普锐斯混合动力系统析

第三章 丰田普锐斯混合动力汽车构造与维修
2. HV蓄电池冷却系统
HV蓄电池冷却系统（1） 1-排气 2-冷却风扇 3-进气
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HV蓄电池冷却系统（2）
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8. 加速踏板位置传感器
传感器位置 1-霍尔IC 2-磁轭 3-加速踏板臂
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加速踏板位置传感器电路图
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9. 挡位传感器 10. SMR（系统主继电器） 11. 互锁开关（用于变频器盖和检修塞） 12. 断路器传感器 13. 检修塞
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⑤雪地起步时驱动轮转速控制功能
雪地起步时驱动轮转速状态
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行星齿轮机构运动关系
a)行星齿轮机构示意图
b)驱动轮抓地力
c)驱动轮打滑
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电动机牵引力示意图
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（4）制动防滑控制ECU控制
①再生制动力请求；电动机牵引力控制请求（用于VSC+系统）； ②实际再生制动控制数值；液压制动控制请求（用于下坡辅助控制）；
③仅用于带VSC+系统的 制动防滑控制图
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（5）蓄电池ECU控制
蓄电池ECU控制原理框图
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1997年丰田公司首次推出Prius HV，采用THS（TOYOTA HYBRID SYSTEM）和THS-Ⅱ的第一代和第二代Prius HEV是较为典型的代表，且已有 多种变型产品。如在THS基础上增加无级变速器的THS-C系统、在THS-Ⅱ的基
础上增加电气式四轮驱动系统的THS-Ⅱ+E-Four等。
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丰田普锐斯混合汽车的技术特点是什么？其 采用的混合动力系统的组成和工作原理是什么？ 丰田混合动力控制系统有哪些特点与功能？
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任务分析
要熟悉普锐斯混合动力汽车的技术特点，掌握丰田混合动力 系统的组成、工作原理和混合动力控制系统，需以下几个步骤：
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（6）减速工况 ①“D”挡减速
“D”挡减速行驶
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行星齿轮机构模拟杠杆图（9）
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②“B”挡减速行驶
“B”挡减速行驶
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行星齿轮机构模拟杠杆图（10）
行星齿轮机构模拟杠杆图（4）
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发动机驱动发电机
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行星齿轮机构模拟杠杆图（5）
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（3）发动机微加速工况
发动机微加速工况
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行星齿轮机构模拟杠杆图（6）
发动机发电
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（4）车辆减速时，车轮的动能被回收并转化为电能， 并通过电动机/发电机为HV蓄电池再次充电
车轮的动能回收
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2. 工作原理
车辆行驶状况
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行星齿轮组与发动机、MG1和MG2连接关系 1-驱动链 2-发动机 3-MG1 4-太阳轮 5-环齿圈 6-MG2 7-行星架
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④发电机（MGl）和电动机（MG2）冷却系统
变频器、发电机（MGl）和电动机（MG2）的冷却系统
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4. HV ECU 5. 发动机ECU 6. 蓄电池ECU 7. 制动防滑控制ECU
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一、普锐斯混合动力汽车的蓄电池
蓄电池主组件位置 1-检修塞 2-SMR1 3-SMR2 4-SMR3 5-电流传感器 6-前母线模块
7-后母线模块 8-HV蓄电池模块 9-蓄电池ECU
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1. 检修塞
拆下检修塞 1-检修塞
发动机驱动发电机
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行星齿轮机构模拟杠杆图（13）
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四、丰田混合动力控制系统
1. 混合动力汽车控制系统的组成
HV控制系统的组成
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a)
b)
THS控制系统的组成框图
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蓄电池供电
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（2）发动机通过行星齿轮机构驱动车辆时，发电机 (MGl)由发动机通过行星齿轮机构带动旋转，为电动机/发 电机提供电能
发动机驱动车轮
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（3）发电机(MGl)由发动机通过行星齿轮机构带动旋 转，为HV蓄电池充电
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14. 电线
高压电线 1-接线盒 2-变频器 3-空调压缩机 4-穿过中央地板的部分5-备用蓄电
池 6-HV蓄电池 7-电线电压(+) 8-电线电压（-） 9-DC 12V(+)
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三、丰田混合动力系统工作原理
1. 工作状态 （1）HV蓄电池向电动机(MG2)供电，以驱动车辆
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普锐斯用的行星齿轮机组
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表示行星轮系角速度关系的模拟杠杆
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（1）准备启动状态
准备启动状态
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行星齿轮机构模拟杠杆图（1）
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（2）变频器总成的工作原理
变频器电路图
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①增压转换器
增压转换器电路图
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②DC／DC转换器
DC/DC转换器电路图
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③空调变频器
空调变频器电路图
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1. HV（混合动力汽车）变速驱动桥
MG1和MG2 1-MG1 2-MG2
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发电机（MGl）和电动机（MG2）电路图
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发电机（MGl）和电动机（MG2）的工作原理
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⑥系统主继电器(SMR)控制功能
系统主继电器
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电源打开
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电源关闭
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（2）发动机ECU控制
发动机ECU控制框图
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（3）变频器控制
变频器控制示意 a) 增压转换功能 b) 降压转换功能 c) 电气供电功能
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（7）倒车工况 ①车辆倒车
倒车工况
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行星齿轮机构模拟杠杆图（11）
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②起动发动机
启动发动机
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行星齿轮机构模拟杠杆图（12）
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§3-1 丰田混合动力系统 §3-2 普锐斯混合动力系统主要部件 §3-3 普锐斯混合动力系统的维修
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源自文库
§3-1 丰田混合动力系统
任务目标
1. 了解普锐斯混合动力系统的技术特点 2. 掌握混合动力系统的组成 3. 掌握丰田混合动力系统工作原理 4. 熟悉丰田混合动力控制系统
2. 混合动力汽车控制系统主要功能 （1）HV ECU控制
HV ECU控制原理
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HV ECU结构图
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2. 混合动力汽车控制系统主要功能 （1）HV ECU控制 ①系统监视控制功能 ②关闭控制功能 ③上坡辅助控制功能 ④电动机牵引力控制功能
2. HV蓄电池
HV蓄电池
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3. 变频器总成
变频器总成
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（1）作用及组成 变频器总成用于将高压直流电（HV 蓄电池）转换为 交流电（发电机MG1和电动机MG2）；反之亦可，将交 流电（AC） 转换为直流电（DC）。其组成部件包括增 压转换器、DC/DC转换器和空调变频器。
启动后蓄电池充电
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行星齿轮机构模拟杠杆图（2）
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（2）起步工况
起步工况
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行星齿轮机构模拟杠杆图（3）
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汽车起步后发动机起动
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a)打开或关闭车门
b)启动汽车
c)开启尾门
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13. 坡道起步辅助控制 14. 增强型车辆稳定控制系统（VSC+）
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二、丰田混合动力系统的组成
丰田混合动力系统主要部件的位置（1）
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丰田混合动力系统主要部件的位置（2）
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（4）低栽荷巡航工况
低载荷巡航工况
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行星齿轮机构模拟杠杆图（7）
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（5）节气门全开加速工况
节气门全开加速工况
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行星齿轮机构模拟杠杆图（8）
纯电动驱动模式控制
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§3-2 普锐斯混合动力系统主要部件
1. 掌握普锐斯混合动力汽车蓄电池的结构组成、 工作原理 任务目标 2. 掌握普锐斯混合动力汽车电动机/发电机的结 构组成、性能特点
3. 熟悉普锐斯混合动力汽车的底盘
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1. Atkinson循环发动机 2. “线控（by-wire）”技术 3. 电控无级变速器 4. 电动牵引力控制
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5. 电子换挡杆
电子换挡示意图
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6. 电控制动系统（ECB） 7. 用户定制车身电器系统 8. 智能驻车辅助系统 9. 全电动空调系统
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电动空调压缩机
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10. 蓝牙免提电话系统
a)
b)
蓝牙电话与有线电话传输过程比较
a)蓝牙电话
b)有线电话
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11. LED停车灯 12. 智能钥匙与启动系统
a)
b)
c)
智能钥匙的“遥控作用”
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①HV蓄电池状态监视控制 ②SOC控制
SOC控制
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③冷却风扇控制
冷却风扇控制框图
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（6）汽车碰撞控制
汽车碰撞控制原理
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（7）纯电动机驱动模式控 （8）指示灯和警告灯 （9）自诊断功能 （10）安全保护
丰田普锐斯混合动力系统的主要组件的结构和工作 原理是什么？
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任务分析
要掌握普锐斯混合动力系统主要组件的结构和工作原理， 需要以下步骤：
1
分析普锐斯混合动力汽车蓄电池的结构组成、 工作原理
2
分析普锐斯混合动力汽车电动机/发电机的结 构组成、性能特点
3
分析普锐斯混合动力汽车的底盘
1
归纳总结普锐斯混合动力系统的技术特点
2
分析丰田混合动力系统的组成和工作原理
3
分析丰田混合动力控制系统
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一、普锐斯混合动力汽车技术特点
THS-Ⅱ组成简图 1-减速器 2-行星齿轮机构 3-发动机 4-MG1（发电机） 5-HV（混合动力汽车）蓄电池 6-变频器 7-MG2（电动机）