丰田卡罗拉双擎混合动力系统结构原理和故障案例分析(3)

2023年11月23日发(作者：道奇酷威改装图片大全)

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丰田卡罗拉双擎混合动力系统结构原理和故

障案例分析（3）

文：赵宝平、刘静、武文娟

编者按：在能源危机和环保要求的压力下，社会对汽车燃料和排放的要求越来越高，很多国家都在大力发展纯电动汽车，但是纯电动汽车技术目前还不成熟。而

混合动力汽车既能减少能源的消耗，又可以达到更高的排放标准，所以很多车企也在研究混合动力技术。目前丰田的混动技术得到了汽车界的认可，本文介绍卡罗拉

混合动力车型的混动技术。

6.动力控制单元

使用电动机行驶的卡罗拉混合动

力系统中安装有变压器、可变电压系

统及DC/DC转换器组成的动力控制

单元，控制单元所在位置如图29红框

所示，组成原理如图30所示，分解

图如图31所示。

（1 ）变压器

变压器将HV蓄电池的直流电转

换为电动机和发电机使用的交流电（图

32）。另外也将发电机和电动机发出的

交流电转换成可供HV蓄电池充电的

直流电。

（2）可变电压系统

可变电压系统根据需要将电动机

和发电机的电源电压进行无级升压，

如图33所示，由一般情况下的直流

244.8 V最大升至650.0 V。

工作原理如图34所示，这意味着

大的电力供给由小电流提供，发挥高

图30 组成原理图

图29 带转换器的变频器总成所在位置

图31 分解图

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输出电动机性能，提高系统整体的效

率，同时这也意味着变压器将变得更

小更轻。

（3）DC/DC转换器

DC/DC转换器将HV蓄电池和发

电机发出的244.8/201.6 V直流电流减

压至12.0 V，以供车辆的辅助设备、电

子部件ECU作为电源使用(图35)。

HV ECU控制变频器，首先将

HV蓄电池直流电转换为交流电输给

MG1/2，然后将MG1的交流电经过

交-直-交转换后输给MG2最后切

断MG1/2的电流。控制方式如图36

所示。

ECU

HV ECU的控制有以下几个方面。

（1）系统监视控制

蓄电池ECU监测HV蓄电池的

充电状态，并发送给HV ECU，如果

蓄电池电量过低，HV ECU提高发动

机输出功率，带动MG1发电。如果

在低速时发动机未起动，则控制MG1

先起动发动机，然后通过发动机给蓄

电池充电。如果蓄电池或电机过热，

那么限制动力输出，直到蓄电池或电

机恢复正常温度。

（2） 关闭控制

车辆处于N挡时，电机被关闭，

如果紧急制动，导致ABS工作，在制

动停止后，恢复MG2工作给汽车车

轮提供辅助动力。

车辆在D/B挡时在轻踩制动踏板，

随后再生制动工作，如果此时挂入N

挡，则再生制动会逐渐减小直至MG2

被关闭，而液压制动会加强。

（3）上坡辅助控制

图32 变压器

图33 可变电压系统

图34 可变电压系统原理图

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图35 DCDC转换器

图36 变频器控制

加速

HY ECU

踏板

/车辆控制

功率指令油门开度

Engine ECU

/发动机运

发动机和油门

油门执行器

行点控制

挡位

信号

/ M2扭矩

扭矩指令MG2电流

MG2 ECU

MG2控制器

MG2逆变器

刹车

压力

/ M1扭矩

和速度

扭矩指令MG1电流

MG1 ECU

充电

MG1控制器

MG1逆变器

要求

/ 刹车压力

压力指令控制阀电流

Brake ECU

车速

制动液压力控制

压力控制阀

图37 控制系统组成框图

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进行上坡起步时，HV ECU控制

变频器以及制动防滑控制ECU，通过

转速传感器计算路面坡度和下降的角

度，控制MG2输出适合的扭矩，确

保车辆不下滑。与此同时，制动防滑

控制ECU也开启后制动系统，防止

车辆下滑。

（4）电动机牵引力的控制

如果驱动轮转速过快，可能会损

坏行星齿轮机构，也可能会致使MG1

发电量过多，系统过载。当HV ECU

发现MG2转速过高时，制动防滑控

制系统通过增加液压制动力以减小车

轮转速。当HV ECU发现左右车轮的

转速差过大，或其中一个驱动轮转速

过高时，制动防滑控制系统对转速过

高的车轮进行制动。

三、丰田卡罗拉混合动力系统

原理

1.混合动力系统电子控制

电子控制系统是集中控制车辆中

各种系统的电子装置，可称为汽车的

大脑。为了实现安全、舒适、高效率

行驶，混合动力系统采用ECU实时

监控汽车各系统的运转情况和能量消

耗情况，进行精密且高速的综合控制。

电子控制系统组成如图37所示。

混合动力系统控制系统实现以下

控制：监控混合动力组成部分（混合

动力系统的发动机、发电机、HV蓄电

池）的运转状态;监控通过汽车的控

制网络传来的制动信息;监控驾驶者

发出的指令（加速踏板开度、变挡位置）;

监控辅助驾驶设备（如空调、加热器、

前照灯、导向系统）的能量消耗。

（待续）