普锐斯混合动力系统分析ppt课件.ppt
1997年丰田公司首次推出Prius HV，采用THS（TOYOTA HYBRID SYSTEM）和THS-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-的基础上增加电气式四轮驱动系统的THS-+E-Four等。,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,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？,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：,一、普锐斯混合动力汽车技术特点,THS-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）,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,5.电子换挡杆,电子换挡示意图,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,电动空调压缩机,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,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”a)打开或关闭车门 b)启动汽车 c)开启尾门,13.坡道起步辅助控制14.增强型车辆稳定控制系统（VSC+）,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）,丰田混合动力系统主要部件的位置（2）,1.HV（混合动力汽车）变速驱动桥,MG1和MG21-MG1 2-MG2,发电机（MGl）和电动机（MG2）电路图,发电机（MGl）和电动机（MG2）的工作原理,2.HV蓄电池,HV蓄电池,3.变频器总成,变频器总成,（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。,（2）变频器总成的工作原理,变频器电路图,增压转换器,增压转换器电路图,DCDC转换器,DC/DC转换器电路图,空调变频器,空调变频器电路图,变频器、发电机（MGl）和电动机（MG2）的冷却系统,发电机（MGl）和电动机（MG2）冷却系统,4.HV ECU5.发动机ECU6.蓄电池ECU7.制动防滑控制ECU,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,加速踏板位置传感器电路图,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,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(+),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,蓄电池供电,（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,（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,发动机发电,（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,2.工作原理,车辆行驶状况,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,普锐斯用的行星齿轮机组,表示行星轮系角速度关系的模拟杠杆,（1）准备启动状态,准备启动状态,行星齿轮机构模拟杠杆图（1）,启动后蓄电池充电,行星齿轮机构模拟杠杆图（2）,（2）起步工况,起步工况,行星齿轮机构模拟杠杆图（3）,汽车起步后发动机起动,行星齿轮机构模拟杠杆图（4）,发动机驱动发电机,行星齿轮机构模拟杠杆图（5）,（3）发动机微加速工况,发动机微加速工况,行星齿轮机构模拟杠杆图（6）,（4）低栽荷巡航工况,低载荷巡航工况,行星齿轮机构模拟杠杆图（7）,（5）节气门全开加速工况,节气门全开加速工况,行星齿轮机构模拟杠杆图（8）,（6）减速工况“D”挡减速,“D”挡减速行驶,行星齿轮机构模拟杠杆图（9）,“B”挡减速行驶,“B”挡减速行驶,行星齿轮机构模拟杠杆图（10）,（7）倒车工况车辆倒车,倒车工况,行星齿轮机构模拟杠杆图（11）,起动发动机,启动发动机,行星齿轮机构模拟杠杆图（12）,发动机驱动发电机,行星齿轮机构模拟杠杆图（13）,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,a)b)THS控制系统的组成框图,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,HV ECU结构图,2.混合动力汽车控制系统主要功能（1）HV ECU控制系统监视控制功能 关闭控制功能上坡辅助控制功能 电动机牵引力控制功能,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,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,电动机牵引力示意图,系统主继电器(SMR)控制功能,系统主继电器,电源打开,电源关闭,（2）发动机ECU控制,发动机ECU控制框图,（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,（4）制动防滑控制ECU控制,再生制动力请求；电动机牵引力控制请求（用于VSC+系统）；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）；仅用于带VSC+系统的制动防滑控制图,（5）蓄电池ECU控制,蓄电池ECU控制原理框图,HV蓄电池状态监视控制 SOC控制,SOC控制,冷却风扇控制,冷却风扇控制框图,（6）汽车碰撞控制,汽车碰撞控制原理,（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,纯电动驱动模式控制,1.掌握普锐斯混合动力汽车蓄电池的结构组成、工作原理,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,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？,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：,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,拆下检修塞1-检修塞,1.检修塞,HV蓄电池冷却系统（1）1-排气 2-冷却风扇 3-进气,2.HV蓄电池冷却系统,HV蓄电池冷却系统（2）,HV镍-氢电池的位置1-镍-氢电池组,3.HV镍-氢电池,蓄电池ECU的位置1-蓄电池ECU,4.蓄电池ECU,系统主继电器(SMR),5.荷电状态(SOC)6.系统主继电器(SMR),辅助蓄电池,7.辅助蓄电池,二、普锐斯混合动力汽车电动机/发电机丰田普锐斯混合动力汽车动力传动系统有两个电动机/发电机：MG1和MG2。1.电动机/发电机MGl的作用2.电动机/发电机MG2的作用,3.MG2的输出功率特性和输出转矩特性,电动机/发电机MG1、MG2,MG1MG2,第三代,第二代,电动机/发电机MG2输出功率、转矩特性,三、普锐斯混合动力汽车的底盘1.普锐斯混合动力汽车变速驱动桥的组成,变速驱动桥组成,2.普锐斯混合动力汽车的变速驱动桥主要部件行星齿轮机构变速驱动桥的减振器 MGl和MG2 减速装置 差速器齿轮装置 润滑装置,3.普锐斯混合动力汽车的换挡控制系统,紧凑型选档杆,换换挡控制系统原理,1.熟悉混合动力控制系统的电路及其特点,2.掌握混合动力汽车维修安全注意事项,3.掌握混合动力控制系统的维修,4.掌握混合动力电池系统的维修,混合动力汽车结构复杂，故障率相对较高，如果混合动力出现故障该如何进行检修呢？,混合动力系统出现故障，要对其进行检修，需以下几个步骤：,一、混合动力控制系统维修1.混合动力控制系统维修注意事项（1）对高压系统进行操作时断开电源1）确保电源开关关闭。2）从辅助蓄电池上断开负极端子电缆。3）一定要戴绝缘手套。,绝缘手套,注意：断开电源之后，DTC(故障诊断码)也会被清除，因此断开电源之前必须检查DTC,4）拆下检修塞,拆下检修塞1-检修塞,5）放置车辆5min。至少需要5min对变频器内的高压电容器进行放电,（2）使用绝缘手套的注意事项,检查绝缘手套,（3）线束和连接器的注意事项高压电路的线束和连接器都是橙色；HV蓄电池等的高压零件都贴有“高压”警示，小心不要触碰到这些配线。（4）进行维修或检查时的注意事项1）开始工作前，一定要断开电源。2）检查、维修任何高压配线和零件时，必须戴绝缘手套。3）在对高压系统进行操作时，用类似“高压工作，请勿靠近!”的警告牌警示其他人员。,4）不要携带任何类似卡尺或测量卷尺等的金属物体，因为这些物体可能掉落而引起短路；拆下任何高压配线后，立刻用绝缘胶带将其绝缘。,隔离外露区域,5）一定要按规定力矩将高压螺钉端子拧紧，力矩不足或过量都可能导致故障。6）完成对高压系统的操作后和重新安装检修塞前，应再次确认在工作平台周围没有遗留任何零件或工具，并确认高压端子已拧紧、连接器已连接。,2.普锐斯混合动力控制系统电路及主要部件位置（1）混合动力控制系统电路图,混合动力控制系统电路图（1）,混合动力控制系统电路图（2）,混合动力控制系统电路图（3）,混合动力控制系统电路图（4）,（2）混合动力控制系统主要部件位置,普锐斯混合动力控制系统主要部件位置（1）,普锐斯混合动力控制系统主要部件位置（2）,蓄电池系统主要部件位置,3.混合动力系统的检查（1）检查变频器,变频器连接端子,（2）检查转换器,HV系统警告灯,HV系统警告灯,放电警告灯,1）检查运行情况,“READY”灯,2）检查输出电流,断开连接器（1）,3）检查输入输出信号,断开连接器（2）,连接器端子,（3）检查速度传感器,速度传感器,连接器A,连接器B,（4）检查温度传感器,温度传感器位置,连接器C,端子间的电阻岁温度传感器温度的变化,（5）检查加速踏板位置,混合动力车辆控制ECU端子,4.混合动力控制系统的故障诊断（1）故障诊断步骤步骤1：车辆进入车间；步骤2：分析客户所述故障；步骤3：将智能测试仪（IT-）连接到DLC3(数据链路连接器)，如果测试仪显示通信故障，检查DLC3；步骤4：检查并记录DTC和定格数据，如果输出与CAN通信系统有关的故障的DTC，则首先检查并修理cAN通信；步骤5：清除DTC；,步骤6：故障症状确认，若故障未出现，进行步骤7；若故障出现，进行步骤8；步骤7：症状模拟；步骤8：检查DTC；步骤9：查DTC表；步骤10：电路检查；步骤11：故障识别；步骤12：调整和或修理；步骤13：确认故障试验；步骤14：结束。,智能测试仪(intelligent tester）,（2）故障自诊断系统,蓄电池警告灯,发动机检查警告灯,智能测试仪与车辆的数据链路连接器3(DLC3)的连接,1）检查DLC3,数据链路连接器3(DLC3),2）检查辅助蓄电池3）检查CHK ENG灯4）DTC检查清除检查DTC,系统选择,检查定格数据和信息,定格数据,信息代码（INF代码）显示,详细信息,显示的信息,检查DTC（总线检查）,总线检查,通信故障DTC,检查DTC(除混合动力控制系统外),DTC显示,清除DTC,清除DTC,5.故障诊断实例驱动电动机变频器电压过低故障,驱动电动机变频器电压过低故障DTC码含义,（1）电路,电路图,变频器电压传感器输出电压,（2）检查步骤,变频器连接器,变频器电压传感器电路,HV控制ECU连接器,二、混合动力电池系统维修1.混合动力电池系统控制功能（1）HV蓄电池总成管理和安全保护功能（2）蓄电池鼓风机电动机控制,2.混合动力电池系统电路,HV系统蓄电池系统电路图,HV系统蓄电池系统电路图,3.HV蓄电池总成主要部件,HV蓄电池总成主要部件,4.混合动力电池系统检查（1）检查蓄电池加液口塞的导通性,测量端子间的电阻（1）,测量端子间的电阻（2）1-检修塞卡箍 2-固定座,（2）检查1号系统主继电器,主继电器的连接器,（3）检查2号系统主继电器,2号系统主继电器1-负极端子 2-正极端子,（4）检查3号系统主继电器（5)检查蓄电池电流传感器的电阻（6）检查系统主电阻器,蓄电池电流传感器,系统主电阻器端子,（7）检查1号蓄电池鼓风机继电器,1号蓄电池鼓风机继电器,5.蓄电池系统自诊断系统（1）检查辅助蓄电池（2）检查CHK ENG灯（3）DTC检查清除1）检查DTC(HV蓄电池系统）,系统选择屏幕,2）检查定格数据,显示定格数据,读取记录的定格数据,3）检查DTC（总线检查）,总线检查,读取通信故障DTC,4）检查DTC（除HV蓄电池外的系统）,进入Utility/A11 Codes菜单,5）清除DTC,HV BatteryDTC屏幕,（4）定格数据定格数据记录了检测DTC时HV 蓄电池系统和组件的工作状态。它有利于确定或模拟故障发生车辆的状态。（5）DATA LISTACTIVE TEST(数据表动态测试),6.蓄电池系统故障诊断实例（1）电路简介,电路图,（2）诊断步骤 1）检查保险丝（HEV 20A）2）检查线束和连接器（蓄电池ECU-辅助蓄电池）,蓄电池ECU连接器,HEV保险丝,辅助蓄电池正极端子,3）检查线束和连接器（蓄电池ECU-HEV保险丝）,蓄电池ECU连接器,HEV保险丝,
