丰田混合动力内部培训资料.ppt
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1、混合混合动力控制系力控制系统的的诊断断 客客户服服务部部 技技术科科 技技术室室23 目目 录一、一、混合动力系统的概述二、混合二、混合动力系力系统的的结构构三、故障三、故障诊断分析断分析四、混合四、混合动力力车辆的注意事的注意事项4什么是混合什么是混合动力力车辆?一、混合一、混合动力系力系统的概述的概述5 减少二氧化碳的排放以防止全球减少二氧化碳的排放以防止全球变暖是一个全球性暖是一个全球性问题。公司一直致力于混合公司一直致力于混合动力力车辆的研的研发并力求解决此并力求解决此问题,以期以期获得常得常规车辆两倍的燃油两倍的燃油经济性。性。混合混合动力力车辆结合使用两种能源(如合使用两种能源(如
2、发动机和机和电动马达),达),以利用各能源的以利用各能源的优势,同,同时又弥又弥补了其不足。从而了其不足。从而实现高高效工作。效工作。与与现存的存的纯电力力车辆不同,混合不同,混合动力力车辆不需要外部充不需要外部充电。因此,也无需因此,也无需专门的的设施用于混合施用于混合动力力车辆。什么是混合什么是混合动力力车辆?一、混合一、混合动力系力系统的概述的概述6什么是混合动力车辆什么是混合动力车辆?n混合动力系统的特点4大功能怠速怠速停止停止制动制动再生利用再生利用马达马达辅助辅助EV行驶行驶7 凯美瑞混合美瑞混合动力力车辆为混混联式混合式混合动力系力系统,具有串,具有串联式和并式和并联式系式系统的
3、双重功能。的双重功能。此系此系统具有两个具有两个马达达发电机(机(MG1 和和 MG2)。)。MG1 利用利用发动机机动力力发电。产生的生的电能用于能用于为 HV 蓄蓄电池充池充电,和,和/或或为 MG2 提供提供动力。力。二、混合二、混合动力系力系统的的结构构8组组 件件功功 能能 传动桥传动桥动力分配行星动力分配行星齿轮机构齿轮机构 切换和分配来自不同电源的速度、旋转方向和扭矩。切换和分配来自不同电源的速度、旋转方向和扭矩。例如,其将发动机的动力分为例如,其将发动机的动力分为 2 个路径。个路径。其中一路分配其中一路分配给车轮以驱动车辆,而另一路则分配给给车轮以驱动车辆,而另一路则分配给
4、MG1 以发电。以发电。MG2 主要用于补充发动机动力以提高驾驶性能。主要用于补充发动机动力以提高驾驶性能。减速时,通过再生制动发电。减速时,通过再生制动发电。MG1 主要通过使用发动机输出的动力发电。主要通过使用发动机输出的动力发电。用作起动机以起动发动机。用作起动机以起动发动机。HV 蓄电池蓄电池HV 蓄电池蓄电池 存储存储 MG1 和和 MG2 发的电。发的电。驱动驱动 MG1/MG2 时,为时,为 PCU 提供电能。提供电能。系统主系统主继电器继电器(SMR)根据来自根据来自 HV ECU 的信号连接或切断高压电源电路。的信号连接或切断高压电源电路。维修塞维修塞 拆下维修塞把手即切断拆
5、下维修塞把手即切断 HV 蓄电池的高压电源电路。蓄电池的高压电源电路。下表介下表介绍了各了各组件的主要功能。件的主要功能。组件概述件概述9组组 件件功功 能能动力控动力控制单元制单元(PCU)(PCU)各逆变器各逆变器 将来自增压转换器的直流电转换为三相交流电以驱动将来自增压转换器的直流电转换为三相交流电以驱动 MG1 MG1 和和 MG2MG2。相反地,将来自相反地,将来自 MG1 MG1 和和 MG2 MG2 的交流电转换为直流电。的交流电转换为直流电。增压转换器增压转换器 将将 HV HV 蓄电池的电压从蓄电池的电压从 2 24444.8 8 V V 增大至增大至 650650 V V(
6、最大)。(最大)。降低降低 MG1 MG1 和和 MG2 MG2 发电的电压以为发电的电压以为 HV HV 蓄电池充电。蓄电池充电。DC-DC DC-DC 转换器转换器 将将 244244.8 8 V V 直流电降为直流电降为 14 V 14 V 直流电以为辅助蓄电池充电,直流电以为辅助蓄电池充电,并为辅助系统提供动力。(相当于常规车辆的交流发电机的功并为辅助系统提供动力。(相当于常规车辆的交流发电机的功能。)能。)控制控制ECUECUHV ECUHV ECU 存储存储 MG1 MG1 和和 MG2 MG2 发的电。发的电。驱动驱动 MG1/MG2 MG1/MG2 时,为时,为 PCU PCU
7、 提供电能。提供电能。蓄电池蓄电池 ECUECU 检测检测 HV HV 蓄电池的温度、电压和电流,然后将此信息传输至蓄电池的温度、电压和电流,然后将此信息传输至 HVHV ECUECU。检测到车辆高压电路绝缘电阻降低。检测到车辆高压电路绝缘电阻降低。ECM/ECM/发动机发动机 ECUECU 控制发动机以响应来自控制发动机以响应来自 HV ECU HV ECU 的所需发动机输出功率。的所需发动机输出功率。防滑控制防滑控制ECUECU 制动时要求制动时要求 HV ECU HV ECU 进行再生制动。进行再生制动。进行制动系统控制以实现如进行制动系统控制以实现如 ABSABS、TRC TRC 和和
8、 VSC VSC 的功能。的功能。10混合混合动动力力传动桥传动桥n概要混合动力传动桥主要由下列组件构成MG2动力分配行星齿轮油泵(机械型)MG1主减速从动齿轮中间轴齿轮差速器小齿轮传动桥减震器主减速驱动齿轮马达减速行星齿轮P410 混合混合动力力传动桥组合齿轮单元11混合混合动动力力传动桥传动桥MG1电机机行星行星齿轮机构机构MG2电机机12混合混合动动力力传动桥传动桥减速减速齿轮机构机构13带转换带转换器的器的器的器的变频变频器器器器总总成成成成变频器(DC AC)带转换器的器的变频器器总成成HV电池池(DC 244.8 V)带马达的压缩机总成传动桥电池模块辅助电池增压转换器(DC 244
9、.8 V DC 650 V max.)DC/DC 转换器辅助电池(DC 244.8 V DC 14 V)for MG2for MG1MG2MG1SMRDC 244.8 VMG ECU动力管理控制ECU(HV CPU)14变频器总成变频器总成n系统电路变频变频器器器器总总成成成成THS ECUHV电池MG ECU增压 转换器IPM(IGBT)反应器MG1变频器IPM(IGBT)MG2至至DC-DC转换器器 至A/C 变频器 15高高电压线电压线束束n系统图HV电池增压转换器MG1变频器带转换器的变频器总成MG2变频器辅助电池带马达的压缩机总成(带变频器)Max.DC 650 VDC 244.8
10、VDC 14 V混合动力传动桥ACACDC-DC 转换器 For 辅助电池DC 244.8 V16HVHV电池总成电池总成n组件HV电池(电池模块)电池智能单元服务插销连接器HV 接线盒总成HV电池冷却风扇(无电刷)17HVHV电池总成电池总成nHV电池(电池模块)n6 单元(7.2 V)x 34 模块=DC 244.8 V电池模块(6 cell=7.2 V)单元(1.2 V)34 电池模池模块+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+HV接线盒总成服务插销34 电池模块18HVHV电池总成电池总成电池温度传感器电池温度池温度传感器感器电池温度池温度传感器安感器安装在装在HV电
11、池上部池上部3个部位个部位19HV 蓄电池控制蓄电池(HV)ECU 进行 1 SOC 控制、2 蓄电池冷却风扇控制、3 绝缘异常检测。HV HV 蓄蓄电电池控制池控制20HV HV 蓄蓄电电池控制池控制21HVHV电池总成电池总成1)HV电池(电池模块)SOC(充电状况)指示HV电池的充电状况充充电过度范度范围放放电过度范度范围SOC的充的充电举例例SOC控制上限控制上限SOC 控制下限控制下限目目标SOCSOC时间充充电放放电22SOC*控制控制 HV 蓄蓄电池池经过反复的充反复的充电/放放电循循环,在加速,在加速过程中放程中放电,在减速,在减速过程程中由再生制中由再生制动充充电。蓄蓄电池池
12、(HV)ECU 始始终根据根据计算出的充算出的充电/放放电级进行充行充电/放放电控制,控制,以使以使 SOC 保持接近目保持接近目标水平。水平。(请参参见下面的示例。)下面的示例。)SOC 的控制目的控制目标值约为 60%。最大最大值约为 80%(通常控制上限(通常控制上限约为 75%),最小),最小值约为 20%(通常控制下限(通常控制下限约为 30%)。)。HV电池池总成成231 SOC 计算算如下所示,根据如下所示,根据 HV 蓄蓄电池池电流、流、HV蓄蓄电池池电压和和 HV 蓄蓄电池温度池温度计算算 SOC。HVHV电电池池池池总总成成成成242 根据蓄根据蓄电池池单元元计算算 SOC
13、 蓄蓄电池池 ECU 可可 根据蓄根据蓄电池池单元(元(1 个个单元包含元包含 2 个模个模块)计算算 SOC,并在不同蓄并在不同蓄电池池单元的元的 SOC 之之间有差有差别时设定定 DTC。各各单元的元的电压和和 SOC 也可通也可通过智能智能检测仪的的 ECU 数据表数据表查看。看。HVHV电电池池池池总总成成成成25HV电池池总成成26 SOC 显示在能源示在能源监视器上。器上。SOC 显示根据示根据车型的不同而不同。型的不同而不同。SOC 值的的显示如下示例所示(示如下示例所示(8 格格显示)。示)。SOC 显示使用示使用时滞以防止因蓄滞以防止因蓄电池充池充电级别改改变导致充致充电级棒
14、棒图闪烁。因此,由于因此,由于时滞影响,滞影响,SOC 在在 IG 切切换至至 OFF 前后的前后的显示可能不同。示可能不同。(例如(例如 SOC 级别为 56%时:IG 切切换至至 OFF 前前显示示 6 格格 IG 再次切再次切换至至 ON 后后显示示 5 格)格)3 SOC 显示(示(能源能源监视器)器)27 蓄蓄电池池 ECU 通通过检查 HV 蓄蓄电池温度并在温度升高池温度并在温度升高时适当控制冷却适当控制冷却风扇,扇,将将 HV 蓄蓄电池温度控制在适当水平。池温度控制在适当水平。HV 蓄蓄电池安装在池安装在车内,因此内,因此车辆静止静止时使冷却使冷却风扇高速运扇高速运转将将产生很大
15、生很大噪音。噪音。因此,蓄因此,蓄电池池 ECU 控制冷却控制冷却风扇的扇的转速,将噪音降低至最低速,将噪音降低至最低级别。1 冷却冷却风扇扇转速控制速控制蓄蓄电池池 ECU 适当控制冷却适当控制冷却风扇扇转速。速。控制方式根据控制方式根据车型的不同而不同。型的不同而不同。HV 蓄电池冷却风扇控制28 检测绝缘电阻阻变小小 为安全起安全起见,混合,混合动力力车辆高高压电路路与与车身搭身搭铁绝缘。内置于蓄内置于蓄电池池 ECU(蓄(蓄电池智能池智能单元)的元)的“漏漏电检测电路路”持持续监视高高压电路和路和车身搭身搭铁之之间的的绝缘电阻保持阻保持不不变。如果如果绝缘电阻降至低于阻降至低于规定定级
16、别,则存存储一个一个 DTC(高(高压绝缘异常),且异常),且利用利用组合合仪表表显示(警告灯,如主警示(警告灯,如主警告灯亮起)将异常告知告灯亮起)将异常告知驾驶员。29检测异常电阻检测异常电阻*100 200 k修理手册规定的绝缘修理手册规定的绝缘电阻值电阻值 1 10 M(根据测量组件的不同,值(根据测量组件的不同,值可能不同。)可能不同。)以下是混合以下是混合动力力车辆绝缘电阻和阻和绝缘电阻减小的阻减小的阀值。1 绝缘电阻阻*:检测到到电阻减小达阻减小达 30 秒秒时,设定定 DTC。(在。(在单次次检测中,将持中,将持续 10 秒的秒的电阻减小阻减小计数数为 1,因此,因此计数数为
17、3 时,设定定 DTC。)30 漏漏电检测电路有交流路有交流电源,允源,允许少量交流少量交流电流至高流至高压电路(正极和路(正极和负极)。极)。如下所示,交流如下所示,交流电流流经检测电阻器、阻器、电容器,容器,车身搭身搭铁。车辆绝缘电阻越小,阻越小,检测电阻器的阻器的电压就越低,交流波也越低。就越低,交流波也越低。根据交流波的波根据交流波的波幅,幅,检测绝缘电阻阻值。绝缘电阻减小阻减小转换为 ECU 数据数据“Short Wave Highest Val”,由,由 HV ECU 内的漏内的漏电检测电路路进行行检测。该值在在 0 和和 5 V 之之间,表示,表示绝缘电阻。阻。可通可通过智能智能
18、检测仪的的 ECU 数据表数据表查看。看。2如何如何检测绝缘电阻减小阻减小31 以下是以下是“Short Wave Highest Val”的特性。的特性。注意:注意:车辆置于置于 READY-ON 状状态一段一段时间后,后,进行漏行漏电检测电路工作路工作情况情况检查。“Short Wave Highest Val”降至降至约 1.5 V。“Short Wave Highest Val”在增在增压时可能降至可能降至约 0 V,所以在未,所以在未进行增行增压时作出作出绝缘电阻减小的判断。阻减小的判断。绝缘电阻阻(k)3“Short Wave Highest Val”的特性的特性32电池电流电池电
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