双擎卡罗拉THS技术解析——控制篇（三）

双擎卡罗拉THS技术解析——控制篇（三）作者：暂无
来源：《汽车维修与保养》 2017年第6期
（接上期）
(1)驾驶员请求扭矩计算
根据加速踏板位置和车速计算目标轴驱动扭矩。

(2)驾驶员请求输出功率计算
根据驾驶员请求扭矩和车速计算目标功率输出，与(1)的计算方法类似。

(3)所需发动机输出功率计算
所需HV蓄电池充电功率与(2)计算所得的驾驶员请求输出功率相加即可确定所需发动机输
出功率。

(4)发动机启动判断
根据工作状况和所需发动机输出功率(3)，判断是否需要启动发动机。

(5)目标发动机转速计算
THS—II发动机以高效发动机工作线工作。

发动机工作线与发动机输出功率（所需发动机
输出功率）的交点为目标发动机转速。

(6)发动机控制
根据所需发动机输出功率(3)和目标发动机转速(5)的计算结果执行发动机喷油、点火、
ETCS-i和VVT-i控制等。

(7)目标MG1转速计算
根据MG2转速和目标发动机转速(5)计算目标MG1转速。

(8)MG1扭矩控制
根据MGI转速传感器（解析器）信号，控制MGI扭矩以达到MG1目标转速。

(9)直接发动机转矩计算
根据(8)计算所得的MG，I扭矩计算发动机输出的驱动扭矩（根据列线表，基于MG，I扭矩
可得知车桥处的直接发动机输出转矩）。

(lO)MG2扭矩指令值计算
根据驾驶员请求扭矩(1)和直接发动机输出转矩(9)计算MG2扭矩指令值。

如果电动机的转
矩大于车辆需要的驱动扭矩，发动机就会停止工作，车辆仅靠HV蓄电池的能量输出完成行驶(EV行驶模式），如果电动机转矩小于车辆需要的驱动扭矩，发动机就会启动运转，独立驱动，或者在车辆需要更大扭矩时，发动机与电动机并行运转驱动。

2．发动机启停控制
混合动力系统对发动机进行启动／停止的切换控制，使发动机工作在最佳效率工况范围内，目的是改善燃油消耗，发动机启动运转条件如表2所示。

但曲轴回转时，在特定的发动机转速区域内，发动机扭矩脉冲与传动桥产生共振，导致车
辆振动。

通过下列控制措施可以减小发动机启停的振动问题。

(l)通过缩短动力重心与转动弹性轴之间的距离，增加扭振减振阻尼器等方法，改进发动机的悬置问题。

(2)采用电子控制技术，推迟点火提前角，延迟进气门关闭时间，控制燃油喷射量等措施来改善发动机的燃烧，从而降低振动和噪声。

(3)发动机扭矩脉冲补偿控制。

根据发动机的扭矩脉冲，设计MG1电机和HV电池有足够的
输出功率，短时间迅速拖动发动机启动（发动机转速被拖到1 000～1 200r/min时开始喷油启动）。

发动机在低速转动时的扭矩脉冲中，与惯性力脉冲相比，压缩／膨胀空气过程的脉冲起
主要作用。

因此只要在发动机熄火时，通过控制电机MG1的旋转角度，把活塞停止位置控制在
进气门关闭的上止点曲轴转角位置，能较好地控制发动机启动时的振动。

(4)驱动系统扭转振动补偿。

用速度传感器测得车轮转速，通过与传动桥的输出轴转速比较作差，反馈进行电动机MG2扭矩控制从而抑制驱动系统的扭矩振动。

图21为混合动力车辆减振控制系统的整体构成。

与普通控制器结合使用实现减振控制。

从图22看得出混合动力车辆在纯电动行驶中，快速踩下加速踏板，发动机启动时，减振控制能很大程度地改善驱动系统振动的
效果。

三，再生制动与液压制动协调控制
再生制动是混合动力汽车的重要工作模式，它能在汽车减速或下坡时，根据油门踏板与制
动踏板信号，保证车辆制动能性不变前提下，通过驱动电机当作发电机运行。

再生制动的作用是：
(1)将汽车的动能和位能变成电能回收到混合动力系统的储能装置中。

(2)利用驱动电机当作发电机运行时产生的电磁阻力用来制动减速，起到减少制动摩擦片的磨损和节能的效果，双擎卡罗拉可以回收大约30%的再生制动能量。

图23为再生制动系统控制。

当驾驶员踩制动踏板，希望减速时，制动防滑控制ECU，根据制动踏板位置和踏板力的大
小（制动主缸油压的大小）指令液压制动执行器实时对前后车轮进行制动力的分配，使车辆减速。

紧接着再生制动系统进入工作状态，输出大部分再生制动力矩，当车辆减速到要停止时，
再生制动矩下降到接近零，此时，液压制动力又起主要作用，使车辆停止行驶。

图24所示为液压制动和再生制动之间的制动力分配。

再生制动系统协调控制还必须满足如下要求：
(1)发动机停止工作不影响制动力；
(2)车辆制动时需要实时调整液压缸的油压，液压制动时要尽量避免振动和噪声的产生；
(3)液压制动时，对制动踏板行程感觉没有影响；
(4)由于要实时进行电子制动力控制，要求系统具有故障警告功能和系统失效保护功能。

四、HVEC控制功能
双擎卡罗拉混合动力系统的电子控制单元(ECU)构成(图25)。

HV ECU的功能包括驱动力指令、诊断、安全警示等。

混合动力控制系统是一套线控(ByWire)系统。

当构成的零部件发生故障时，为了防止驾驶员的意愿与车辆发生冲突，需要及时、准确的安全警示，具体要求如下：
(1)系统的构成要充分考虑安全警示的功能；
(2)检测异常情况的功能；
(3)发生异常情况时系统限制输出或停止运行。

soc低时
SOC低时，WOUT(放电功率最大值)将会降低以限制HV蓄电池输出。

WIN（功率输入）：充电功率最大值。

WOUT(功率输出)：放电功率最大值(图27)。

②HV蓄电池温度高或低
HV蓄电池温度低或高时，HV蓄电池输出受到限制。

高负载行驶可能会导致HV蓄电池温度
升高，但这并不表示故障。

发动机冷机时，将车辆电源开关刚置于READY-ON状态后，HV蓄电
池温度变低，其输出将降低。

HV蓄电池温度过高可能是由于冷却风扇故障或冷气进气口阻塞所
致(图28)。

(2)逆变器、增压转换器、MG1或MG2温度高
逆变器、增压转换器、MG1或MG2P9温度超过规定值时，HV蓄电池输出或电机输出扭矩受
到限制。

增压转换器温度高时，HV蓄电池输出受到限制。

逆变器、MG1或MG2温度高时，电机
输出扭矩受到限制(图29)。

输出受限期间，多信息显示屏上显示“HYBRID SYSTEM OVERHEAT”（混合动力系统过热）以告知驾驶员由于高温而使输出受到限制。

导致高温的可能原因：低速爬坡或操作加速踏板以使车辆在斜坡上停止；极陡峭的上坡路
或车速骤变；冷却系统故障（带电动机的HV水泵故障、冷却液泄漏、堵塞等）。

2．失效保护
控制
HV ECU根据混合动力系统发生的故障，执行以下失效保护驱动模式(图29)。

(1)MG1故障，依靠MG2驱动
如果MG1不能工作，则发动机无法启动。

在这种情况下，可通过MG2驱动车辆。

如果发动
机启动后，MG1发生故障，则无法将来自发动机的动力传输至车轮（因为要将发动机的动力传
输至轮胎，需要向MG1施加负扭矩），导致发动机不能驱动车辆(图30)。

(2)MG2故障，依靠发动机驱动
MG2无法工作时，可使用发动机驱动车辆，MG1发电运行（施加负扭矩），将来自发动机的动力传输至车轮。

但是，由于MG2不消耗电能，因此MG1持续对HV蓄电池充电。

但HV蓄电池SOC达到上限值后，MGI进入零扭矩控制，发动机动力不可能再驱动车辆（图31）。