《汽車新技術(shù)-混合動(dòng)力汽車》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車新技術(shù)-混合動(dòng)力汽車（54頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第五章 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng),5.1 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)特性,重點(diǎn)掌握： 混合動(dòng)力系統(tǒng)的類型 THS-的組成及功用 THS-的結(jié)構(gòu),5.1.1 混合動(dòng)力汽車概述,混合動(dòng)力汽車（亦稱復(fù)合動(dòng)力汽車，英文為Hybrid Power Automobile）是指車上裝有兩個(gè)以上動(dòng)力源：蓄電池、燃料電池、太陽(yáng)能電池、內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)電機(jī)組，當(dāng)前復(fù)合動(dòng)力汽車一般是指內(nèi)燃機(jī)車發(fā)電機(jī)，再加上蓄電池的汽車。,歷史發(fā)展 當(dāng)前普遍使用的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車存在種種弊病，統(tǒng)計(jì)表明在占80%以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動(dòng)力潛能的40%，在市區(qū)還會(huì)跌至25%，更為嚴(yán)重的是排放廢氣污染環(huán)境。20世紀(jì)90年代以來(lái)，

2、世界各國(guó)對(duì)改善環(huán)保的呼聲日益高漲，各種各樣的電動(dòng)汽車脫穎而出。雖然人們普遍認(rèn)為未來(lái)是電動(dòng)汽車的天下，但是目前的電池技術(shù)問(wèn)題阻礙了電動(dòng)汽車的應(yīng)用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠(yuǎn)未達(dá)到人們所要求的數(shù)值，專家估計(jì)在10年以內(nèi)電動(dòng)汽車還無(wú)法取代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車（除非燃料電池技術(shù)有重大突破）。,,現(xiàn)實(shí)迫使工程師們想出了一個(gè)兩全其美的辦法，開發(fā)了一種混合動(dòng)力裝置（Hybrid-ElectricVehicel，縮寫HEV）的汽車。所謂混合動(dòng)力裝置就是將電動(dòng)機(jī)與輔助動(dòng)力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動(dòng)力，輔助動(dòng)力單元實(shí)際上是一臺(tái)小型燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)電機(jī)組。形象一點(diǎn)說(shuō)，就是將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)盡量做小，讓一部分動(dòng)力

3、由電池-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)。這種混合動(dòng)力裝置既發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)力性好的優(yōu)點(diǎn)，又可以發(fā)揮電動(dòng)機(jī)無(wú)污染、低噪聲的好處，二者“并肩戰(zhàn)斗”，取長(zhǎng)補(bǔ)短，汽車的熱效率可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上。,5.1.1 混合動(dòng)力汽車概述,混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）將內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)與一定容量的蓄電池通過(guò)控制系統(tǒng)相組合，電動(dòng)機(jī)可補(bǔ)充提供車輛起步、加速時(shí)所需轉(zhuǎn)矩，又可以存儲(chǔ)吸收內(nèi)燃機(jī)富余功率和車輛制動(dòng)能量，從而可大幅度降低油耗，減少污染物排放。 混合動(dòng)力汽車雖然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)零排放，但其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放等綜合指標(biāo)能滿足當(dāng)前苛刻要求，可緩解汽車需求與環(huán)境污染及石油短缺的矛盾。而且，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)馬

4、達(dá)可以在啟動(dòng)的瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)力，因此，車主可以享受更強(qiáng)勁的起步、加速。,5.1.2 混合動(dòng)力典型結(jié)構(gòu),1、串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 “串聯(lián)方式”是一種只用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛的電動(dòng)汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)只作為動(dòng)力源，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，而發(fā)出的電能使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。汽車只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只是電動(dòng)馬達(dá)，但因?yàn)橥瑯有枰惭b燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，所以也是混合動(dòng)力汽車的一種。,2、并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng) 并聯(lián)方式是一種以發(fā)動(dòng)機(jī)為主動(dòng)力，電動(dòng)馬達(dá)作為輔助動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)方式。這種方式主要以發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，利用電動(dòng)馬達(dá)所具有的再啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大動(dòng)力的特征，在汽車起步、加速等發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗較大時(shí)，用電動(dòng)馬達(dá)輔助驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)降低發(fā)

5、動(dòng)機(jī)的油耗。這種方式的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只需要在汽車上增加電動(dòng)馬達(dá)和電瓶。,3、混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 另外一種是串聯(lián)并聯(lián)方式 ，發(fā)電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)進(jìn)行分割，一部分直接驅(qū)動(dòng)車輪，另一部分被用于發(fā)電，其使用比例可以自動(dòng)控制。從而使在低速時(shí)只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，速度提高時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)相配合驅(qū)動(dòng)的“串聯(lián)、并聯(lián)方式”。啟動(dòng)和低速時(shí)是只靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)行駛，當(dāng)速度提高時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)共同高效地分擔(dān)動(dòng)力，這種方式需要?jiǎng)恿Ψ謸?dān)裝置和發(fā)電機(jī)等，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,日本混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 從目前世界范圍內(nèi)的整個(gè)形勢(shì)來(lái)看，日本是電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家之一，特別是在發(fā)展

6、混合動(dòng)力汽車方面，日本居世界領(lǐng)先地位。目前，世界上能夠批量產(chǎn)銷混合動(dòng)力汽車的企業(yè)，只有日本的豐田和本田兩家汽車公司。1997年12月，豐田汽車公司首先在日本市場(chǎng)上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動(dòng)力轎車PRIUS。到2012年時(shí)，其所有的車型將全部裝上混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。豐田汽車公司在實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)的低能耗、低排放和改進(jìn)行駛性能方面已經(jīng)走在了世界的前列。,,美國(guó)混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 美國(guó)三大汽車公司只是小批量生產(chǎn)、銷售過(guò)純電動(dòng)汽車，而混合動(dòng)力和燃料電池電動(dòng)汽車目前還未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，日本的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在美國(guó)市場(chǎng)上占據(jù)了主導(dǎo)地位。美國(guó)能源部與三大汽車公司于1993年簽訂了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車開發(fā)合

7、同，進(jìn)行為期5年的研發(fā)工作，并于1998年在北美國(guó)際汽車展上展出了樣車。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)已推出3款混合動(dòng)力概念車：通用Precept、福特Prodigy、戴-克DodgeESX3。2004年，通用汽車公司與戴-克汽車公司對(duì)外宣布雙方將在開發(fā)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的技術(shù)領(lǐng)域攜手，共同推進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。,我國(guó)電動(dòng)汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 目前我國(guó)各大汽車集團(tuán)都在進(jìn)行混合動(dòng)力電動(dòng)汽車研發(fā)，多數(shù)以混合動(dòng)力電動(dòng)客車為主，這種研發(fā)方向符合我國(guó)國(guó)情，有利于我國(guó)電動(dòng)汽車的研究發(fā)展。 一汽研發(fā)的紅旗HQ3于2006年投產(chǎn)；東風(fēng)集團(tuán)的混合動(dòng)力公交車已于2005年7月完成最終產(chǎn)品定型樣車試驗(yàn)并通過(guò)驗(yàn)收；長(zhǎng)安集團(tuán)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)

8、的羚羊混合電動(dòng)車已產(chǎn)出樣車，其裝備混合動(dòng)力技術(shù)的長(zhǎng)安CV9已經(jīng)下線；奇瑞集團(tuán)成立了國(guó)家節(jié)能環(huán)保汽車工程技術(shù)研究中心，將在2006年下半年重點(diǎn)推出第一自主品牌真正意義上的混合動(dòng)力車，代號(hào)為“BSG”的混合動(dòng)力車；吉利集團(tuán)旗下的上海華普汽車已與同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院簽署合作協(xié)議，預(yù)計(jì)3年內(nèi)完成混合動(dòng)力轎車商業(yè)化生產(chǎn)；上汽集團(tuán)與通用簽署協(xié)議，將聯(lián)手開發(fā)混合動(dòng)力轎車和公交客車。,,來(lái)自中興汽車的消息，中興汽車與美國(guó)在“汽車混合動(dòng)力技術(shù)、轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)及飛行汽車技術(shù)”等方面有著雄厚的技術(shù)實(shí)力的梅爾萊普頓集團(tuán)簽訂了合作意向書，正式介入“油汽混合動(dòng)力技術(shù)”領(lǐng)域。與此同時(shí)，新能源汽車作為未來(lái)汽車的主要發(fā)展方向，國(guó)家

9、一向給予支持和鼓勵(lì)。如汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、“十一五”汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等政策和文件都鼓勵(lì)清潔汽車、代用燃料及汽車節(jié)油技術(shù)的發(fā)展。,,本田混合動(dòng)力汽車,,江淮-和悅混合動(dòng)力,,海馬3混合動(dòng)力汽車,5.1.3 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成及功能,豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成主要包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、MG1（1號(hào)電動(dòng)機(jī)）、MG2（2號(hào)電動(dòng)機(jī)）、HV蓄電池、變頻器、行星齒輪機(jī)構(gòu)和差速器等。 (1)混合動(dòng)力變速驅(qū)動(dòng)橋 1）發(fā)電機(jī) TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)采用和電動(dòng)機(jī)相同的交流同步型發(fā)電機(jī)，并且實(shí)現(xiàn)了高旋轉(zhuǎn)化，提高了最大輸出電力。另外還通過(guò)加大轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度，將最大發(fā)電的旋轉(zhuǎn)帶擴(kuò)大到10000r.p.m.。,通過(guò)采

10、用交流同步和高旋轉(zhuǎn)化，在一邊發(fā)電一邊行駛的同時(shí)，可供給中速帶所需的大量電力。 其中發(fā)電機(jī)可進(jìn)一步細(xì)分為MG1和MG2， MG1的作用主要是發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高壓電以操作MG2或?yàn)镠V蓄電池充電。同時(shí)也可為發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)作為起動(dòng)機(jī)使用。 MG2的作用是通過(guò)來(lái)自MG1或HV蓄電池的電能驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生車輛動(dòng)力。在制動(dòng)期間，作為發(fā)電機(jī)向HV蓄電池充電。,2）行星齒輪機(jī)構(gòu) TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)中安裝有動(dòng)力分離裝置，可將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力分配給驅(qū)動(dòng)輪和發(fā)電機(jī)。采用由齒環(huán)、小齒輪、太陽(yáng)齒輪、行星支架組成的行星齒輪，高效率地分配動(dòng)力。1行星支架的旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，通過(guò)小齒輪帶動(dòng)外圍的齒環(huán)和內(nèi)側(cè)的太陽(yáng)

11、齒輪。2小齒輪旋轉(zhuǎn)軸直接和電動(dòng)機(jī)連接，將驅(qū)動(dòng)力傳給車輪。太陽(yáng)齒輪旋轉(zhuǎn)軸直接和發(fā)動(dòng)機(jī)連接，將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)換為電能。,（2）HV蓄電器 安裝在TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)上的高輸出鎳氫蓄電池具有高輸入輸出密度(每重量的輸出)和重量輕、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。無(wú)需利用外界電源進(jìn)行充電，也無(wú)需定期交換。全新設(shè)計(jì)了以往的電極材料及單電池(一個(gè)HV蓄電池)之間的連接結(jié)構(gòu)，減少了HV蓄電池的內(nèi)部電阻，因此安裝在混合動(dòng)力的汽車上的電池單元實(shí)現(xiàn)了約540W/kg的輸入輸出密度，居世界最高水平。 另外，還使用車輛加速時(shí)的放電、減速時(shí)的再生制動(dòng)器、以及用發(fā)動(dòng)機(jī)行駛時(shí)產(chǎn)生的剩余能量來(lái)進(jìn)行充電，從而累積充電放電電流，使充電狀

12、態(tài)保持,保持穩(wěn)定。不會(huì)出現(xiàn)放電過(guò)多或多余充電等現(xiàn)象，使用壽命非常長(zhǎng)。,（3）變頻器總成 變頻器主要用于將高壓DC（HV蓄電池）轉(zhuǎn)化成AC（MG1和MG2）或把AC轉(zhuǎn)化成DC。它主要由增壓轉(zhuǎn)換器、DC/DC轉(zhuǎn)化器、空調(diào)變頻器組成。 （4）電子控制系統(tǒng)（ECU） TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)采用EUC實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車各系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和能量消耗情況，進(jìn)行精密且高速的綜合控制。監(jiān)控混合動(dòng)力組成部分（混合動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、HV蓄電池）的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 監(jiān)控通過(guò)汽車的控制網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的制動(dòng)信息。 監(jiān)控從駕駛者發(fā)出的指令 （加速踏板開度，變擋位置）, 監(jiān)控輔助駕駛設(shè)備（如空調(diào)、加熱器、前照燈、

13、導(dǎo)向系統(tǒng)等）的能量消耗。,（5）再生制動(dòng)器 TOYOTA 混合動(dòng)力系統(tǒng)中采用了“再生制動(dòng)器”，它利用電動(dòng)機(jī)的發(fā)電來(lái)再次利用動(dòng)能。電動(dòng)機(jī)通常在通電后開始轉(zhuǎn)動(dòng)，但是相反地讓外界力量帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它又可作為發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電。因此，利用驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)力帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電，在給HV蓄電池充電的同時(shí)，又可利用發(fā)電時(shí)的電阻來(lái)減速。 該系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)與液壓制動(dòng)器同時(shí)控制再生制動(dòng)器，完美的將原來(lái)在 減速中作為摩擦熱散失的動(dòng)能回收為行駛用能量。城市中行駛時(shí)反復(fù)進(jìn)行的調(diào)速操作具有較高的能量回收效果，所以在低速帶優(yōu)先使用再生制動(dòng)器。例如，裝有再生制動(dòng)器的汽車在城市中行駛100km，即可再生相當(dāng)于一升汽油的能量。,,（6）

14、傳感器 豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)的傳感器主要有加速踏板傳感器、檔位傳感器、斷路器傳感器等 5.1.4 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) （1）MG1和MG2 （2）變頻器總成 （3）冷卻系統(tǒng) （4）HV蓄電池,5.2 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作原理,重點(diǎn)掌握： 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)在各工況的工作原理,豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本原理是使用發(fā)動(dòng)機(jī)和MG2提供的兩種動(dòng)力，并使用MG1作為發(fā)電機(jī)。HV ECU始終監(jiān)視蓄電池充電狀態(tài)、蓄電池溫度、冷卻液溫度和電載荷狀況。當(dāng)混合動(dòng)力開關(guān)啟動(dòng)后，如果車輛處于駐車或倒車情況，當(dāng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不滿足運(yùn)行條件，則HV ECU發(fā)出指令啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)MG1為HV充電。 1、

15、啟動(dòng)時(shí)及中低速行駛 當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)，TOYOTA混合動(dòng)力系統(tǒng)僅使用由HV蓄電池提供能量的電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力啟動(dòng)，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)并不運(yùn)轉(zhuǎn)。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)不能在低旋轉(zhuǎn)帶輸出大,扭矩，而電動(dòng)機(jī)可以靈敏、順暢、高效地進(jìn)行啟動(dòng) 對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言，在低速中速帶的效率并不理想，而另一面，電動(dòng)機(jī)在低速-中速帶性能優(yōu)越。因此，在用低速-中速行駛時(shí)，油電混合動(dòng)力系統(tǒng)使用HV蓄電池的電力，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)行駛。,2、一般行駛狀態(tài) TOYOTA混合動(dòng)力系統(tǒng)采用發(fā)動(dòng)機(jī)，使它在能產(chǎn)生最高效功率的速度帶驅(qū)動(dòng) 。由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力直接驅(qū)動(dòng)車輪，依照駕駛狀況由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電力部分動(dòng)力被分配給發(fā)電機(jī)。由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力用來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和輔助發(fā)動(dòng)機(jī)。

16、利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)這一雙重傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力以最小消耗被傳向地面。如果當(dāng)行駛時(shí)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的能量多于實(shí)際所需的動(dòng)能，出現(xiàn)能量過(guò)剩情況時(shí)，則將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生多余的能量由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，存儲(chǔ)在HV蓄電池中。,3、全速行駛 在需要強(qiáng)勁加速力（如爬陡坡及超車）時(shí)， HV蓄電池也提供電力，來(lái)加大電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)雙動(dòng)力的結(jié)合使用，TOYOTA混合動(dòng)力系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)與高一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)同等水平的強(qiáng)勁而流暢的加速性能。,4、減速行駛 在車輛處于減速行駛狀態(tài)，如踩下制動(dòng)器或松開油門時(shí)， TOYOTA混合動(dòng)力系統(tǒng)使車輪的旋轉(zhuǎn)力帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將其作為發(fā)電機(jī)使用。減速時(shí)通常作為摩擦熱散失掉的能量

17、，在此被轉(zhuǎn)換成電能，回收到HV蓄電池中進(jìn)行再利用。,5、倒車狀態(tài) 車輛倒車時(shí)僅僅由MG2為車輛提供動(dòng)力，此時(shí)，MG2反向旋轉(zhuǎn)，只要HV ECU監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)正常，發(fā)動(dòng)機(jī)就不會(huì)工作；此時(shí)，MG1正向空轉(zhuǎn)，并不發(fā)電。 6、停車狀態(tài) 在停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)全部自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。不會(huì)因怠速而浪費(fèi)能量。當(dāng)HV蓄電池的充電量較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，以給HV蓄電池充電。另外有時(shí)因與空調(diào)開關(guān)連動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)仍保持運(yùn)轉(zhuǎn)。,5.3 豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)控制系統(tǒng),重點(diǎn)掌握： THS-控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容 THS-控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) HV ECU控制,THS-系統(tǒng)控制內(nèi)容,1、HV ECU控制 HV ECU是

18、整車能量控制中心，它采用層級(jí)式管理，由其通過(guò)CAN(控制器局域網(wǎng))總線統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制各個(gè)低端控制器，即發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、蓄電池ECU和制動(dòng)防滑控制ECU，最下層則為各個(gè)執(zhí)行器，即發(fā)動(dòng)機(jī)、變頻器、MG 1和MG 2等部件。 HV ECU根據(jù)加速踏板位置傳感器(霍爾式)發(fā)出的信號(hào)檢測(cè)施加在加速踏板上的力的大小，根據(jù)MG 1和MG 2中的速度傳感器(解角傳感器)發(fā)出的信號(hào)檢測(cè)車速，并根據(jù)檔位傳感器的信號(hào)檢測(cè)檔位。 HV ECU根據(jù)這些信息即可確定行車狀態(tài)，從而,對(duì)MG 1和MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)行最優(yōu)控制。此外，HV ECU對(duì)動(dòng)力輸出的轉(zhuǎn)矩和效率也進(jìn)行最優(yōu)控制，以實(shí)現(xiàn)低耗油和更清潔的排放等目標(biāo)。,1）系

19、統(tǒng)監(jiān)視控制 蓄電池ECU始終監(jiān)視HV蓄電池的SOC(充電狀態(tài))并將SOC發(fā)送到HVECU。SOC過(guò)低時(shí)，HV ECU提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出以驅(qū)動(dòng)MGI為HV蓄電池充電;發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，MG1工作以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，然后，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)MGI為HV蓄電池充電。 2）關(guān)閉控制功能 通常車輛處于“N位時(shí)，MG1和MG2被關(guān)閉。這是由于MG2通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)與前輪相連，所以必須停止MG1和MG2的供電以切斷動(dòng)力輸出，此即為MGI和MG2的關(guān)閉功能。,3）上坡輔助控制 車輛在陡坡上松開制動(dòng)而起步時(shí)HV ECU會(huì)通過(guò)增大電動(dòng)機(jī)扭矩的方法實(shí)施上坡輔助控制，以防止車輛下滑。如果施加了上坡輔助控制，那么制動(dòng)防滑控制ECU會(huì)在

20、HV ECU的指令下實(shí)施車輛后輪制動(dòng)。 4）電動(dòng)機(jī)牽引力控制 車輛在光滑路面上行駛時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)輪打滑，MG2(與車輪直接相連)會(huì)旋轉(zhuǎn)過(guò)快，從而引起相關(guān)行星齒輪組件的轉(zhuǎn)速增大。這種狀況對(duì)行星齒輪組及其配套部件等會(huì)造成損害某些時(shí)候還可能使MG1產(chǎn)生過(guò)量電能。因此如果轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)表明轉(zhuǎn)速發(fā)生突然變化，HV ECU就確定MG2轉(zhuǎn)速過(guò)大，并,對(duì)其施加制動(dòng)力以抑制轉(zhuǎn)速變化，從而保護(hù)行星齒輪組。 2、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制 發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)接收到的HV ECU發(fā)送的目標(biāo) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所需的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力信號(hào)后，可對(duì)ETCS一i(智能電子節(jié)氣門)、燃油噴射系統(tǒng)、點(diǎn)火正時(shí)和VVT-i(電子可變氣門正時(shí))系統(tǒng)實(shí)施最佳

21、控制。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU將目前發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)信號(hào)反饋發(fā)送到HV ECU。如果當(dāng)接收到HV ECU發(fā)送的發(fā)動(dòng)機(jī)停止信號(hào)后，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU將指令發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)。若發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU將通過(guò)HV ECU指令打開檢查發(fā)動(dòng)機(jī)警告燈。,3、變頻器控制 根據(jù)HV ECU提供的信號(hào)，變頻器將HV蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電向MG1、MG2供電，或執(zhí)行相反的過(guò)程。此外，變頻器可將MG1的交流電轉(zhuǎn)換為直流電提供給MG2。但是，電流從MG1提供給MG2時(shí)，電流在變頻器內(nèi)由AC500V轉(zhuǎn)換為DC500V。 根據(jù)MG1、MG2發(fā)送的轉(zhuǎn)子信息和從蓄電池ECU發(fā)送的HV蓄電池SOC等信息，HV ECU將信

22、號(hào)發(fā)送到變頻器內(nèi)部的功率晶體管來(lái)轉(zhuǎn)換MG1、MG2定子線圈的U、V和W相，需要關(guān)閉MG1、MG2的電流時(shí)，HV ECU發(fā)送指令信號(hào)到變頻器。,4、制動(dòng)防滑控制ECU控制 制動(dòng)防滑控制ECU根據(jù)駕駛?cè)瞬认轮苿?dòng)踏板時(shí)制動(dòng)執(zhí)行器和制動(dòng)踏板行程傳感器的制動(dòng)主缸壓力計(jì)算所需的總制動(dòng)力。制動(dòng)防滑控制ECU根據(jù)總制動(dòng)力計(jì)算所需的再生制動(dòng)力，并將結(jié)果發(fā)送到HV ECU。HV ECU起動(dòng)MG2進(jìn)行反方向轉(zhuǎn)矩控制并執(zhí)行再生制動(dòng)功能。制動(dòng)防滑控制ECU操縱制動(dòng)執(zhí)行器電磁閥產(chǎn)生輪缸壓力，這個(gè)壓力等于總制動(dòng)力減去實(shí)際再生制動(dòng)力控制的數(shù)值。在帶(車輛穩(wěn)定控制)系統(tǒng)的車型上該系統(tǒng)作時(shí)，制動(dòng)防滑控制ECU將向HV ECU發(fā)

23、送實(shí)施電動(dòng)機(jī)引力控制請(qǐng)求信號(hào)HV ECU將根據(jù)當(dāng)前的車輛行駛狀態(tài)制發(fā)動(dòng)機(jī)、MG1和MG2協(xié)調(diào)工作，以抑制動(dòng)力輸出。,5、蓄電池ECU控制 蓄電池ECU檢測(cè)HV蓄電池的SOC(充電狀態(tài))、溫度、電壓和是否泄漏，并將這些信息發(fā)送到HVECU。蓄電池ECU通過(guò)HV蓄電池內(nèi)的溫度傳感器檢測(cè)其溫度，并據(jù)此控制冷卻風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)，可將HV蓄電池的溫度維持在規(guī)定范圍內(nèi)。 6、碰撞時(shí)控制 發(fā)生碰撞時(shí)，如果HV ECU接收到安全氣囊傳感器總成發(fā)出的安全氣囊張開信號(hào)或變頻器中的斷路器發(fā)出的執(zhí)行信號(hào)，HV ECU將關(guān)閉SMR(系統(tǒng)主繼電器)，從而切斷總電源以確保安全。,7、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式控制 為減小深夜行車、停車

24、時(shí)的噪音和在車庫(kù)中短時(shí)間減少排氣污染，可以手動(dòng)按下儀表板上的EV模式開關(guān)，此時(shí)車輛只由MG2驅(qū)動(dòng)。除非車輛發(fā)生以下情形:SOC下降到規(guī)定水平以下;EV模式開關(guān)關(guān)閉;車速超過(guò)規(guī)定數(shù)值;加速踏板角度超過(guò)規(guī)定數(shù)值;HV蓄電池溫度偏離正常工作范圍。 選擇EV模式時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作車輛繼續(xù)在只有MG2工作的狀態(tài)下行駛。但是，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的規(guī)定數(shù)值將受到修正以增加在只有GZ工作狀態(tài)下的車輛行駛里程。另外，選擇EV模式，車輛在平坦路面行駛且HV蓄電池在標(biāo)準(zhǔn)SOC以下時(shí)，車輛將在連續(xù),行駛1km一2km后關(guān)閉EV模式。 8、換擋控制 HV ECU根據(jù)檔位傳感器提供的信號(hào)監(jiān)測(cè)檔位，控制MG1、MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)，

25、并調(diào)整車輛行駛狀態(tài)以適應(yīng)所選檔位；另外，變速器控制ECU通過(guò)HV ECU提供的信號(hào)檢測(cè)駕駛員是否按下駐車開關(guān)，并操作換擋控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)通過(guò)機(jī)械鎖止變速驅(qū)動(dòng)橋。 9、指示燈和警告燈點(diǎn)亮控制系統(tǒng) HV ECU、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU和蓄電池ECU工作時(shí)，其內(nèi)部的自診斷電路會(huì)隨時(shí)監(jiān)測(cè)其傳感器、執(zhí)行器和電子控制單元本身的運(yùn)行狀況，一旦發(fā)現(xiàn)故障，就會(huì)點(diǎn)亮儀表板上的警告燈（檢查發(fā)動(dòng)機(jī)警告燈、主警告燈,或混合動(dòng)力系統(tǒng)警告燈、HV蓄電池警告燈)或使警告燈閃爍，以提醒駕駛員立即檢修。 10、安全保護(hù) 如果HV ECU檢測(cè)到THS一系統(tǒng)有故障，那么它將根據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)停止或控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)和ECU的工作。,混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)

26、,1、采用復(fù)合動(dòng)力后可按平均需用的功率來(lái)確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，此時(shí)處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機(jī)功率不足時(shí)，由電池來(lái)補(bǔ)充；負(fù)荷少時(shí)，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。 2、因?yàn)橛辛穗姵兀?可以十分方便地回收制動(dòng)時(shí)、下坡時(shí)、怠速時(shí)的能量。 3、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零排放。 4、有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動(dòng)汽車遇到的難題。 5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。 6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過(guò)充、過(guò)放，延長(zhǎng)其使用壽命，降低成本。,本章重點(diǎn)小結(jié),1、混合動(dòng)力汽車概述； 2、第二代豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成； 3、豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)在各工況的工作原理； 4、豐田第二代混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制內(nèi)容；,