丰田混合动力内部培训资料

广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.混合动力控制系统的诊断客户服务部技术科技术室广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.2广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.3目录一、混合动力系统的概述二、混合动力系统的结构三、故障诊断分析四、混合动力车辆的注意事项广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.4什么是混合动力车辆？一、混合动力系统的概述广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.5减少二氧化碳的排放以防止全球变暖是一个全球性问题。公司一直致力于混合动力车辆的研发并力求解决此问题，以期获得常规车辆两倍的燃油经济性。混合动力车辆结合使用两种能源（如发动机和电动马达），以利用各能源的优势，同时又弥补了其不足。从而实现高效工作。与现存的纯电力车辆不同，混合动力车辆不需要外部充电。因此，也无需专门的设施用于混合动力车辆。什么是混合动力车辆？一、混合动力系统的概述广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.6什么是混合动力车辆?•混合动力系统的特点–4大功能怠速停止制动再生利用马达辅助EV行驶广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.7凯美瑞混合动力车辆为混联式混合动力系统，具有串联式和并联式系统的双重功能。•此系统具有两个马达发电机（MG1和MG2）。MG1利用发动机动力发电。产生的电能用于为HV蓄电池充电，和/或为MG2提供动力。二、混合动力系统的结构广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.8组件功能传动桥动力分配行星齿轮机构•切换和分配来自不同电源的速度、旋转方向和扭矩。例如，其将发动机的动力分为2个路径。其中一路分配给车轮以驱动车辆，而另一路则分配给MG1以发电。MG2•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。MG1•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。HV蓄电池HV蓄电池•存储MG1和MG2发的电。•驱动MG1/MG2时，为PCU提供电能。系统主继电器(SMR)•根据来自HVECU的信号连接或切断高压电源电路。维修塞•拆下维修塞把手即切断HV蓄电池的高压电源电路。下表介绍了各组件的主要功能。组件概述广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.9组件功能动力控制单元(PCU)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MG1和MG2。•相反地，将来自MG1和MG2的交流电转换为直流电。增压转换器•将HV蓄电池的电压从244.8V增大至650V（最大）。•降低MG1和MG2发电的电压以为HV蓄电池充电。DC-DC转换器•将244.8V直流电降为14V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能。）控制ECUHVECU•存储MG1和MG2发的电。•驱动MG1/MG2时，为PCU提供电能。蓄电池ECU•检测HV蓄电池的温度、电压和电流，然后将此信息传输至HVECU。•检测到车辆高压电路绝缘电阻降低。ECM/发动机ECU•控制发动机以响应来自HVECU的所需发动机输出功率。防滑控制ECU•制动时要求HVECU进行再生制动。•进行制动系统控制以实现如ABS、TRC和VSC的功能。广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.10混合动力传动桥•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混合动力传动桥组合齿轮单元广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.11混合动力传动桥MG1电机行星齿轮机构MG2电机广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.12混合动力传动桥减速齿轮机构广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.13带转换器的变频器总成变频器(DCAC)带转换器的变频器总成HV电池(DC244.8V)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(DC244.8VDC650V[max.])DC/DC转换器[辅助电池](DC244.8VDC14V)forMG2forMG1MG2MG1SMRDC244.8VMGECU动力管理控制ECU(HVCPU)广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.14变频器总成•系统电路变频器总成THSECUHV电池MGECU增压转换器•IPM(IGBT)•反应器MG1变频器•IPM(IGBT)MG2至DC-DC转换器至A/C变频器广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.15高电压线束•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.DC650VDC244.8VDC14V混合动力传动桥ACACDC-DC转换器For辅助电池DC244.8V广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.16HV电池总成•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)广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.17HV电池总成•HV电池(电池模块)•6单元(7.2V)x34模块=DC244.8V电池模块(6cell=7.2V)单元(1.2V)34电池模块+--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--++--+HV接线盒总成服务插销34电池模块广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.18HV电池总成电池温度传感器电池温度传感器电池温度传感器安装在HV电池上部3个部位广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.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蓄电池控制广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.20HV蓄电池控制广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.21HV电池总成1）HV电池(电池模块)–SOC(充电状况)指示HV电池的充电状况充电过度范围放电过度范围SOC的充电举例SOC控制上限SOC控制下限目标SOCSOC时间充电放电广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.22SOC*控制•HV蓄电池经过反复的充电/放电循环，在加速过程中放电，在减速过程中由再生制动充电。•蓄电池(HV)ECU始终根据计算出的充电/放电级进行充电/放电控制，以使SOC保持接近目标水平。（请参见下面的示例。）•SOC的控制目标值约为60%。最大值约为80%（通常控制上限约为75%），最小值约为20%（通常控制下限约为30%）。HV电池总成广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.23[1]SOC计算如下所示，根据HV蓄电池电流、HV蓄电池电压和HV蓄电池温度计算SOC。HV电池总成广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.24[2]根据蓄电池单元计算SOC•蓄电池ECU可根据蓄电池单元（1个单元包含2个模块）计算SOC，并在不同蓄电池单元的SOC之间有差别时设定DTC。•各单元的电压和ΔSOC也可通过智能检测仪的ECU数据表查看。HV电池总成广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.25HV电池总成广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.26•SOC显示在能源监视器上。•SOC显示根据车型的不同而不同。SOC值的显示如下示例所示（8格显示）。•SOC显示使用时滞以防止因蓄电池充电级别改变导致充电级棒图闪烁。•因此，由于时滞影响，SOC在IG切换至OFF前后的显示可能不同。（例如SOC级别为56%时：IG切换至OFF前显示6格⇒IG再次切换至ON后显示5格）[3]SOC显示（能源监视器）广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.27•蓄电池ECU通过检查HV蓄电池温度并在温度升高时适当控制冷却风扇，将HV蓄电池温度控制在适当水平。•HV蓄电池安装在车内，因此车辆静止时使冷却风扇高速运转将产生很大噪音。•因此，蓄电池ECU控制冷却风扇的转速，将噪音降低至最低级别。[1]冷却风扇转速控制蓄电池ECU适当控制冷却风扇转速。控制方式根据车型的不同而不同。2HV蓄电池冷却风扇控制广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.283检测绝缘电阻变小•为安全起见，混合动力车辆高压电路与车身搭铁绝缘。•内置于蓄电池ECU（蓄电池智能单元）的“漏电检测电路”持续监视高压电路和车身搭铁之间的绝缘电阻保持不变。•如果绝缘电阻降至低于规定级别，则存储一个DTC（高压绝缘异常），且利用组合仪表显示（警告灯，如主警告灯亮起）将异常告知驾驶员。广州丰田汽车有限公司GUANGZHOUTOYOTAMOTORCO.,LTD.广汽丰田汽车有限公司GACTOYOTAMOTORCO.LTD.29检测异常电阻*100~200kΩ修理手册规定的绝缘电阻值1~10MΩ（根据测量组件的不同，值可能不同。）以下是混合动力车辆绝缘电阻和绝缘电阻减小的阀值。[1]绝缘电阻*：检测到电阻减小达30秒时