普锐斯混合动力系统组成及运行模式

2023年12月13日发(作者：帕萨特好还是迈腾好)

丰田普锐斯混合动力汽车构造与维修

学习目标

1. 了解丰田普锐斯混合动力汽车性能

2. 认识 THS、变速驱动桥、发动机系统、制动系统和起动系统的结构

3. 掌握这些系统的运行模式和工作原理，熟悉诊断流程和方法。

普锐斯混合动力系统组成及运行模式

一、 概述

丰田混合动力汽车的核心技术是丰田混合动力系统（THS-I），它结合了汽油发动机和电机两种动力，通过并联或串联相结合的方式进行工作，以达到良好的动力性、经济性和低排放效果。2003 年，丰田公司推出了第二代丰田混合动力系统（THS-II），该系统运用在普锐斯和凯美瑞等混合动力车型上。

另外，它采用了由大功率混合动力汽车蓄电池（额定电压为直流

201.6V，简称为“HV 蓄电池”）和可将系统工作电压升至最高电压（直流 500V）的增压转换器组成的变压系统。

-II的优点

（1）优良的行驶性能丰田混合动力系统 II（THS-II）采用了由可将工作电压升至最高电压（直流 500V）的增压转换器组成的变压系统，可在高压下驱动电动机一发电机 1（MG1）和电动机一发电机 2（MG2），并以较小电流将与供电相关的电气损耗降到最低。因此，可以使 MG1

和 MG2 高转速、大功率工作。通过高转速、大功率 MG2 和高效 1NZ-FXE 发动机的协同作用，达到较高水平的驱动力，使车辆获得优良的行驶性能。

（2）良好的燃油经济性 THS-II 通过优化 MG2 的内部结构获得高水平的再生能力，从而实现良好的燃油经济性。

THS-II 车辆怠速运转时，发动机停止工作，并在发动机工作效率不良的情况下尽量停止发动机工作，车辆此时仅使用 MG2 来工作。在发动机工作效率良好的情况下，发动机在发电的同时，使用 MG1 驱动车辆。因此，该系统以高效的方式影响驱动能量的输入一输出控制，以实现良好的燃油经济性。

THS- Ⅱ车辆减速时，前轮的动能被回收并转换为电能，通过 MG2

对 HV 蓄电池再充电。

（3）低排放 THS-II 车辆怠速运转时，发动机停止工作，并在发动机工作效率不良的情况下尽量停止发动机工作，车辆此时仅使用 MG2

来工作，实现发动机尾气的零排放。在发动机工作效率良好的情况下，发动机在发电的同时。使用 MG1 驱动车辆这样，发动机始终工作在燃烧效率最好的状态，有效降低了排放。

-II 的特征

（1）两种动力组合的传动系统 丰田混合动力系统是一种使用两种动力组合的传动系统，其中包括发动机动力和电机动力，发动机采用为应用混合动力系统而研发的 1NZ-FXE1.5L 汽油发动机；驱动桥内含

500V 交流电机。

根据车辆行驶状况巧妙使用这两种动力是该系统的特点，在尽可能地发挥每种动力各自功效的同时，使它们互为补充，取长补短。

混合动力工作模式

油电混合动力能够高效地利用能源，并利用速、制动和下坡时的能量对电池进行充电，而且混合动力车辆产生的噪声较小。车辆只有在“READY”灯点亮时，才可行驶。为了改善燃油经济性，当车辆停止时，发动机停机；发动机的起动由系统自动控制。EV 模式是电机驱动行驶模式，通过按下 EV 开关按键，实现模式的切换。

EV模式开关

再次按下 EV 模式开关、HV 电池电量下降（少于 3 格）、HV 电池温度过高、发动机正在预热、车辆速度超过设定速度或加速踏板踏下角度超过设定值时，EV 模式取消。

该系统最大的优点是在同一个系统中，同时使用了并联和串联系统。串联混合动力系统：发动机驱动电机，由电机驱动车轮；并联混合动力系统：车轮由发动机和电机共同驱动。

（2）高压电源系统在新款普锐斯 THS-II 中，变频器总成中增加了增压转换器。增压转换器使 THS-II 能为 MG1 和 MG2 提供最高为

500V 的电源电压（旧款普锐斯的 THS 只能提供最大为 273.6V 的电压）。

（3）混合动力变速驱动桥根据车辆的行驶状况，新系统高效率地综合使用两种动力，即发动机和 MG2，其中发动机提供主要动力。发动机的动力分为两部分，即由混合动力变速驱动桥中行星齿轮组供给车轮的动力和提供作为发电机的 MG1 的动力。

混合动力变速驱动桥包括 MG1、MG2 和行星轮，并且在这些组件 的配合下，通过无级变速使车辆平稳地行驶。发动机、MG1 和 MG2 通过行星齿轮组等机构有机相连。MG2 和差速器齿轮（用于驱动轮）通过传动链和齿轮等机构相连。

（4）无离合器系统：无离合器系统通过齿轮和链的机构有机连接前轮和 MG2。

车辆处于空档状态时，档位传感器输出 N 位信号关闭变频器（连接 MG1 和 MG2）中的所有功率晶体管，MG1 和 MG2 关闭，车轮的动力为零，最终达到切断动力的目的。在这种状态下，即使 MG1 由发动机带动旋转，车辆中也无电能产生，因为 MG1 和 MG2 处于消极工作状态。因此，变速器处于 N 位时，HV 蓄电池的 SOC 下降。

（5）再生制动：再生制动功能在车辆减速或制动时将 MG2 作为发电机工作，并将电能储存到 HV 蓄电池中。同时又利用 MG2 在发电时产生的工作力作为制动力。

（6）电子变速杆技术与旧款普锐斯相同，THS-II 继续采用电子通信变速系统。这是一种无连杆型技术，不使用换档拉索，即电子变速杆。

变速器换档总成中的档位传感器将相应的信号发送到 HV ECU。接到信号后，HV ECU 通过对发动机、MG1、MG2 进行整体控制使车辆完成各自换档（R、N、D 和 B）。

驾驶人按下变速器换档总成顶部的驻车开关时，P 位控制功能激活，混合动力变速驱动桥中的换档控制执行器，机械地锁止中间轴从动齿轮进而实现驻车锁止。

与旧款普锐斯相同，新款普锐斯继续采用 ETCS-i（智能电子节 气门控制系统）。这是个无连杆系统，不使用加速踏板拉索。系统使用加速踏板位置传感器和节气门位置传感器感知加速踏板位置和节气门位置。

HV ECU 根据加速踏板位置传感器信号、车辆行驶状况和蓄电池的 SOC 计算目标发动机转速和发动机所需动力，然后发送控制信号到发动机 ECU。根据这个控制信号，发动机 ECU 对节气门进行控制。

二、组成

1.行星齿轮组

行星齿轮组是一个动力分配单元，如图 5-1-3 所示。它以适当的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机。

MG1 连接太阳齿轮（齿数 30），MG2 连接齿圈（齿数 78），发动机输出轴连接行星支架，另外，由齿圈输出驱动力至车轮。这些组件用于结合来自发动机和 MG2 的动力，并可为 HV 蓄电池充电。

通过控制三个齿轮组的太阳轮、行星架、齿圈三个元件不同转速的结合，可实现发动机启动、蓄电池充电、汽车无极变速前行、倒车等功能。

齿圈行星架MG1发动机太阳轮大齿圈MG2传动链行星架输出轴太阳轮行星齿轮组

（1）MG1 和 MG2 的作用 电动机一发电机组 1（MG1）和电动机一发电机组 2（MG2）为紧凑、轻型和高效的交流永磁电机。上述电机用来驱动车辆和提供再生制动。再生制动过程中，MG2 将车辆的动能转换为电能，并存储到 HV 蓄电池内，MG1 对 HV 蓄电池再充电并供电以驱动 MG2：此外，通过调节发电量（从而改变发电机转速），MG1 有效地控制传动桥的无级变速功能，同时 MG1 还可作为起动机来起动发动机。

MG2MG1MG1和MG2的位置

（2）MG1 和 MG2 的结构 MG1 和 MG2 为紧凑、轻型和高效的交流永磁同步电机。MG1和 MG2 所使用的转子含有 V 形布局的高磁力永久磁铁，可最大程度地产生磁阻转矩。它们所使用的定子由低铁心损耗的电磁钢板和可承受高压的电机绕组线束制成。通过上述措施，

MG1 和 MG2 可在紧凑结构下实现大功率和高转矩。MG1 和 MG2 采 用带水泵的冷却系统。

交流永磁同步电机结构

（3）MG1和MG2的系统图

MG1和MG2的系统图

（4）MG1 和 MG2 的工作原理

①电动机一发电机组（MG1 和 MG2）的驱动原理。三相交流电经过定子的三相绕组时，电动机一发电机组内产生旋转磁场。通过转子的旋转位置和转速控制该旋转磁场，转子中的永久磁铁受到旋转磁场的吸引而产生转矩。产生的转矩与电流的大小大致成正比，且转速由交流电的频率控制。此外，通过适当控制旋转磁场与转子磁铁的角度，可以有效地产生大转矩和高转速。

MG1 和 MG2 的工作原理如图 。IPM 内的绝缘栅双极晶体管（IGBT）在 ON 和 OFF 之间切换，为电机提供三相交流电。

IGBT驱动工作原理

在图中的三个状态是特殊时间点，分别是 U、V、W 三相电流的过零点，此时，未过零的两相各有一个上桥 IGBT 和下桥 IGBT 导通（ON），在其他时间，分别有两个上桥 IGBT 和一个下桥 IGBT 或一个上桥

IGBT 和两个下桥 IGBT 开通。开通的规则是，电流波形图为正的相开通上桥IGBT，电流波形图为负的相开通下桥 IGBT。

为了产生由混合动力车辆控制 ECU 计算的电动机一发电机所需的源动力，MGECU 使 IGBT 在 ON 和 OFF 之间切换并控制速度，以控制电动机一发电机的转速。

②电动机一发电机组 1（ MG1）发电原理。电动机一发电机组 1 由车轮驱动，旋转转子产生旋转磁场，在定子线圈内产生电流，输出三相交流电波形。转子相继产生的三相电流或经 IPM 整流后输出到可 变电压系统进行变压后对 HV 蓄电池充电，或驱动另一台电动机一发电机组（MG2）。电动机一发电机组 1（MG1）的发电原理如图所示。

IGBT控制MG1发电工作原理

3.旋转变压器的结构与工作原理

（1）旋转变压器的结构|：旋转变压器是可靠性极高且结构紧凑的传感器，可精确检测磁极位置。精确位置对于有效控制 MG1 和 MG2 非常重要，MG1 和 MG2 都有各自的旋转变压器。

旋转变压器的定子包括三种绕组：励磁绕组 A、检测绕组 S 和检测绕组 C。旋转变压器的转子为椭圆形，定子与转子间的距离随转子的旋转而变化。交流电流入励磁绕组 A，产生频率恒定的磁场。使用该频率恒定的磁场，绕组 S 和绕组 C 将输出与转子位置对应的值。

因此，电动机一发电机 ECU（MGECU）根据绕组 S 和绕组 C 输出值之间的差异检测出绝对位置。此外， MG ECU 根据规定时间内位置的变化量计算转速。

（2）旋转变压器的工作原理检测绕组 S 的+ S 和 -S 错开 90°，+ C 和 -C 也以同样的方式错开，绕组 C 和 S 之间相距 45°检测绕组的电流定向。

旋变变压器的结构和工作原理

由于旋转变压器的励磁绕组中为频率恒定的交流电，因此无论转子转速如何，频率恒定的磁场均会输出至绕组 S 和绕组 C。励磁绕组的磁场由转子送至绕组 S 和绕组 C。转子为椭圆形，旋转变压器的定子与其转子之间的间隙随转子的旋转而变化。由于间隙的变化，绕组

S 和绕组 C 输出波形的峰值随转子位置的变化而变化。电动机一发电机 ECU（MG ECU）持续监视这些峰值，并将其连接形成虚拟波形。 电动机一发电机 ECU（MG ECU）根据绕组 S 和绕组 C 值之间的差异计算转子的绝对位置。其根据绕组 S 的虚拟波形和绕组 C 的虚拟波形的相位差判定转子的方向。此外，电动机一发电机 ECU（MG ECU）根据规定时间内转子位置的变化量计算转速。转子旋转 180°时绕组

A、绕组 S 和绕组 C 的输出波形如图所示。

绕组A、绕组S和绕组C输出的波形

3.带转换器的逆变器总成

（1） 功用变频器总成安装在发动机舱内。

变频器总成位置变频器实物总成

变频器将 HV 蓄电池的高压直流电转换为三相交流电来驱动 MG1 和

MG2，功率晶体管由 HV ECU 控制。此外，变频器将用于电流控制（如输出电流或电压）的信息传输到 HVECU。变频器和MG1、MG2 一起，由与发动机冷却系统分离的专用散热器冷却。如果车辆发生碰撞，则安装在变频器内部的断路器检测到碰撞信号后关停系统。

变频器作用示意图

变频器总成中采用了增压转换器，用于将 HV 蓄电池 DC201. 6V 的额定电压提升到 DC 500V 后，变频器将直流电转换为交流电。MG1、

MG2 桥电路（每个包含 6 功率晶体管）和信号处理／保护功能处理器已集成在 IPM 中以提高车辆性能。变频器总成中的空调变频器为空调系统中的电动变频压缩机供电。将变频器散热器和发动机散热器 集成为一体，更加合理地利用了发动机舱内的空间。变频器总成结构如下图。

变频器总成结构1

变频器结构总成2

。

变频器结构总成3

变频器的电源供应如下图。

变频器电源供应

变频器系统如下图。

变频器系统

（2）增压转换器 增压转换器用来将 HV 蓄电池输出的额定电压（直流 201. 6V）升至最高电压（直流 500V）。增压后，逆变器将直流电转换为交流电。

增压转换器由带一对内置绝缘栅双极晶体管（IGBT）（可执行切换控制）的增压智能电源模块（增压 IPM）和起感应作用并能存储能量的电抗器组成。

增压转换器的系统图如图 。

增压转换器的系统总成

增压时，控制 IGBT1 处于 OFF 状态，IGBT2 用占空比控制将降压 IGBT2 在 ON 和 OFF 之间切换。当 IGBT2 处于 ON 时，电抗器通过 IGBT2 构成回路充电；当 IGBT2 处于 OFF 时，电抗器产生高的自感电压输给逆变器，通过逆变器内电容整形成 500V 的高压直流电。

逆变器将由 MGI 或 MG2 产生的用于对 HV 蓄电池充电的交流电转换为直流电（最高电压约为500V）。此时，控制 IGBT2 处于 OFF

状态，通过使用占空比控制 IGBT1 在 ON 和 OFF 之间切换，从而间歇性地中断由逆变器提供给电抗器的电力，在增压转换器电容的控制下转变为约 201.6V 的直流电。

（3）电动机一发电机 ECU（MG ECU）电动机一发电机 ECU（MG ECU）安装于带转换器的逆变器总成内。根据接收自混合动力车辆控制 ECU

的信号，MG ECU 通过将信号发送到逆变器和增压转换器的 IPM 来 对其进行控制，从而驱动 MG1 或 MG2，或使其发电。

MG ECU 将车辆控制所需信息（如逆变器输出电流、逆变器温度和任何故障信息）传输至混合动力车辆控制 ECU，并从混合动力车辆控制 ECU 接收控制电动机一发电机所需信息（如所需源动力和电机温度）。

（4）DC/DC 转换器 车辆的辅助设备，如车灯、音响系统、空调系统（除空调压缩机）和 ECU 等由 DC 12V 的供电系统供电。由于 THS-II 发电机输出额定电压为 DC201.6V，因此，需要转换器将这个电压降低到 DC12 V 来为备用蓄电池充电。这个转换器安装于变频器的下部。DC201.6V 电压经过 DC-DC 转换器内输入过滤、DC-AC 转换、变压器变压、整流二极管整流、滤波电路滤波后，向 DC12V 备用蓄电池充电。

DC/DC转换器的作用示意图

DC/DC转换器系统图

（5）空凋变频器 变频器总成中的空调变频器为空调系统中的电动变频压缩机供电。此变频器将 HV 蓄电池的额定电压从 DC201.6V 转换为 AC201.6V，来为空调系统中的压缩机供电。

空调变频器系统

4.冷却系统（用于变频器、MG1和MG2）

车辆采用了配备有电动机的水泵的 MG1 和 MG2 冷却系统，而且将其与发动机冷却系统分开。冷却系统的散热器集成在发动机散热器中。这样散热器的结构得到简化，空间也得到有效利用。

配备有水泵的MG1和MG2冷却系统

蓄电池总成

普锐斯采用密封镍氢（Ni-MH）混合动力蓄电池作为 HV 蓄电池。这种蓄电池具有高能、重量轻，配合 THS-II 系统使用时间较长等特 点。车辆正常工作时，由于 THS-II 系统通过充电／放电来保持 HV

蓄电池 SOC 为恒定数值，因此，车辆不依赖外部设备来充电。

HV蓄电池位置

HV 蓄 电 池、 蓄 电 池 ECU 和系统主继电器（SMR）集中于一个信号箱，位于后座的行李箱中，这样可更有效地使用车内空间。在信号箱中还包含一个检修塞，用于必要时切断电源。维修高压电路的任何部分时，切记将此塞拔下。充电／放电时，HV 蓄电池散发热量，为保护蓄电池的性能，蓄电池 ECU 控制冷却风扇工作，帮助散热。

THS-II 的 HV 蓄电池有 168 个单体电池，额定电压为

DC201.6V（1.2V x6 x28）。通过这些内部改进。蓄电池具有紧凑、重量轻的特点。THS-II 中，HV 蓄电池单体电池间为单点连接，而新车型中的蓄电池单体电池间为双点连接，这样蓄电内部电阻得以减少。

HV蓄电池总成结构1

HV蓄电池总成结构2

HV蓄电池总成机构3

HV蓄电池总成结构4

（1）HV 蓄电池模块 THS - Ⅱ中，HV 蓄电池单体电池间为单点连接，接点在单体电池上部，而新车型中的蓄电池单体电池为双点连接，新增的接点在单体电池下部，这样蓄电池的内部电阻得以降低。

HV蓄电池控制电路1

HV蓄电池控制电路2

（2）检修塞 在检查或维修前拆下检修塞，切断 HV 蓄电池中部的高压电路，可以保证维修期间人员的安全。检修塞总成包括互锁的导线开关。将卡框翻起，关闭导线开关，进而切断 SMR。但是，为安全考虑，在拔下检修塞前一定要关闭点火开关。高压电路的主熔丝位于检修塞总成的内部。

检修塞检修塞

检修塞的安装过程如下图 。第一步，将检修塞插入到正确位置与内部电路相接。第二步，旋转拉杆 90°。第三步，向下推 检修拉杆到锁止位置，安装完成。

检修塞安装过程图

维修提示：维修后应在检修塞连接后再起动车辆，否则，会损坏蓄电池 ECU。

(3) HV 蓄电池冷却系统重复充电／放电时，HV 蓄电池会产生热量，为确保其工作正常，车辆为 HV 蓄电池配备了专用的冷却系统。行李箱右侧的冷却风扇可以通过后排座椅右侧的进气口吸入车内空气。此后，从蓄电池顶部右侧进入的空气从上到下流经蓄电池模块并将其加以冷却。然后，空气流经排气管和车内，最终排到车外。

HV需电池冷却系统组成

蓄电池 ECU 控制冷却风扇的工作。蓄电池ECU 根据 HV 蓄电池内部三个蓄电池温度传感器和进气温度传感器给出的信号将 HV 蓄电池温度控制在合适的范围。

HV蓄电池系统工作原理

6.加速踏板位置感器

丰田混合动力系统Ⅱ（THS-II）使用非接触型加速踏板位置传感器。该传感器使用安装在加速踏板总成上的霍尔集成电路。

非接触型加速踏板位置传感器的结构

安装在加速踏板臂上的磁轭根据施加在加速踏板上的作用力围绕霍尔集成电路旋转。霍尔集成电路将此时产生的磁通量变化转换为电信号，并将其输出至混合动力车辆控制 ECU。

霍尔集成电路包含主信号电路和副信号电路。它将踩下加速踏板的角度转换为具有不同特性的两个电信号，并将其输出至混合动力车辆控制 ECU。

加速踏板位置传感器的连接电路及其输出信号特征曲线

7.电源电缆

电源电缆将变频器与 HV 蓄电池、MG1、MG2 以及空调压缩机等部件相连，传输高电压、高电流。电源电缆一端接在行李箱中 HV 蓄电池的左前插接器上，而另一端从后排座椅下经过，过地板沿着地板下加强件一直连接到发动机室中的变频器。这种屏蔽电缆可减少电磁干涉。

备用蓄电池的 DC12V（+）配线排布与上述电缆相同。

高压配线线束与其插接器用红色标示，以与普通低压配线相区别。

电源电缆

三、THS-II工作状态和原理工作过程

1.工作状态

THS- Ⅱ（第二代丰田混合动力系统）使用发动机和电动机（MG2）提供的两种动力，并使用 MG1 作为发电 机。系统根据各种车辆行驶状况优化组合这两种动力。根据行驶条件的不同，汽车在稳定运行过程中，混合动力系统可能处于不同的工作状态，以最大限度地适应车辆的行驶状况。

（1）HV 蓄电池向电动机（MG2）供电，以驱动车辆。

HV蓄电池向MG2供电驱动车轮

（2）发动机通过行星齿轮机构驱动车辆时，发电机（MG1）由发动机通过行星齿轮机构带动旋转，为电动机（MG2）提供电能。

MG1为MG2提供电能驱动车轮

（3）发电机（MG1）由发动机通过行星齿轮机构带动旋转，为 HV 蓄电池充电。

发动机向HV蓄电池充电

（4）车辆减速时，车轮的动能被回收并转化为电能，HV 蓄电池再次充电（图如图 5-1-41 所示）。 HV ECU 根据车辆行驶状况在（1）、（2）、（3）、（1）+（2）+（3）或（4）工作模式间转换。

但是，HV 蓄电池的 SOC（蓄电池充电状态）较低时，发动机带动发电机（MG1）为 HV 蓄电池充电。

减速时动能回收

2.工作原理

（1）准备启动状态

车辆处于“P”档时，驾驶员按下“POWER”开关，“READY”指示灯打开，HV ECU 检测水温、SOC、蓄电池温度和电载荷状态，如果

HV ECU 检测水温、SOC、蓄电池温度和电载荷状态均满足要求， MG1

和 MG2 均不工作，发动机也不会运转。

启动发动机：仪表盘上的“READY”指示灯亮、车辆处于“P”或者倒挡时，如果 HV ECU 监视到其中的任何项目不满足条件，HV ECU

启动发电机（MG1），从而启动发动机。

运行期间，为防止发电机（MG1）的太阳齿轮的反作用力转动电动机（MG2）的环齿轮并驱动车轮，电动机（MG2）接收电流，施加制动，这个功能叫作“反作用控制”。

太阳齿轮变频器蓄电池主动从动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

在随后的状态中，运转中的发动机驱动发电机（MG1），为 HV 蓄电池充电。

太阳齿轮变频器蓄电池主动从动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

（2）起步工况

电动机（MG2）驱动车辆起步后，车辆仅由电动机（MG2）驱动。这时，发动机保持停止状态，发电机（MG1）以反方向旋转而不发电。

太阳齿轮(MG1)主动MG1变频器HV蓄电池支架（发动机）发动机行星齿轮组MG2环齿轮(MG2)车轮

启动发动机：在只有电动机（MG2）工作时，如果增加所需驱动转矩，发电机（MG1）将被启动，进而启动发动机。同样，如果 HV ECU

监视的任何项目如 SOC、蓄电池温度、水温和电载荷状态与规定值有偏差，发电机（MG1）将被启动，进而启动发动机。

太阳齿轮变频器蓄电池主动从动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

在随后的状态中，已经启动的发动机将使发电机（MG1）为 HV 蓄电池充电。如果需要增加所需驱动转矩，发动机将启动发电机（MG1）并转变为“发动机微加速”模式。

太阳齿轮变频器蓄电池主动从动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

（3）发动机微加速工况

发动机微加速时，发动机的动力由行星齿轮组分配。其中—部分动力直接输 出，剩余动力用于发电机（MG1）发电，通过变频器输出，电力输送到电动机（MG2），用于输出动力。

太阳齿轮变频器蓄电池主动从动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

（4）低载荷巡航工况

车辆以低载荷巡航时，发动机的动力由行星齿轮分配。其中一部分动力直接输出，剩余动力用于发电机（MG1）发电，通过变频器传输，电力输送到电动机（MG2）用于输出动力。

太阳齿轮变频器蓄电池主动从动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

（5）节气门全开加速工况

车辆从低载荷巡航转换为节气门全开加速模式时，系统将在保证电动机 （MG2）动力的基础上，增加 HV 蓄电池的电动力。

太阳齿轮变频器蓄电池主动从动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

（6）减速工况

①“D”挡减速。车辆以“D”挡减速行驶时，发动机停止工作。这时，车轮驱动电动机（MG2），使电动机（MG2）作为发电机运行，为 HV 蓄电池充电。

太阳齿轮变频器蓄电池车轮驱动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮车辆从较高速度开始减速时，发动机以预定速度继续工作，保护行星齿轮机构。

②“B”挡减速行驶。车辆以“B”挡减速行驶时，车轮驱动电动机（MG2），使电动机（MG2）作为发电机工作，为 HV 蓄电池充电，并为发电机（MG1）供电。这样，MG1 保持发动机转速并施加发动机制动。 这时，发动机燃油供给被切断。

（7）倒车工况

①车辆倒车：仅电动机（MG2）为车辆提供动力。这时，电动机（MG2）反向旋转，发动机不工作，发电机（MG1）正向旋转但不发电。

太阳齿轮变频器蓄电池主动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

②启动发动机：如果 HV ECU 监视的任何项目如 SOC、蓄电池温度、水温和电载荷状况与规定值有偏差，发电机（MG1）将发动机启动。

太阳齿轮变频器蓄电池主动从动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

在随后的状态中 , 已经启动的发动机驱动发电机（MG1），为 HV 蓄电池充电。

太阳齿轮变频器蓄电池主动支架（发动机）发动机行星齿轮组环齿轮车轮

（8）EV 模式

通过操作 EV（电动机行驶）模式开关，可使车辆进入 EV 模式。在此种模式下，车辆将仅由 MG2 驱动。可减少深夜行车、停车时的噪音和在车库中的短时间减少排放。

在下列条件下，EV 模式的取消：

?按动 EV 模式开关

? HV 蓄电池的充电状态下降（三格以下）

? HV 电池的温度超出范围（0 度以下，45 度以上）

?发动机预热期间

?车速超出了规定值（55KM/H）

?加速踏板的角度超出了规定值

ECU控制

HV ECU 根据加速踏板位置传感器发出的信号检测加速踏板上所施加力的大小；HVECU 收到 MG1 和 MG2 中转速传感器（解角传感器）发出的车速信号，并根据档位传感器的信号检测档位。根据这些信息，HV ECU 确定车辆的行驶状态，对 MG1、MG2 和发动机的动力进行最优控制。

此外，HV ECU 对动力的转矩和输出进行最优控制，以实现低油耗和更清洁的排放目标。

动力计算流程图

（1）系统监视控制 蓄电池 ECU 始终监视 HV 蓄电池的 SOC（充电状态），并将 SOC 发送到 HV ECU。SOC 过低时，HV ECU 提高发动机的功率输出以驱动 MG1 为 HV 蓄电池充电。发动机停止时，MG1 工作起动发动机，然后，发动机驱动 MG1 为 HV 蓄电池充电。

如果 SOC 较低或 HV 蓄电池、MG1、MG2 的温度高于规定值，则

HV ECU 限制输出到驱动轮上动力的大小，直到它恢复到额定值。内置于 MG2 中的温度传感器直接检侧 MG2 的温度。HV ECU 计算 MG1

的温度。

（2）关闭控制 一般来说，车辆处于 N 位时，MG1 和 MG2 被关闭。这是由于 MG2 通过机械机构与前轮相连，所以必须电动停止 MG1 和

MG2 来切断动力。

行驶时，如果制动踏板被踩下并且某个车轮锁止，则带 EBD 的

ABS 起动工作。而后，系统请求 MG2 输出低转矩为重新驱动车轮提供辅助动力。这时，即使车辆处于 N 位，系统也会取消关闭功能使车轮转动。车轮重新旋转后，系统恢复关闭功能。

车辆以 D 位或 B 位行驶，制动踏板被踩下时，再生制动开始工作。这时，驾驶人换档至 N 位时，在再生制动请求转矩减少的同时，制动液压增大以避免制动黏滞。在这以后，系统实施关闭功能。

MG1、MG2 以比规定值更高的转速工作时，关闭功能取消。

（3）上坡辅助控制 车辆在陡坡上松开制动而起动时，上坡辅助控制可以防止车辆下滑。由于电机具有高灵敏度的转速传感器，它可以感应坡度和车辆下降角度，增大电机的转矩以确保安全。如果施加了上坡辅助控制，则会施加制动到车辆后轮，防止车辆向坡下滑。这时，HV ECU 制动防滑控制 ECU 发送后制动起动信号。

（4）电机牵引力控制 车辆在光滑路面上行驶时，如果驱动轮打滑，MG2（与车轮直接相连）会旋转过快，引起相关的行星齿轮组转速增大。这种状态可对支撑行星齿轮组中部件的咬合部件等部位造成损害。 某些时候，还可使 MG1 产生过量电能。因此，如果转速传感器信号表明转速发生突然变化，HV ECU 确定 MG2 转速过大并实施增加制动力以抑制转速，保护行星齿轮组。

此外，如果只有一个驱动轮旋转过快，HV ECU 通过左右车轮的转速传感器监视它们的速度差， HV ECU 将指令发送到制动防滑控制

ECU 以对转速过快的车轮施加制动。

这些控制方法可以起到与制动控制系统中的防滑控制（TRC）同样的作用。

（5）雪地起步时驱动轮转速状态控制 如下图所示，如果驱动轮抓地力正常，那么 MG2（驱动轮）转速的变化很小，在它们和发动机之间的速度差很小，从而达到平衡，这样行星齿轮组的相对转速差很小。

如果驱动轮失去牵引力，MG2（驱动轮）的转速会有很大的变化。 在这种情况下，由于转速变化量较小的发动机无法驱动 MG2 转动，相关的整个行星齿轮组的转速增大。

HV ECU 根据 MG2 提供的转速传感器信号监视转速突变来计算驱动轮的打滑量，HVECU 根据计算的打滑量通过抑制 MG2 的旋转来控制制动力。

（6）系统主继电器（SMR）控制 SMR 是在接收到 HV ECU 发出的指令后连接或断开高压电路电源的继电器。共三个继电器，负极侧有一个，正极侧有两个，它们一起确保系统工作正常。

SMR控制原理

①电源打开。电路连接时，SMR1 和 SMR3 工作；而后，SMR2 工作、