普銳斯混合動力系統(tǒng)分析.ppt

1997年豐田公司首次推出PriusHV，采用THS（TOYOTAHYBRIDSYSTEM）和THS-的第一代和第二代PriusHEV是較為典型的代表，且已有多種變型產品。如在THS基礎上增加無級變速器的THS-C系統(tǒng)、在THS-的基礎上增加電氣式四輪驅動系統(tǒng)的THS-+E-Four等。,1.了解普銳斯混合動力系統(tǒng)的技術特點,2.掌握混合動力系統(tǒng)的組成,3.掌握豐田混合動力系統(tǒng)工作原理,4.熟悉豐田混合動力控制系統(tǒng),豐田普銳斯混合汽車的技術特點是什么？其采用的混合動力系統(tǒng)的組成和工作原理是什么？豐田混合動力控制系統(tǒng)有哪些特點與功能？,要熟悉普銳斯混合動力汽車的技術特點，掌握豐田混合動力系統(tǒng)的組成、工作原理和混合動力控制系統(tǒng)，需以下幾個步驟：,一、普銳斯混合動力汽車技術特點,THS-組成簡圖1-減速器2-行星齒輪機構3-發(fā)動機4-MG1（發(fā)電機）5-HV（混合動力汽車）蓄電池6-變頻器7-MG2（電動機）,1.Atkinson循環(huán)發(fā)動機2.“線控（by-wire）”技術3.電控無級變速器4.電動牽引力控制,5.電子換擋桿,電子換擋示意圖,6.電控制動系統(tǒng)（ECB）7.用戶定制車身電器系統(tǒng)8.智能駐車輔助系統(tǒng)9.全電動空調系統(tǒng),電動空調壓縮機,10.藍牙免提電話系統(tǒng),a)b)藍牙電話與有線電話傳輸過程比較a)藍牙電話b)有線電話,11.LED停車燈12.智能鑰匙與啟動系統(tǒng),a)b)c)智能鑰匙的“遙控作用”a)打開或關閉車門b)啟動汽車c)開啟尾門,13.坡道起步輔助控制14.增強型車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)（VSC+）,二、豐田混合動力系統(tǒng)的組成,豐田混合動力系統(tǒng)主要部件的位置（1）,豐田混合動力系統(tǒng)主要部件的位置（2）,1.HV（混合動力汽車）變速驅動橋,MG1和MG21-MG12-MG2,發(fā)電機（MGl）和電動機（MG2）電路圖,發(fā)電機（MGl）和電動機（MG2）的工作原理,2.HV蓄電池,HV蓄電池,3.變頻器總成,變頻器總成,（1）作用及組成變頻器總成用于將高壓直流電（HV蓄電池）轉換為交流電（發(fā)電機MG1和電動機MG2）；反之亦可，將交流電（AC）轉換為直流電（DC）。其組成部件包括增壓轉換器、DC/DC轉換器和空調變頻器。,（2）變頻器總成的工作原理,變頻器電路圖,增壓轉換器,增壓轉換器電路圖,DCDC轉換器,DC/DC轉換器電路圖,空調變頻器,空調變頻器電路圖,變頻器、發(fā)電機（MGl）和電動機（MG2）的冷卻系統(tǒng),發(fā)電機（MGl）和電動機（MG2）冷卻系統(tǒng),4.HVECU5.發(fā)動機ECU6.蓄電池ECU7.制動防滑控制ECU,8.加速踏板位置傳感器,傳感器位置1-霍爾IC2-磁軛3-加速踏板臂,加速踏板位置傳感器電路圖,9.擋位傳感器10.SMR（系統(tǒng)主繼電器）11.互鎖開關（用于變頻器蓋和檢修塞）12.斷路器傳感器13.檢修塞,14.電線,高壓電線1-接線盒2-變頻器3-空調壓縮機4-穿過中央地板的部分5-備用蓄電池6-HV蓄電池7-電線電壓(+)8-電線電壓（-）9-DC12V(+),三、豐田混合動力系統(tǒng)工作原理1.工作狀態(tài)（1）HV蓄電池向電動機(MG2)供電，以驅動車輛,蓄電池供電,（2）發(fā)動機通過行星齒輪機構驅動車輛時，發(fā)電機(MGl)由發(fā)動機通過行星齒輪機構帶動旋轉，為電動機/發(fā)電機提供電能,發(fā)動機驅動車輪,（3）發(fā)電機(MGl)由發(fā)動機通過行星齒輪機構帶動旋轉，為HV蓄電池充電,發(fā)動機發(fā)電,（4）車輛減速時，車輪的動能被回收并轉化為電能，并通過電動機/發(fā)電機為HV蓄電池再次充電,車輪的動能回收,2.工作原理,車輛行駛狀況,行星齒輪組與發(fā)動機、MG1和MG2連接關系1-驅動鏈2-發(fā)動機3-MG14-太陽輪5-環(huán)齒圈6-MG27-行星架,普銳斯用的行星齒輪機組,表示行星輪系角速度關系的模擬杠桿,（1）準備啟動狀態(tài),準備啟動狀態(tài),行星齒輪機構模擬杠桿圖（1）,啟動后蓄電池充電,行星齒輪機構模擬杠桿圖（2）,（2）起步工況,起步工況,行星齒輪機構模擬杠桿圖（3）,汽車起步后發(fā)動機起動,行星齒輪機構模擬杠桿圖（4）,發(fā)動機驅動發(fā)電機,行星齒輪機構模擬杠桿圖（5）,（3）發(fā)動機微加速工況,發(fā)動機微加速工況,行星齒輪機構模擬杠桿圖（6）,（4）低栽荷巡航工況,低載荷巡航工況,行星齒輪機構模擬杠桿圖（7）,（5）節(jié)氣門全開加速工況,節(jié)氣門全開加速工況,行星齒輪機構模擬杠桿圖（8）,（6）減速工況“D”擋減速,“D”擋減速行駛,行星齒輪機構模擬杠桿圖（9）,“B”擋減速行駛,“B”擋減速行駛,行星齒輪機構模擬杠桿圖（10）,（7）倒車工況車輛倒車,倒車工況,行星齒輪機構模擬杠桿圖（11）,起動發(fā)動機,啟動發(fā)動機,行星齒輪機構模擬杠桿圖（12）,發(fā)動機驅動發(fā)電機,行星齒輪機構模擬杠桿圖（13）,四、豐田混合動力控制系統(tǒng)1.混合動力汽車控制系統(tǒng)的組成,HV控制系統(tǒng)的組成,a)b)THS控制系統(tǒng)的組成框圖,2.混合動力汽車控制系統(tǒng)主要功能（1）HVECU控制,HVECU控制原理,HVECU結構圖,2.混合動力汽車控制系統(tǒng)主要功能（1）HVECU控制系統(tǒng)監(jiān)視控制功能關閉控制功能上坡輔助控制功能電動機牽引力控制功能,雪地起步時驅動輪轉速控制功能,雪地起步時驅動輪轉速狀態(tài),行星齒輪機構運動關系a)行星齒輪機構示意圖b)驅動輪抓地力c)驅動輪打滑,電動機牽引力示意圖,系統(tǒng)主繼電器(SMR)控制功能,系統(tǒng)主繼電器,電源打開,電源關閉,（2）發(fā)動機ECU控制,發(fā)動機ECU控制框圖,（3）變頻器控制,變頻器控制示意a)增壓轉換功能b)降壓轉換功能c)電氣供電功能,（4）制動防滑控制ECU控制,再生制動力請求；電動機牽引力控制請求（用于VSC+系統(tǒng)）；實際再生制動控制數(shù)值；液壓制動控制請求（用于下坡輔助控制）；僅用于帶VSC+系統(tǒng)的制動防滑控制圖,（5）蓄電池ECU控制,蓄電池ECU控制原理框圖,HV蓄電池狀態(tài)監(jiān)視控制SOC控制,SOC控制,冷卻風扇控制,冷卻風扇控制框圖,（6）汽車碰撞控制,汽車碰撞控制原理,（7）純電動機驅動模式控（8）指示燈和警告燈（9）自診斷功能（10）安全保護,純電動驅動模式控制,1.掌握普銳斯混合動力汽車蓄電池的結構組成、工作原理,2.掌握普銳斯混合動力汽車電動機/發(fā)電機的結構組成、性能特點,3.熟悉普銳斯混合動力汽車的底盤,豐田普銳斯混合動力系統(tǒng)的主要組件的結構和工作原理是什么？,要掌握普銳斯混合動力系統(tǒng)主要組件的結構和工作原理，需要以下步驟：,一、普銳斯混合動力汽車的蓄電池,蓄電池主組件位置1-檢修塞2-SMR13-SMR24-SMR35-電流傳感器6-前母線模塊7-后母線模塊8-HV蓄電池模塊9-蓄電池ECU,拆下檢修塞1-檢修塞,1.檢修塞,HV蓄電池冷卻系統(tǒng)（1）1-排氣2-冷卻風扇3-進氣,2.HV蓄電池冷卻系統(tǒng),HV蓄電池冷卻系統(tǒng)（2）,HV鎳-氫電池的位置1-鎳-氫電池組,3.HV鎳-氫電池,蓄電池ECU的位置1-蓄電池ECU,4.蓄電池ECU,系統(tǒng)主繼電器(SMR),5.荷電狀態(tài)(SOC)6.系統(tǒng)主繼電器(SMR),輔助蓄電池,7.輔助蓄電池,二、普銳斯混合動力汽車電動機/發(fā)電機豐田普銳斯混合動力汽車動力傳動系統(tǒng)有兩個電動機/發(fā)電機：MG1和MG2。1.電動機/發(fā)電機MGl的作用2.電動機/發(fā)電機MG2的作用,3.MG2的輸出功率特性和輸出轉矩特性,電動機/發(fā)電機MG1、MG2,MG1MG2,第三代,第二代,電動機/發(fā)電機MG2輸出功率、轉矩特性,三、普銳斯混合動力汽車的底盤1.普銳斯混合動力汽車變速驅動橋的組成,變速驅動橋組成,2.普銳斯混合動力汽車的變速驅動橋主要部件行星齒輪機構變速驅動橋的減振器MGl和MG2減速裝置差速器齒輪裝置潤滑裝置,3.普銳斯混合動力汽車的換擋控制系統(tǒng),緊湊型選檔桿,換換擋控制系統(tǒng)原理,1.熟悉混合動力控制系統(tǒng)的電路及其特點,2.掌握混合動力汽車維修安全注意事項,3.掌握混合動力控制系統(tǒng)的維修,4.掌握混合動力電池系統(tǒng)的維修,混合動力汽車結構復雜，故障率相對較高，如果混合動力出現(xiàn)故障該如何進行檢修呢？,混合動力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，要對其進行檢修，需以下幾個步驟：,一、混合動力控制系統(tǒng)維修1.混合動力控制系統(tǒng)維修注意事項（1）對高壓系統(tǒng)進行操作時斷開電源1）確保電源開關關閉。2）從輔助蓄電池上斷開負極端子電纜。3）一定要戴絕緣手套。,絕緣手套,注意：斷開電源之后，DTC(故障診斷碼)也會被清除，因此斷開電源之前必須檢查DTC,4）拆下檢修塞,拆下檢修塞1-檢修塞,5）放置車輛5min。至少需要5min對變頻器內的高壓電容器進行放電,（2）使用絕緣手套的注意事項,檢查絕緣手套,（3）線束和連接器的注意事項高壓電路的線束和連接器都是橙色；HV蓄電池等的高壓零件都貼有“高壓”警示，小心不要觸碰到這些配線。（4）進行維修或檢查時的注意事項1）開始工作前，一定要斷開電源。2）檢查、維修任何高壓配線和零件時，必須戴絕緣手套。3）在對高壓系統(tǒng)進行操作時，用類似“高壓工作，請勿靠近!”的警告牌警示其他人員。,4）不要攜帶任何類似卡尺或測量卷尺等的金屬物體，因為這些物體可能掉落而引起短路；拆下任何高壓配線后，立刻用絕緣膠帶將其絕緣。,隔離外露區(qū)域,5）一定要按規(guī)定力矩將高壓螺釘端子擰緊，力矩不足或過量都可能導致故障。6）完成對高壓系統(tǒng)的操作后和重新安裝檢修塞前，應再次確認在工作平臺周圍沒有遺留任何零件或工具，并確認高壓端子已擰緊、連接器已連接。,2.普銳斯混合動力控制系統(tǒng)電路及主要部件位置（1）混合動力控制系統(tǒng)電路圖,混合動力控制系統(tǒng)電路圖（1）,混合動力控制系統(tǒng)電路圖（2）,混合動力控制系統(tǒng)電路圖（3）,混合動力控制系統(tǒng)電路圖（4）,（2）混合動力控制系統(tǒng)主要部件位置,普銳斯混合動力控制系統(tǒng)主要部件位置（1）,普銳斯混合動力控制系統(tǒng)主要部件位置（2）,蓄電池系統(tǒng)主要部件位置,3.混合動力系統(tǒng)的檢查（1）檢查變頻器,變頻器連接端子,（2）檢查轉換器,HV系統(tǒng)警告燈,HV系統(tǒng)警告燈,放電警告燈,1）檢查運行情況,“READY”燈,2）檢查輸出電流,斷開連接器（1）,3）檢查輸入輸出信號,斷開連接器（2）,連接器端子,（3）檢查速度傳感器,速度傳感器,連接器A,連接器B,（4）檢查溫度傳感器,溫度傳感器位置,連接器C,端子間的電阻歲溫度傳感器溫度的變化,（5）檢查加速踏板位置,混合動力車輛控制ECU端子,4.混合動力控制系統(tǒng)的故障診斷（1）故障診斷步驟步驟1：車輛進入車間；步驟2：分析客戶所述故障；步驟3：將智能測試儀（IT-）連接到DLC3(數(shù)據鏈路連接器)，如果測試儀顯示通信故障，檢查DLC3；步驟4：檢查并記錄DTC和定格數(shù)據，如果輸出與CAN通信系統(tǒng)有關的故障的DTC，則首先檢查并修理cAN通信；步驟5：清除DTC；,步驟6：故障癥狀確認，若故障未出現(xiàn)，進行步驟7；若故障出現(xiàn)，進行步驟8；步驟7：癥狀模擬；步驟8：檢查DTC；步驟9：查DTC表；步驟10：電路檢查；步驟11：故障識別；步驟12：調整和或修理；步驟13：確認故障試驗；步驟14：結束。,智能測試儀(intelligenttester）,（2）故障自診斷系統(tǒng),蓄電池警告燈,發(fā)動機檢查警告燈,智能測試儀與車輛的數(shù)據鏈路連接器3(DLC3)的連接,1）檢查DLC3,數(shù)據鏈路連接器3(DLC3),2）檢查輔助蓄電池3）檢查CHKENG燈4）DTC檢查清除檢查DTC,系統(tǒng)選擇,檢查定格數(shù)據和信息,定格數(shù)據,信息代碼（INF代碼）顯示,詳細信息,顯示的信息,檢查DTC（總線檢查）,總線檢查,通信故障DTC,檢查DTC(除混合動力控制系統(tǒng)外),DTC顯示,清除DTC,清除DTC,5.故障診斷實例驅動電動機變頻器電壓過低故障,驅動電動機變頻器電壓過低故障DTC碼含義,（1）電路,電路圖,變頻器電壓傳感器輸出電壓,（2）檢查步驟,變頻器連接器,變頻器電壓傳感器電路,HV控制ECU連接器,二、混合動力電池系統(tǒng)維修1.混合動力電池系統(tǒng)控制功能（1）HV蓄電池總成管理和安全保護功能（2）蓄電池鼓風機電動機控制,2.混合動力電池系統(tǒng)電路,HV系統(tǒng)蓄電池系統(tǒng)電路圖,HV系統(tǒng)蓄電池系統(tǒng)電路圖,3.HV蓄電池總成主要部件,HV蓄電池總成主要部件,4.混合動力電池系統(tǒng)檢查（1）檢查蓄電池加液口塞的導通性,測量端子間的電阻（1）,測量端子間的電阻（2）1-檢修塞卡箍2-固定座,（2）檢查1號系統(tǒng)主繼電器,主繼電器的連接器,（3）檢查2號系統(tǒng)主繼電器,2號系統(tǒng)主繼電器1-負極端子2-正極端子,（4）檢查3號系統(tǒng)主繼電器（5)檢查蓄電池電流傳感器的電阻（6）檢查系統(tǒng)主電阻器,蓄電池電流傳感器,系統(tǒng)主電阻器端子,（7）檢查1號蓄電池鼓風機繼電器,1號蓄電池鼓風機繼電器,5.蓄電池系統(tǒng)自診斷系統(tǒng)（1）檢查輔助蓄電池（2）檢查CHKENG燈（3）DTC檢查清除1）檢查DTC(HV蓄電池系統(tǒng)）,系統(tǒng)選擇屏幕,2）檢查定格數(shù)據,顯示定格數(shù)據,讀取記錄的定格數(shù)據,3）檢查DTC（總線檢查）,總線檢查,讀取通信故障DTC,4）檢查DTC（除