丰田混合动力系统THS的动力控制系统

混合动力汽车检修----THS的主要部件动力控制系统主讲：韦峰TEL:13033398115混合动力汽车结构动力系统发动机电机发电机MG1驱动电机MG2变速驱动桥行星齿轮组传动系统电池动力控制系统动力控制系统动力控制系统功用主要是对动力系统实施有效控制，使动力系统依据动力策略有效工作，同时也控制制动系统，实施再生制动，回收能量。动力控制系统Prius系统框图HV蓄电池辅助电池空调压缩机空调变频器DC-DC转换器SMR1,2and3升压转换器MG1MG2混合驱动桥变频器档位传感器(换档,选择)加速踏板位置传感器车速传感器CAN发动机ECU(ECM)防滑控制ECU蓄电池ECUDLC3HVECU分解器型速度传感器(MG2)ECU动力控制系统组成•EV模式开关•档位传感器•加速踏板位置传感器•车速传感器•偏移率减速率传感器•转向角传感器•制动踏板行程传感器•各种温度传感器•各种电压电流传感器•各种压力传感器•HVECU•发动机ECU•制动防滑控制ECU•蓄电池ECU•变频器•增压转换器•直流转换器•空调变频器•制动执行器•系统主继电器传感器及开关ECU执行器动力控制系统HVECU的控制系统监视控制蓄电池ECU始终监视HV蓄电池的SOC，并将SOC发送至HVECU。蓄电池电量过低时HVECU控制发动机，以提高其输出功率以驱动MG1发电。如果发动机是停机状态，则MG1先起动发动机而后发电。蓄电池电量较低或蓄电池、MG1/2温度过高时则限制驱动轮上的最终动力输出，直至恢复。动力控制系统HVECU的控制关闭控制车辆处于N档时MG1/2被关闭。如果是在N档情况下紧急制动导致车轮抱死和ABS起动工作，则在制动结束后会解除关闭MG2，并输出低扭矩，为重新汽车车轮提供辅助动力。车辆处于D/B档时在轻踩制动踏板，再生制动随即工作的情况下，如果此时挂入N档，则再生制动会减弱直至MG2被关闭，而液压制动会增强。动力控制系统HVECU的控制上坡辅助控制坡上起步时HVECU控制变频器及制动防滑控制ECU。一方面，通过高灵敏的转速传感器计算路面坡度和车辆下降角度，以使MG2输出适当的扭矩，确保车辆不下滑。另一方面，制动防滑控制ECU也激活后制动系统，防止车辆下滑。动力控制系统HVECU的控制电动机牵引力控制类似“牵引力控制系统”TRC（Tractioncontrolsystem）如果驱动轮转速过快，可能会导致行星齿轮机构出现损坏，也可能会导致MG1发电量过多，使得系统过载。HVECU检测到MG2转速过高时制动防滑控制系统增加液压制动力，以抑制车轮转速。HVECU检测到左右车轮的转速差过大，或其中一个驱动轮转速过高时制动防滑控制系统对转速过高的车轮施加制动。动力控制系统HVECU的控制SMR（系统主继电器）控制电流传感器SMR2SMR1SMR3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HVECU电源控制ECU蓄电池ECU动力控制系统HVECU的控制SMR（系统主继电器）控制电源打开动力控制系统HVECU的控制SMR（系统主继电器）控制步骤1:SMR1/SMR3ON步骤2:SMR2ON步骤3:SMR1OFF动力控制系统HVECU的控制SMR（系统主继电器）控制步骤1:SMR1/SMR3ON步骤2:SMR2ON步骤3:SMR1OFF动力控制系统HVECU的控制SMR（系统主继电器）控制步骤1:SMR1/SMR3ON步骤2:SMR2ON步骤3:SMR1OFF动力控制系统HVECU的控制SMR（系统主继电器）控制电源关闭动力控制系统HVECU的控制SMR（系统主继电器）控制步骤1:SMR2OFF步骤2:SMR3OFF动力控制系统HVECU的控制SMR（系统主继电器）控制步骤1:SMR2OFF步骤2:SMR3OFF动力控制系统HVECU的控制SMR（系统主继电器）控制电压时间SMR1SMR2SMR3ONOFFON(+)(-)OFFOFFOFFOFFONONOFFOFFOFF0运作和系统电压动力控制系统发动机ECU控制HVECU向发动机ECU发送信号（发动机目标转速和发动机目标动力），发动机ECU根据HVECU的要求控制发动机ETCS-i（电控节气门系统）、燃油喷射量、点火正时和VVT-i，实现发动机的起动和正常运转。HVECU发出停机信号，发动机ECU控制停机。系统出现故障时，发动机ECU通过HVECU的指令打开检查发动机警告灯。动力控制系统发动机ECUHVECU加速踏板位置传感器档位传感器MG1/MG2转速传感器ETCS-i燃油喷射量点火正时VVT-i检查发动机警告灯发动机控制发动机状态发动机ECU控制动力控制系统变频器控制HVECU控制变频器，将HV蓄电池直流电转换为交流电输给MG1/2HVECU控制变频器，将MG1的交流电经过交-直-交转换后输给MG2HVECU控制变频器，切断MG1/2的电流HVECUMG1变频器MG2变频器GUUGVUGWUMUUMVUMWUMG2MG1ExtSINCOSExtSINCOSMG1分解器MG2分解器变频器动力控制系统制动防滑控制ECU控制制动时，制动防滑控制ECU根据制动踏板行程传感器和制动总泵中的压力，计算总得制动力。根据总制动力，制动防滑控制ECU计算所需再生制动力。制动防滑控制ECU向HVECU请求再生制动力。制动防滑控制ECU控制制动执行器电磁阀产生轮缸压力即液压制动力（总制动力=再生制动力+液压制动力）。在有VSC+系统的车型上，制动防滑控制ECU根据监测信号，向HVECU请求实施电动机牵引力控制。动力控制系统蓄电池ECU控制监测项目并向HVECU发送信息通过电池内的温度传感器监测HV蓄电池温度通过电池内的泄漏检测电路监测HV蓄电池是否有漏电通过电池内的电压检测电路监测电压通过电池内的电流传感器监测HV蓄电池电流控制风扇，对电池风冷。动力控制系统蓄电池ECU控制监测项目并向HVECU发送信息通过电池内的温度传感器监测HV蓄电池温度通过电池内的泄漏检测电路监测HV蓄电池是否有漏电通过电池内的电压检测电路监测电压通过电池内的电流传感器监测HV蓄电池电流通过监控温度，控制风扇，对电池风冷。动力控制系统碰撞时控制气囊张开信号或变频器的断路器信号任何一个激活，则HVECU将关闭SMR动力控制系统电动机驱动模式控制EV模式提供低噪声、低排放的行车状态（发动机不工作）深夜车库中环境敏感区下面情况下，系统将自动解除模式：SOC下降到规定水平以下车速超过规定数值加速踏板角度超过规定数值HV蓄电池温度偏离正常动力控制系统指示灯和警告灯组合仪表READY灯：车辆处于P档时，如果驾驶员踩下制动踏板并同时按下起动按钮，该灯闪烁。主警告灯：伴随蜂鸣器鸣叫点亮。系统出现故障或HV蓄电池SOC低于标准数值、水温异常、润滑油压异常、ESP系统故障时点亮。检查发动机警告灯：发动机控制系统出现故障时点亮。多功能显示屏放电警告灯：直流转换器出现故障时点亮，同时主警告灯也点亮。HV蓄电池警告灯：SOC低于最小标准值时点亮，同时主警告灯也点亮。混合动力系统警告灯：THS系统出现故障时点亮。动力控制系统诊断THS系统中，如果HVECU、发动机ECU、蓄电池ECU检测到故障，则HVECU将生成故障代码并存储，同时相应警告灯点亮。故障代码5+3位动力控制系统电子换档系统概要依靠电信号来实施换档采用了瞬时换档装置换档杆(瞬时换档)驻车开关换档杆运作驻车开关状态机械驻车锁止机构MG1,MG2组合仪表变速驱动桥档位显示器发动机控制发动机ECU(ECM)HVECU动力控制系统电子换档系统系统图驻车开关(指示灯)HVECU换档杆位置传感器(档位,选择)组合仪表档位指示灯电源控制ECU多功能显示器换档控制执行器变速驱动桥电机转速传感器档位控制马达MBEANCANAVC-LAN网关ECU主警告灯变速器控制ECU警告显示制动灯开关动力控制系统电子换档系统档位不可操作操作换档杆ACC按下停车开关操作换档杆Ready按下停车开关操作换档杆IG-ON按下停车开关不可操作-OFFBDNRP运作电源模式:当前档位:可以换档:当踩下制动踏板,可以换档动力控制系统电子换档系统档位换档拒绝功能激活拒绝功能的操作在激活拒绝功能后的相应档位系统工作时,驾驶员不踩下制动踏板就换出“P”档P档行驶时，按下了驻车开关N档行驶时，操作换档杆从前进档换到R档(或R档换到前进档)操作换档杆从D档以外的档换入B档动力控制系统电子换档系统换档杆非接触型换档/选择传感器(使用了霍尔IC和磁铁)换档传感器选择传感器动力控制系统电子换档系统换档杆换档传感器换档传感器输出特性0-55550.52.54.5传感器轴旋转角度()输出电压(V)输出特性LHDModelRD,B-1010中间,N动力控制系统电子换档系统换档杆选择传感器非接触型霍尔ICs磁铁连接到换档杆动力控制系统电子换档系统换档杆选择传感器选择传感器输出特性换档杆敲击输出特性LHDModel中间,BR,N,D右左输出电压(V)2.25HILO动力控制系统电子换档系统驻车开关按下驻车开关能换入P档驻车开关驻车开关指示灯动力控制系统电子换档系统驻车锁止控制采用换档控制执行器实现电子换档系统指令混合动力变速驱动桥驻车锁止机构链接换档控制执行器变速器控制ECUHVECU控制位置P档或非P档驻车开关换档杆动力控制系统电子换档系统驻车锁止控制换档控制执行器控制机械驻车锁止机构的锁止/开锁.换档控制执行器动力控制系统电子换档系统驻车锁止控制换档控制执行器使用了无刷电机和减速机构摆线减速机构换档控制电机转角传感器(霍尔IC)横截面磁铁输出轴动力控制系统电子换档系统驻车锁止控制换档控制电机使用了SR(磁阻转换)电机换档控制电机(SRMotor)线圈定子转子W相V相U相•无电刷•无永久磁铁动力控制系统电子换档系统驻车锁止控制SR电机原理电磁铁UUUUVVVV有电流UUUUVVVV磁力动力控制系统电子换档系统驻车锁止控制换档控制执行器使用摆线减速机构(高减速比)偏心盘(电机轴)外齿轮内齿轮输出轴轴承电机输出轴中心示意图动力控制系统电子换档系统驻车锁止控制(机械)驻车锁止机构的构造驻车锁止杆w/弹簧驻车锁爪换档控制执行器轴P档位置(锁止)非P档位置(开锁)动力控制系统电子换档系统驻车锁止控制驻车锁止控制系统图PPOS变速器控制ECUPCONRARBINDMUA换档控制执行器换档控制马达旋转角度传感器(霍尔ICs)RZ1MVAMWAHVECUBEAN组合仪表,多功能显示等.MPX串行通信12V驻车开关蓄电池ECU动力控制系统电子换档系统驻车锁止控制自动P档控制HVECU变速器控制ECU1.自动P档的指令BEAN3.P档指令或取消自动P档4.执行或取消自动P档指令换档控制执行器2.自动P档的指令除P档外，切换电源模式为OFF状态电源模式OFF电源控制ECU自动P档控制串行通信换入P档5.关闭