《混合动力汽车》-第十一章

第一节汽车主要零部件名称和位置一、零部件位置分布为了便于后几章的顺利讲解，先对普锐斯元件位置做一下简要介绍，如图11-1一图11-4所示。二、系统简述混合动力普锐斯动力流、信号流、电力流示意图如图11-5所示。

1.HV控制ECU控制概述

HV控制ECU控制MG1,MG2、发动机、再生制动控制和HV蓄电池SOC。这些部件由挡位、加速踏板位置和车速决定。

HV控制ECU监控SOC和HV蓄电池、MGl和MG2的温度，以便更好地控制这些项目。下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置

挡位在N挡时，HV控制ECU切断电源，关闭MGl和MG2。如果驱动车轮失去牵引力，则HV控制ECU发挥电机索弓力控制功能来限制MG2转动，以保护行星齿轮组并避免MG1产生过流。为保护高压电路并确保电路安全切断，HV控制ECU利用3个继电器连接并切断高压电路来进行SMR控制。

2.ECM控制概述

ECM接收到来自HV控制ECU的电源需求值和目标转速，并控制ETCS-i系统、燃油喷射量、点火正时和VVT-i系统。上一页下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置3.变频器控制概述根据HV控制ECU提供的信号，变频器将直流电(HV蓄电池)转换为交流电(MG1和MG2)，反之亦然。另外，变频器将AC(MGI)的电力供给AC(MG2)。然而，当电流从MGl到MG2的过程中，电流在变频器内变为直流电。

HV控制ECU发送信号到变频器内部的功率晶体管以切换MGl和MG2的U,V和W相来驱动MGl和MG2

如果HV控制ECU收到来自变频器的过热、过流或异常电压信号，它会停止工作。上一页下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置4.增压转换器控制根据HV控制ECU提供的信号，增压转换器将直流电201.6V(用于HV蓄电池)的正常电压升压到直流电500V的最高电压。由MGl和MG2产生的AC500V的最高电压通过变频器转为直流电，增压转换器根据HV控制ECU的信号将直流电降至DC201.6V5.转换器控制

DC/DC转换器将直流电201.6V的正常电压降至直流电12V以向车身电气部件供电，同时也对备用蓄电池(DC12V)进行再充电。转换器保持备用蓄电池端子的恒定电压。上一页下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置6.空调变频器控制空调变频器将HV蓄电池正常电压从直流电201.6V改变为交流电201.6V，给运行空调系统电动压缩机提供电力。7.MG1和MG2主控制

MGl由发动机控制旋转，MGl发出500V的电压给HV蓄电池充电。同时，MGl也可作起动机来起动发动机。

MG2主要将多余的电流供应给发动机，以提高整体驱动力。制动过程中或未踩下加速踏板时，MG2产生电荷给HV蓄电池重新充电(再生制动系统)。速度传感器检测到MGl和MG2的速度和位置后，将其输出到HV控制ECU上。上一页下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置

安装在MG2上的温度传感器检测到MG2的温度并将其输送到HV控制ECU上。

8.制动防滑控制ECU控制概述制动时，制动防滑控制ECU计算总制动力并传输再生制动力请求到HV控制ECU。一接收到此信号，HV控制ECU就计算出再生制动力所需的数量并将其发送到制动防滑控制ECU。根据这个值，制动防滑控制ECU计算并执行所需的液压制动力。

9.蓄电池ECU控制概述蓄电池ECU检测HV蓄电池的状况并控制冷却风扇，以使HV蓄电池保持在预测温度范围内，以此来有效地控制这些组件。上一页下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置10.换档控制概述

HV控制ECU，根据挡位传感器提供的信号检测挡位(P,R,N,D或B)，并控制MGl,MG2和发动机，以建立适合选择挡位的行驶条件。变速器控制ECU通过HV控制ECU提供的信号检测到驾驶员已按下P挡开关。然后，变速器控制ECU运行换挡控制执行器以机械地锁止变速驱动桥。

11.碰撞控制时发生碰撞时，如果HV控制ECU收到来自空气囊ECU的空气囊张开信号，或来自位于变频器内部的断路器传感器的执行信号，则关闭SMR和电源开关以使整个电源停止工作。上一页下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置12.电机驱动模式控制驾驶员手动按下位于仪表板的EV-drive模式开关时，如果所需条件满足，则HV控制ECU只通过MG2行驶车辆。

13.巡航控制系统运行控制当安装在HV控制ECU中的巡航控制ECU收到巡航控制开关信号时，它计算巡航控制所需数值，并计算发动机、MGl和MG2的驱动力以达到最佳运行效果。

14.指示灯和警告灯点亮控制使指示灯点亮或闪烁，以提示驾驶员车辆状况或系统故障。上一页下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置15.诊断HV控制ECU检测到故障时，HV控制ECU诊断并存储故障对应的值。

16.安全保护当HV控制ECU检测出故障时，HV控制ECU根据已经存储在存储器中的数据决定停止或控制执行器和各个ECU三、高压系统元件分布高压系统主要相关元件的零部件位置分布如图11-6所示。四、高压电源系统控制高压系统电路如图11-7和图11-8所示。上一页下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置五、通信系统1.系统简述混合动力蓄电池系统的主要作用是通过使用蓄电池ECU监控HV蓄电池总成的状况并将此信息传送给HV-ECU。此外，混合动力蓄电池系统控制蓄电池鼓风机电机控制器，以使HV蓄电池总成的温度保持在适当范围内。蓄电池ECU使用CAN(控制器区域网络)保持与以下设备间的通信:混合动力车辆控制ECU,ECM和空调放大器。如图11-9所示为系统通信网络电路。

2.控制说明

(1)HV蓄电池总成管理和安全保护功能。

(2)蓄电池鼓风机电机控制。(3)MIL照明控制。上一页下一页返回第一节汽车主要零部件名称和位置3.检查间歇性故障

(1)检查间歇性故障

(2)检查连接器和端子。

(3)拨动线束和连接器。上一页返回第二节高压上电系统检修一、系统主继电器1.简述如图11-10所示为系统供电电路如果由于1号到3号任一系统主继电器粘接，则可能不能关闭高压系统HV-ECU监控3个继电器，如果发现任一继电器有故障，则停止系统。2.系统高压上、下电工作原理SMR(系统主继电器)根据HV-ECU的请求连接和断开高压电源电路。如图11-11所示为高压系统上电控制。如图11-12所示为系统主电阻(20SZ)，图11-13所示为蓄电池管理ECU(由日本电装公司配套)。下一页返回第二节高压上电系统检修3.故障检修出现HV蓄电池正极侧的系统主继电器端子持续闭合，应检修1号系统主继电器和2号系统主继电器。出现HV蓄电池正极侧和负极侧的系统主继电器端子持续关闭，应检修1号系统主继电器、2号系统主继电器、3号系统主继电器二、混合动力蓄电池电压系统绝缘故障混合动力蓄电池电压系统绝缘故障包括:高压电路和车身的绝缘电阻小;空调压缩机电机或空调变频器的绝缘电阻小;HV蓄电池、蓄电池ECU、系统主继电器或系统主电阻器的绝缘电阻小。上一页下一页返回第二节高压上电系统检修HV变速驱动桥或电机和发电机变频器的绝缘电阻小;电机和发电机变频器、空调变频器、系统主继电器、系统主电阻器或车架线的绝缘电阻小。空调高压系统绝缘电阻在3MS2以上(与系统有压缩机机油有关系)，其他高压系统绝缘电阻在10MS2以上。技师指导:测量电机绝缘时使用过去用的摇表，操作不当有可能造成绝缘击穿，最好用专用的绝缘测量表三、检查2号正极系统主继电器(与3号负极系统主继电器检查相同)1.检查2号正极系统主继电器将两个安装螺母分别安装到负极和正极端子。扭矩:5.6N·m(1)用欧姆表测量正极和负极端子间的电阻。上一页下一页返回第二节高压上电系统检修(2)用欧姆表将电压加到连接器端子间，然后测量正极和负极端子间的电阻。

2.混合动力蓄电池负极接触器电路持续关闭

(1)简述。

HV-ECU根据监控3号系统主继电器(CON3)的运行情况来检查故障。

(2)监控说明。

HV-ECU监控3号系统主继电器(CON3)的正常运行情况。如果HV-ECU检测到高电继电器电路开路、对+B短路或GND短路故障，则HV-ECU点亮MIL并设定DTC。上一页下一页返回第二节高压上电系统检修四、电机变频器温度传感器故障

1.简述

HV-ECU使用安装在变频器内部的温度传感器来检测电机变频器的温度。用通往MG1和MG2的同一冷却系统冷却变频器。冷却系统与发动机冷却系统相独立。电机变频器温度传感器的特点与增压转换器温度传感器相同。为了检查变频器冷却系统的作用和防止冷却系统过热，HV-ECU根据电机变频器温度传感器传来的信号来限制负载的大小。而且，HV-ECU还检测电机变频器温度传感器电路故障和传感器本身的故障。如图11-14所示为电机变频器温度监测电路。上一页下一页返回第二节高压上电系统检修2.故障检修如果出现电机变频器温度传感器输出突变，信号偏移，应检修如下故障可能发生部位。

(1)线束或连接器。(2)变频器冷却系统。

(3)带电机和支架的水泵总成。

(4)冷却风扇电机。(5)2号冷却风扇电机。

(6)带转换器的变频器总成。五、发电机变频器温度传感器

1.简述

HV-ECU使用安装在变频器内部的温度传感器来检测发电机变频器的温度。上一页下一页返回第二节高压上电系统检修用通往MGl和MG2的同一冷却系统冷却变频器。冷却系统与发动机冷却系统相独立。发电机变频器温度传感器的特点与增压转换器温度传感器相同。为了检查变频器冷却系统的作用和防止冷却系统过热，HV-ECU根据发电机变频器温度传感器传来的信号来限制负载的大小。而且，HV-ECU还检查发电机变频器温度传感器电路故障和传感器本身的故障。如图11-15所示为发电机变频器温度传感器电路。上一页下一页返回第二节高压上电系统检修2.故障检修出现发电机变频器温度传感器输出突变、输出偏移时，应检修线束或连接器、变频器冷却系统、带电机和支架的水泵总成、冷却风扇电机、2号冷却风扇电机和带转换器的变频器总成。出现发电机变频器温度传感器电路开路或GND短路、+B短路时，应检修线束或连接器、带转换器的变频器总成和HV-ECU。上一页返回第三节充电系统检修在传统汽车上电源由12V蓄电池和12V发电机组成。在电动汽车上没有12V发电机，需要将高压蓄电池的电能通过DC/DC转换为12V，此时DC/DC的作用相当于传统汽车的发电机。一、DC/DC转换器状态电路

1.简述

DC/DC转换器把HV蓄电池的201.6V直流电转换成12V直流电，给车辆照明、音响和ECU系统供电。同时，它为备用蓄电池充电。

2.DC/DC系统工作原理如图11-16所示，先让4个电子开关管中的T，和T3导通，再让Tz和T、导通，组成单向换流桥电路，换流过程受转换器控制电路控制，这样就把201.6V直流电转换成交流电。下一页返回第三节充电系统检修变压器降低它的电压，经L,D。和LZ,D。组成的两个半波整流，再经L,C滤波成12V直流电，经MAINFUSE120A保险丝向蓄电池充电。DC/DC转换器根据蓄电池电压检测端子S的电压来控制输出电压，以保持备用蓄电池端子的电压恒定。二、DC/DC转换器监控

1.NODD信号简述如图11-18所示，HV-ECU用NODD信号线路可发送停止转换指令到达DC/DC转换器，并接收DC/DC的12V充电系统状态正常或异常的信号。上一页下一页返回第三节充电系统检修HV-ECU通过NODD端子监控DC/DC转换器电路的状态。如果ECU检测到DC/DC转换器内部电路故障，将停止转换器的操作，这时备用蓄电池无法充电，电压会逐渐降至11V以下，则ECU输出故障码。出现DC/DC转换器的NODD信号电路开路或GND短路以及DC/DC转换器的NODD信号电路+B短路这两种故障，要检修线束、连接器和带转换器的变频器总成。如果车辆在DC/DC转换器不工作的情况下行驶，备用蓄电池的电压将会降低，这将妨碍车辆继续行驶。因此，HV-ECU监控DC/DC转换器的操作，如果检测到故障，将警告驾驶员。上一页下一页返回第三节充电系统检修2.VLO信号简述如图11-19所示，HV-ECU通过VLO信号线路发送输出电压开关信号到DC/DC转换器，以根据车辆状态开关输出电压。如果车辆在DC/DC转换器不工作的情况下行驶，备用蓄电池的电压将会降低，这将妨碍车辆继续行驶。因此，HV-ECU监控DC/DC转换器的操作，如果检测到故障，将警告驾驶员。3.系统监控检修

(1)故障码和故障部位。(2)检查备用蓄电池端子的电缆连接情况。(3)检查带转换器的变频器总成的工作情况。(4)检查变频器冷却液。上一页返回第四节蓄电池供电系统检修一、蓄电池ECU1.简述如图11-20所示，HV-ECU根据从蓄电池ECU接收到的故障信号来提示驾驶员，并使安全保护控制起作用。例如用来自蓄电池ECU异常信号输入(ROM/RAM故障)来检修HV蓄电池系统和蓄电池ECU。

2.监控说明

HV-ECU一接收到来自蓄电池ECU的异常信号输入，就点亮MIL并设定DTC,HV-ECU计算已接收的HV蓄电池电压、增压转换器电压和变频器电压间的差。如果任一差值超过指定值，则HV-ECU判定蓄电池电压电路存在故障。下一页返回第四节蓄电池供电系统检修3.检查步骤

(1)读取输出DTC(HV蓄电池)。

(2)将智能测试仪连接到DLC3(3)打开电源开关(IG)o(4)打开智能测试仪。

(5)进入下列菜单:Powertrain/HVBattery/DTC(6)读取DTC。二、电源控制ECU供电如图11-21和图11-22所示，驾驶员在踩下制动踏板过程中按下电源开关，电源控制ECU发送ST信号到HV-ECU。上一页下一页返回第四节蓄电池供电系统检修三、ECU供电系统1.简述如图11-23所示蓄电池ECU将蓄电池ECU的IG2电压信息通过CAN通信传送到HV-ECU出现蓄电池ECU的IG2信号电路故障，应检修线束或连接器和蓄电池ECU。2.监控说明若电源开关打开(IG)时，所发送蓄电池ECU的IG2电压低，则HV-ECU判定蓄电池ECU的IG2端子存在电路故障。HV-ECU检测到故障时会点亮MIL并设定DTC。上一页下一页返回第四节蓄电池供电系统检修四、HV主继电器1.简述如图11-24所示，HV控制ECU通过监控IGCT继电器和IG2继电器来检测故障2.故障检修出现IGCT继电器始终关闭故障，应检修线束或连接器和集成继电器(IGCT继电器)。出现IG2逻辑矛盾，应检修线束或连接器和集成继电器(IG2继电器)。上一页返回第五节蓄电池管理系统检修一、HV蓄电池故障

1.简述

HV控制ECU根据从蓄电池ECU接收到的异常信号向驾驶员发出警告并进行安全保护控制。

2.故障检修蓄电池ECU异常信号输入可能来自HV蓄电池系统故障、高压保险丝熔断、HV蓄电池冷却系统故障，这时应检修HV蓄电池系统和蓄电池ECU

由于车辆位于N挡、燃油耗尽或HV控制系统出现故障而导致HV蓄电池的SOC(充电量)减少时，要检修HV控制系统、燃油是否不足、HV蓄电池总成。下一页返回第五节蓄电池管理系统检修二、混合动力蓄电池组冷却风扇控制

1.简述如图11-25所示为蓄电池组冷却风扇控制电路图。鼓风机电机控制器调节蓄电池鼓风机的电压。鼓风机电机控制器带有铝制散热片。从后侧风道向HV蓄电池总成吹入空气，对安装在后侧风道里的鼓风机电机控制器进行制冷。电流从蓄电池ECU的FCTL1端子流向1号蓄电池鼓风机继电器的继电器线圈;当继电器触点闭合时，则向蓄电池鼓风机供电。蓄电池ECU输出风扇运行信号时，鼓风机电机控制器调节施加给蓄电池鼓风机的电压(VM)，以便获得需要的风扇转速。上一页下一页返回第五节蓄电池管理系统检修调节电压同时以监控信号的形式输送给蓄电池ECU的VM端子。鼓风机电机控制器通过监控蓄电池鼓风机+B端子的电压来纠正鼓风机电机的电压。

2.故障检修出现车速恒定时，蓄电池鼓风机电压低于故障极限或高于故障极限应检修如下故障可能发生部位。

(1)线束或连接器。

(2)GATTFAN保险丝。

(3)1号蓄电池鼓风机继电器(线圈通断和触点电阻)。

(4)蓄电池鼓风机(采用加电法)。上一页下一页返回第五节蓄电池管理系统检修(5)后侧风道(蓄电池鼓风机电机控制器)。(6)蓄电池ECU蓄电池鼓风机控制器如图11-26所示.鼓风机接线器如图11-27所示。三、高压保险丝尽管互锁开关已嵌合，VBB9和VBB10端子间电压仍低于标准值(1次检查逻辑)，则应检修高压保险丝、塞卡箍、蓄电池检修塞和蓄电池ECU

检查检修塞卡箍、检修塞和高压保险丝电阻，阻值应小于1SZ，如图11-28和图11-29所示，检查蓄电池检修塞端子间的电阻。标准电阻A一C,B一D和保险丝间电阻要小于1SZ。上一页下一页返回第五节蓄电池管理系统检修四、混合动力蓄电池组电流传感器

1.简述如图11-30所示为安装在HV蓄电池总成负极电缆侧的霍尔电流传感器，检测流入HV蓄电池的电流值。霍尔电流传感器向蓄电池ECU的IB端子输入一个电压(根据电流值在0-5V之间变化)。霍尔电流传感器的输出电压低于2.5V时指示HV蓄电池总成正在充电;高于2.5V时指示HV蓄电池总成正在放电。蓄电池根据输入到IB端子的信号来决定HV蓄电池总成的充电和放电，并通过确定电流值测算HV蓄电池的SOC(充电状态)。上一页下一页返回第五节蓄电池管理系统检修2.传感器监测图和信号输出霍尔电流传感器测量电路电压信号输出如图11-31所示。

3.故障检修霍尔电流传感器电路如图11-32所示。出现霍尔电流传感器的电源故障、电流传感器本身故障、电流传感器内电压低、霍尔电流传感器内电压高时，应检测HV蓄电池总成(线束或连接器)、霍尔电流传感器和蓄电池ECU五、混合动力蓄电池温度传感器

1.简述在HV蓄电池总成的底部安装有3个蓄电池温度传感器。封闭在每个蓄电池温度传感器里的热敏电阻的阻值随着HV蓄电池总成温度的改变而改变。上一页下一页返回第五节蓄电池管理系统检修蓄电池温度越低，则热敏电阻的阻值越高。相反，温度越高，则阻值越低。蓄电池ECU使用蓄电池温度传感器来检测HV蓄电池总成的温度。根据该检测结果，蓄电池ECU控制蓄电池鼓风机。这样，HV蓄电池温度上升到预定温度时，鼓风机风扇起动。如图11-33所示为蓄电池温度传感器温度和电阻的关系，如图11-34所示为蓄电池温度传感器电路。

2.故障检修出现蓄电池温度传感器故障、温度传感器内电阻小、温度传感器内电阻大时，应检修HV蓄电池总成(HV蓄电池温度传感器)和蓄电池ECU。上一页下一页返回第五节蓄电池管理系统检修六、混合动力蓄电池组空气温度传感器

1.简述如图11-35所示为蓄电池组空气温度传感器电路。进气温度传感器位于HV蓄电池总成上，它的电阻值随着进气温度改变而改变。进气温度传感器的特性与蓄电池温度传感器的特性相同。蓄电池ECU使用进气温度传感器的信号调节蓄电池鼓风机的空气流速。2.故障检修进气温度传感器检测到开路或+B短路显示一45℃，或GND短路显示95℃(1次检查逻辑)，应检修HV蓄电池总成(进气温度传感器)和蓄电池ECU。上一页下一页返回第五节蓄电池管理系统检修七、混合动力蓄电池系统电压

1.简述如图11-36所示为蓄电池分组电压采集电路。出现以下任一状况(1次检查逻辑):各蓄电池盒电压低于2V(2组电池一监测)、所有蓄电池盒电压为一24一2V，故障可能发生部位为接线盒总成(母线模块)、2号