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1、第二节第二节 混合动力系统混合动力系统 四、控制系统原理 项目概述 HV ECU 控制 根据请求扭矩、再生制动控制和HV蓄电池的 SOC(充电状态)控制MG1，MG2和发动机。这些因素 由挡位、加速踏板踩下角度和车速来确定。 HV ECU监控HV蓄电池的SOC和HV蓄电池的温度、 MG1和MG2 ,以对这些项目实施最优控制。 车辆处于“N”挡时，HV ECU实施关闭控制，自 动关闭MG1和MG2 四、控制系统 项目概述 HV ECU 控制 车辆在陡坡上松开制动而起动时，上坡辅助控制 可以防止车辆滑下； 如果驱动轮在没有附着力时空转，HV ECU提供电 动机牵引力控制，抑制MG2旋转，进而保护行
2、星齿 轮组，同时防止MG1产生过大的电流。 为防止电路电压过高并保证电路切断的可靠性， HV ECU通过三个继电器的作用实施SMR控制来连接 和关闭高压电路。 四、控制系统 项目概述 发动机 ECU控制 发动机ECU接受HV ECU发送的目标发动机转速和 所需的发动机动力，来控制ETCS - i系统、点火正 时和VVT一i系统。 变频器 控制 根据HV ECU提供的信号，变频器将HV电池的直流 电转换为交流电来驱动MG1 ,MG2 ,同样也可以进行 逆向过程。 此外，变频器将MG1的交流电提供给MG2、 HV ECU向变频器内的功率晶体管发送信号，来转换MG1, MG2的U、V和W相电，驱动M
3、G1和MG2 。 HV ECU从变频器接收到过热、过流或故障电压信 号后关闭 四、控制系统 项目概述 增压转换 器控制 根据HV ECU提供的信号，增压转换器将额定 电压DC201.6V升高到最高电压DC500V； MG1或MG2产生的最高电压AC500V由变频器转 换为直流电，根据HV ECU提供的信号，增压转 换器将直流电DC500V降低到DC201.6V（用于HV 蓄电池）； 转换器控 制 将额定电压DC201.6V转化为DC12V，为车身电 器组件供电，并为备用蓄电池充电。 四、控制系统 项目概述 空调变频 器控制 将HV蓄电池的额定电压额定电压DC201.6V转化为 AC201.6V
4、，为空调系统的电动变频压缩机供电。 MG1、MG2 控制 MG1有发动机带动旋转，产生高压（最高电压 AC500V）,操作MG2并为蓄电池充电，另外它作为起 动机驱动发动机； MG2由MG1或HV蓄电池供电驱动，产生车辆动力； MG2在制动或加速踏板未踩下时，它产生电能为 HV蓄电池再次充电（再生制动控制）； 转速传感器检测到MG1、MG2的转速和位置并将信 号输出到HV ECU，MG2上的温度传感器检测温度并 传送到HV ECU。 四、控制系统 项目概述 制动防滑 控制ECU 控制 制动时，制动防滑控制ECU计算所需的再生动力 并将信号发送到EIV ECU。一接到信号，HV ECU 立刻将实
5、际的再生制动控制数据发送到制动防滑 控制ECU,根据这个结果，制动防滑控制ECU计算 并执行所需的液压制动力 蓄电ECU 控制 蓄电池ECU实施监控控制。监视HV蓄电池和冷却 风扇控制的状态，使H，蓄电池保持在预定的温 度。这样，对这些组件实施最优控制 四、控制系统 项目概述 换挡控制 HV ECU根据挡位传感器提供的信息检侧挡位 (R、N、D、或B挡），控制MG1、MG2和发动机， 调整车辆行驶状态以适应所选挡位 变速器控制ECU通过HV ECU提供的信号检测到 驾驶员是否按下驻车开关 然后，它操作换挡控制执行器通过机械机构 锁止变速驱动桥 碰撞时控 制 发生碰撞时，如果HV ECU收到空气
6、囊传感器 总成发出的空气囊张开信号或变频器中断路器 传感器发出的执行信号，则关闭SMR（系统主 继电器)以切断整个电源 四、控制系统 项目概述 电动机驱 动模式控 制 仪表板上的EV模式开关被驾驶员手动打开时， 如果所需条件满足，则HV ECU使车辆只由MG2驱 动运行 巡航控制 系统操作 控制 HV ECU中的巡航控制ECD收到巡航控制开关信 号时，按照驾驶员的要求。将发动机、MG1和MC2 的动力调节到最佳的组合，获得目标车速。 四、控制系统 项目概述 指示灯和警告 灯点亮控制 使灯点亮或闪烁，通知驾驶员车辆状态 或系统故障 诊断 HV ECU检测到故障时，HV ECU进行诊断 并储存故障
7、的相应数据 安全保护HV ECU检测到故障时，HV ECU根据存储 器中的数据停止或控制执行器和ECU。 四、控制系统 1、HV ECU控制 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; HV ECU收到MG1和MG2中转速传感器(解角传感器)发出的 车速信号，并根据挡位传感器的信号检测挡位。根据这 些信息，HV ECU确定车辆的行驶状态，对MG1、MG2和发 动机的动力进行最优控制。 此外，HV ECU对动力的扭矩和输出进行最优控制，以实 现低油耗和更清洁的排放日标。动力计算流程图如图6- 54所示。 四、控制系统 四、控制系统 （1）系统监视控制 蓄电池EC
8、U始终监视HV蓄电池的SOC(充电状态)，并将SOC发 送到Hv ECU。 SOC过低时，HV ECU提高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SOC较低或HV蓄电池、MG1、MG2的温度高于规定值，则HV ECU限制对驱动轮的动力的大小，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。 四、控制系统 （2）关闭控制 一般来说，车辆处于N挡时，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
9、。 行驶时，如果制动踏板被踩下并且某个车轮锁止，则带EBD的 ABS起动工作。而后，系统请求MG2输出低扭矩为重新驱动车轮 提供辅助动力。这时，即使车辆处于N挡，系统也会取消关闭功 能使车轮转动。车轮重新旋转后，系统恢复关闭功能。 车辆以D或B挡行驶，制动踏板被踩下时，再生制动开始工作。 这时，驾驶员换挡至N挡时，在再生制动请求扭矩减少的同时， 制动液压增大以避免制动黏滞。在这以后，关闭功能取消。 四、控制系统 （3）上坡辅助控制 车辆在陡坡上松开制动而起动时，上坡辅助控制可以防止 车辆下滑。 由于电动机具有灵敏度的转速传感器，它可以感应坡度和 车辆下降角度，增大电动机的扭矩以确保安全。 如果
10、施加了上坡辅助控制，则制动会施加到车辆后轮，防 止车辆向坡下滑。这时，HV ECU制动防滑控制ECU发送后 制动起动信号。 四、控制系统 （4）电动机牵引力控制 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。 这种状态可对支撑行星齿轮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表明转速发生突然变化，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。 四、控制系统 （4）电动机牵引力控制 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
11、感器监视它们的速度差，HV ECU将指令发送到 制动防滑控制ECU以对转速过快的车轮施加制动。 这些控制方法可以起到与制动控制系统的TRC同样的作用。 四、控制系统 （5）雪地起步时驱动轮转速状态控制 产生过快转速的机理。如图2-2-57a所示，如果驱动抓地力正 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，从而达到平衡，这样行星齿轮组的相对转 速差很小。 如果驱动轮失去牵引力，如图，2-2- 57b所示，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
12、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，HV ECU根据计算的打滑量通过抑制MG2的旋 转来控制制动力。 四、控制系统 （6）SMR(系统主继电器)控制 SMR是在接收到HV ECU发出的指令后连接或断开高压电路 的电源的继电器。共3个继电器，负极侧有1个，正极侧 有2个，一起来确保系统工作正常，如图2-2-58所示。 系统 主继电器 HV 系统图 电阻 电源电缆 DC DC 转换器 升压 转换器 MG1 MG2 SMR1 SMR2 SMR3 A/C 变频 器 变频器 A/C 变频 器 变频器 SMR1 SMR2 SMR3 注意注意:检测区域和故障部位可以是不同的检测区域和故障
13、部位可以是不同的 漏电检测传感器 蓄电池 ECU 车辆后部 车辆前部 SMR (系统 主继电器) 系统图系统图 电流传感器 SMR2 SMR1 SMR3 电阻 HV 蓄电池 检修塞 电源开关 空气囊传感器 总成 断路传感器 互锁开关 (检修塞) 互锁开关 (变频器盖) 变频器 HV ECU 电源控制 ECU 电压传感器 蓄电池 ECU HV 蓄电池 SMR (系统主继电器) READY ON 步骤步骤 1: SMR 1 / SMR 3 ON 步骤步骤 2: SMR 2 ON 步骤步骤 3: SMR 1 OFF HV 蓄电池 SMR (SMR (系统主继电器系统主继电器) ) READY ONR
14、EADY ON 步骤步骤 1: SMR 1 / SMR 3 ON 步骤步骤 2: SMR 2 ON 步骤步骤 3: SMR 1 OFF HV 蓄电池 SMR (SMR (系统主继电器系统主继电器) ) READY ONREADY ON 步骤步骤 1: SMR 1 / SMR 3 ON 步骤步骤 2: SMR 2 ON 步骤步骤 3: SMR 1 OFF HV 蓄电池 SMR (系统主继电器) READY ON 步骤步骤 1: SMR 1 / SMR 3 ON 步骤步骤 2: SMR 2 ON 步骤步骤 3: SMR 1 OFF HV 蓄电池 SMR (SMR (系统主继电器系统主继电器) )
15、电源关闭电源关闭 步骤步骤 1: SMR 2 OFF 步骤步骤 2: SMR 3 OFF HV 蓄电池 SMR (SMR (系统主继电器系统主继电器) ) 电源关闭电源关闭 步骤步骤 1: SMR 2 OFF 步骤步骤 2: SMR 3 OFF HV 蓄电池 SMR (系统主继电器) 电源关闭 步骤步骤 1: SMR 2 OFF 步骤步骤 2: SMR 3 OFF SMR 运作和系统电压运作和系统电压 电压 时间 SMR1 SMR2 SMR3 ON OFF ON (+) (-) OFF OFF OFF OFF ON ON OFF OFF OFF 0 HV 蓄电池 系统图 (PRIUS) 检修塞
16、 CAN 蓄电池冷却风 扇继电器 蓄电池冷却 风扇电机 HV 蓄电池 蓄电池冷却 风扇控制器 BEAN 电流传感器 电压 x 14 + - HV ECU 空调 ECU 发动机 ECU (ECM) 温度 x 4 蓄电池 ECU (32-bit) 网关 ECU 温度. 传感器(热 敏电阻) HV 蓄电池 什么是充电状态 ? 充电状态 (State of Charge) = 充电率 HV 蓄电池 能量监视器 充电状态 用8条线段表示 8条线段 充电状态 100% 0条线段 充电状态充电状态 0%0% 输出的功率由蓄电池的温度 控制 (不是根据充电状态) 充电状态的表示充电状态的表示 颜色线段的数量 绿色7 8 蓝色3 6 紫色1 2 HV 蓄电池 充电状态计算充电状态计算 充电状态充电状态 是由电流值计算的是由电流值计算的 ( (输入输入 / / 输出输出) ) *: 当输出电流值大时, 电
