动,进而启动发动机.同样,如果HV ECU 监视的任何工程如SOC、蓄电池温度、水温和电载荷状态与规定值有 偏差,发电机MG1将被启动,进而启动发动机.发动机行星齿轮组1WJirnnHV薪电池太阳齿轮M01主动J从动MG1变频器HV器电池太阳齿轮 MG1V-主动J从动环齿轮MG2支架"发动机?发动机KX1车轮在随后的状态中,己经启动的发动机将使发电机MG1为HV蓄 电池

32、充电.如果需要增加所需驱动转矩,发动机将启动发电机MG1 并转变为“发动机微加速模式.3发动机微加速工况发动机微加速时,发动机的动力由行星齿轮组分配.其中一局部动力直接输岀,剩余动力用于发电机MG1发电,通过变频器输出, 电力输送到电动机MG2,用于输出动力.发动机严MG1太阳齿轮 MG1支架'发动机环齿轮 MG24低载荷巡航工况车辆以低载荷巡航时,发动机的动力由行星齿轮分配.其中一部 分动力直接输出,剩余动力用于发电机MG1发电,通过变频器传 输,电力输送到电动机MG2用于输出动力.严发动机主动从动太阳齿轮 MG】支架'发动机环齿轮 MG25节气门全开加速工况车辆从低载荷巡航

33、转换为节气门全开加速模式时,系统将在保证 电动机MG2动力的根底上,增加HV蓄电池的电动力.变频器HV/S电池发动机行星齿轮组太砂轮主动从动彳趣咅蟲a薦6减速工况MG1疾 Lw、u.变H瓷电池太瞎轮"车轮駆动行斤为轮组发动机0X0*3 -MG2a“D挡减速.车辆以“D挡减速行驶时,发动机停止工作.这时, 车轮驱动电动机MG2,使电动机MG2作为发电机运行,为HV蓄 电池充电.车辆从较高速度开始减速时,发动机以预定速度继续工作,保护行星 齿轮机构.“B挡减速行驶.车辆以“B挡减速行驶时,车轮驱动电动机MG2,使电动机MG2作为发电机工作,为HV蓄电池充电,并 为发电机MG1供电.这样,

34、MG1保持发动机转速并施加发动机制 动.这时,发动机燃油供给被切断.7倒车工况车辆倒车：仅电动机MG2为车辆提供动力.这时,电动机MG2反向旋转,发动机不工作,发电机MG1正向旋转但不发电.发动机MG1变频器r行星齿轮组m.HVr节电池M02主动太阳齿轮支架 发动机环齿轮MG2车轮启动发动机：如果HV ECU监视的任何工程如SOC、蓄电池温度、 水温和电载荷状况与规定值有偏差,发电机MG1将发动机启动.太阳齿轮J主动J从动环齿轮MG2在随后的状态中,己经启动的发动机驱动发电机MG1,为HV蓄 电池充电.8EV模式通过操作EV 电动机行驶模式开关,可使车辆进入EV模式.在此种模式下,车辆将仅由M

35、G2驱动.可减少深夜行车、停车时的噪音和在车库中的短时间减少排放.在以下条件下,EV模式的取消：按动EV模式开关HV蓄电池的充电状态下降三格以下HV电池的温度超出范围0度以下,45度以上发动机预热期间车速超岀了规定值55KM/H加速踏板的角度超出了规定值ANMXMlfMXMlf那躲拧IUUNI衣卜m IMltSlAVCMN=pi啟仗CANHCANL(Mnu.(wiia金孩羽皿 tzwu( orwavn.umw»Giyi(Jiir M(il)AHKaAMVSXI,VXN2.VSXI.VSX4WJUMWEEEL323EvrA,vrA2wgpummwrcowikSnMHdJRI)YCFWM

36、MaMl/FXSIPIIVBCUW)oSBLED殂(HU/MWMjgOMPXiDlSI IwrK5SWAHAIQTiIMIIM0HATIf()N23MGI(iRFCOKI1R版K»»DC4X*-倚DfMAiWtzsOU IM(；2)ASIMJC d生ffKJI询百衬紛|EX泄LJ lwoAHx 11. HV ECU 限制HV ECU根据加速踏板位置传感器发出的信号检测加速踏板上所 施加力的大小；HVECU收到MG1和MG2中转速传感器解角传感 器发出的车速信号,并根据档位传感器的信号检测档位.根据这些 信息,HV ECU确定车辆的行驶状态,对MG1、MG2和发动机的动力 进

37、行最优限制.此外,HV ECU对动力的转矩和输出进行最优限制,以实现低油耗和更清洁的排放目标.档位传皿器 换档选幷发动机 制动执行雅防淆限制LECU I乍速(DLC3bCAN空调压编机SMRI>2and3_ 分解胡唧建度| 传嬪;?MG2TmGI | MG2输期电池ECU动力计算流程图1系统监视限制 蓄电池ECU始终监视HV蓄电池的SOC 充电状态,并将SOC发送到HV ECUo SOC过低时,HV ECU提升发动机的功率输出以驱动MG1为HV蓄电池充电.发动机停止时,MG1工 作起动发动机,然后,发动机驱动MG1为HV蓄电池充电.如果S0C较低或HV蓄电池、MG1、MG2的温度高于规定

38、值,那么 HV ECU限制输出到驱动轮上动力的大小,直到它恢复到额定值.内 置于MG2中的温度传感器直接检侧MG2的温度.HV ECU计算MG1 的温度.2关闭限制一般来说,车辆处于N位时,MG1和MG2被关闭. 这是由于MG2通过机械机构与前轮相连,所以必须电动停止MG1和 MG2来切断动力.行驶时,如果制动踏板被踩下并且某个车轮锁止,那么带EBD的 ABS起开工作.而后,系统请求MG2输出低转矩为重新驱动车轮提 供辅助动力.这时,即使车辆处于N位,系统也会取消关闭功能使 车伦转动.车轮重新旋转后,系统恢复关闭功能.车辆以D位或B位行驶,制动踏板被踩下时,再生制动开始工 作.这时,驾驶人换档

39、至N位时,在再生制动请求转矩减少的同时, 制动液压增大以预防制动黏滞.在这以后,系统实施关闭功能.MG1、MG2以比规定值更高的转速工作时,关闭功能取消.3上坡辅助限制车辆在陡坡上松开制动而起动时,上坡辅助限制 可以预防车辆下滑.由于电机具有高灵敏度的转速传感器,它可以感 应坡度和车辆下降角度,增大电机的转矩以保证平安.如果施加了上 坡辅助限制,那么会施加制动到车辆后轮,预防车辆向坡下滑.这时, HV ECU制动防滑限制ECU发送后制动起动信号.4电机牵引力限制 车辆在光滑路面上行驶时,如果驱动轮打滑, MG2 与车轮直接相连会旋转过快,引起相关的行星齿轮组转速增 大.这种状态可对支撐行星齿轮

40、组中部件的咬合部件等部位造成损害.某些时候,还可使MG1产生过量电能.因此,如果转速传感器信号 说明转速发生忽然变化,HV ECU确定MG2转速过大并实施增加制 动力以抑制转速,保护行星齿轮组.此外,如果只有一个驱动轮旋转过快,HV ECU通过左右车轮的 转速传感器监视它们的速度差,HV ECU将指令发送到制动防滑限制 ECU以对转速过快的车轮施加制动.这些限制方法可以起到与制动限制系统中的防滑限制(TRC)同 样的作用.(5) 雪地起步时驱动轮转速状态限制 如以下图所示,如果驱动轮抓地 力正常,那么MG2 (驱动轮)转速的变化很小,在它们和发动机之间的速度差很小,从而到达平衡,这样行星齿轮组

41、的相对转速差很小.町勞动轮抓地力正常如果驱动轮失去牵引力,MG2 (驱动轮)的转速会有很大的变化.在这种情况下,由于转速变化量较小的发动机无法驱动MG2转动, 相关的整个行星齿轮组的转速增大.HV ECU根据MG2提供的转速传感器信号监视转速突变来计算 驱动轮的打滑量,HVECU根据计算的打滑量通过抑制MG2的旋转来 限制制动力.(6) 系统主继电器(SMR)限制SMR是在接收到HV ECU发出的指 令后连接或断开高压电路电源的继电器.共三个继电器,负极侧有一 个,正极侧有两个,它们一起保证系统工作正常.士 漏电检测传感器电暫笊电池 ECU升期換潯变荻找SMR2SMRI卄电压 U传蜩蒿电池电流

42、传域器SMR限制原理d空牺swECU电源翻开.电路连接时,SMR1和SMR3工作；而后,SMR2工作、SMR1关闭.由于这种方式可以限制流过电阻器的电流,保护电路中 的触点,预防其受到强电流造成的损害.电源关闭.电路断开时,SMR2和SMR3相继关闭.然后,HV ECU 确认各个继电器是否己经关闭.这样,HV ECU可确定SMR2是否卡 住.2. 发动机ECU限制发动机ECU接收到HV ECU发送的信号一发动机转速和所需的 发动机动力信号,限制ETCSi系统、燃油喷射量、点火正时和WT- i系统.发动机ECU将发动机工作状态信号发送到HV ECUo根据基 本THS - I【限制,在接收到HV

43、ECU发送的发动机停止信号后,发 动机ECU将使发动机停机.系统出现故障时,发动机ECU通过HV ECU的指令翻开检查发动机敏告灯.3. 变频器限制根据HV ECU提供的信号,变频器将HV蓄电池的直流电转换 为交流电给MG1.MG2供电,或执行相反的过程.此外,变频器将MG1 的交流电提供给MG2o但是,电流从MG1提供给MG2时,电流在变 频器内转换为DCo根据MG1、MG2发送的转子信息和从蓄电池ECU 发送的HV蓄电池S0C等信息,HV ECU将信号发送到变频器内部 的功率晶体管来转换MG1>MG2定子线圈的U、V和W相.关闭MG1、 MG2的电流时,HV ECU发送信号到变频器.变频器系统限制图1C电伽电功俺变频器系统限制图24、制动防滑限制ECU限制根据驾驶人踩