雷克萨斯NX300h混合动力控制系统详解

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    发表于:03月03日 22:47  浏览量: 400  来源: 未知
摘要:混合动力车辆控制 ECU 根据此信息判定车辆的运行状况,并对 MG1、MG2、MGR* 和发动机的原动力进行最佳控制。以实现更低的燃油消耗和更清洁的废气排放。


一、主要零部件的功能

零部件功能
2AR-FXE 发动机2AR-FXE 发动机采用高膨胀比阿特金森循环且兼容混合动力系统,其会产生用于驾驶的驱动力和用于发电的能量。
P314 混合动力传动桥(混合动力车辆传动桥总成)1 号电动机发电机 (MG1)

·

由发动机驱动并产生高压电,以驱动 MG2、MGR*1 和/或为 HV 蓄电池充电。同时,MG1 还可作为起动机以起动发动机。

·

运转从而使动力分配行星齿轮机构的传动比能够与车辆的行驶状态最佳匹配。


2 号电动机发电机 (MG2)

·

由 MG1 和/或 HV 蓄电池的电能驱动,并产生前轮原动力。

·

制动期间或未踩下加速踏板时,产生电能对 HV 蓄电池(再生制动)充电。


复合齿轮装置动力分配行星齿轮合理分配发动机原动力以直接驱动车辆及 MG1。
电动机减速行星齿轮根据行星齿轮的特性降低 MG2 的转速,以增大扭矩。
转角传感器(解析器)将有关 MG1 和 MG2 转速和方向的信息发送至 MG ECU。
温度传感器测量 MG1 和 MG2 的温度。
机械机油泵由发动机驱动并润滑行星齿轮。
Q211 后驱动单元(带传动桥的后牵引电动机总成)*1后电动机发电机 (MGR)由 MG1 和/或 HV 蓄电池的电能驱动,产生后轮原动力。
转角传感器(解析器)将 MGR 的转速和方向发送至 MG ECU。
温度传感器测量 MGR 的温度。
带转换器的逆变器总成电动机发电机 ECU (MG ECU)根据从混合动力车辆控制 ECU 接收到的信号控制增压转换器和逆变器,从而将 MG1、MG2 或 MGR*1 用作发电机或电动机。
增压转换器将 HV 蓄电池的电压从直流 244.8 V 增压至最高直流 650 V,反之亦然(从直流 650 V 降至直流 244.8 V)。
逆变器将高压直流(HV 蓄电池)转换为交流(MG1、MG2 和 MGR*1),反之亦然(将交流转换为直流)。
混合动力车辆变矩器总成将 HV 蓄电池电压从直流 244.8 V 降至约为直流 14 V,以为车身电气零部件供电并为辅助蓄电池再充电。
逆变器电流传感器测量 MG1、MG2 和 MGR*1 的电流。
逆变器温度传感器测量增压转换器和MG1、MG2 和 MGR*1 的 IPM 以及逆变器冷却液的温度。
大气压力传感器检测大气压力。
HV 蓄电池总成HV 蓄电池

·

根据车辆的驾驶条件,向 MG1、MG2、MGR*1 和带电动机的压缩机总成供电。

·

根据 HV 蓄电池的充电状态 (SOC) 和车辆的行驶状态,由 MG1 和 MG2 充电。

·

公称(近似)电压为直流 244.8 V(实际电压将随各种条件而改变,如温度、充电或放电)。


维修塞把手拆下该维修塞时,切断 HV 蓄电池的高压电路以检查或保养车辆。
蓄电池电压传感器

·

监控蓄电池冷却鼓风机总成频率和 HV 蓄电池的状况,如电压、温度和电流,并将此信息传输至混合动力车辆控制 ECU。

·

监视高压系统的电气绝缘故障。


混合动力蓄电池接线盒总成系统主继电器连接和断开 HV 蓄电池和带转换器的逆变器总成之间的高压电路。混合动力车辆控制 ECU 通过适时接通或断开 SMR 来对其进行控制。
HV 蓄电池电流传感器测量 HV 蓄电池的电流。
HV 蓄电池温度传感器检测 HV 蓄电池零件内的温度和来自蓄电池冷却鼓风机总成的进气温度。
蓄电池冷却鼓风机总成在混合动力车辆控制 ECU 的控制下工作以冷却 HV 蓄电池。
辅助蓄电池电源开关置于 ON (ACC) 或 ON (IG) 位置时,辅助蓄电池向电气设备和 ECU 供电。
辅助蓄电池温度传感器(热敏电阻总成)测量辅助蓄电池的温度以对其进行保护。
逆变器散热器冷却逆变器冷却液
带电动机的逆变器水泵总成混合动力车辆控制 ECU 根据逆变器冷却液温度分 3 级进行控制,以冷却逆变器冷却液。
互锁开关

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逆变器上盖

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连接器盖总成

·

混合动力逆变器连接器总成

·

维修塞把手


确认已安装逆变器上盖、连接器盖总成、混合动力逆变器连接器总成和维修塞把手。
电源电缆将 HV 蓄电池连接至带转换器的逆变器总成,将带转换器的逆变器总成连接至 MG1、MG2 和 MGR*1,将带转换器的逆变器总成连接至带电动机的压缩机总成。
带电动机的压缩机总成以空调放大器总成计算的转速驱动,接收来自混合动力车辆控制 ECU 的驱动请求,并吸入、压缩和排放制冷剂。
加热器水泵(加热器附件总成)在怠速停止控制期间,根据来自空调放大器总成的信号通过混合动力车辆控制 ECU 控制,并循环冷却液以确保加热器热源的稳定性。
转速传感器检测 4 个车轮的车轮转速。
换档杆位置传感器将换档杆位置转换为电信号并将信号输出至混合动力车辆控制 ECU。
转向传感器检测方向盘的方向和角度。
加速踏板传感器总成将加速踏板位置转换为电信号并将信号输出至混合动力车辆控制 ECU。
制动踏板行程传感器总成直接检测驾驶员踩下制动踏板的行程长度。
刹车灯开关总成检测制动踏板踩踏信号。
集成控制面板总成EV 模式开关驾驶员操作时,将 EV 模式开关信号输出至混合动力车辆控制 ECU。
行驶模式选择

·

驾驶员操作时,通过 ECM 将正常或运动模式信号输出至混合动力车辆控制 ECU。

·

驾驶员操作时,通过空调放大器总成将环保模式信号输出至混合动力车辆控制 ECU。


变速器控制开关

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检测到换档杆置于 S 位置。

·

换档杆置于 S 时,检测驾驶员的加档和减档操作。


换档拨板装置(变速器换档开关总成)检测驾驶员执行的加档和减档操作。
巡航控制主开关打开和关闭巡航控制系统和动态雷达巡航控制系统,并执行各种操作,包括车速设定、加速、减速和控制取消。
混合动力车辆控制 ECU

·

对混合动力系统进行综合控制。包括电动无级变速器和 HV 蓄电池。

·

接收来自各种传感器和 ECU(ECM、蓄电池电压传感器、MG ECU 和防滑控制 ECU)的信息,根据此信息计算所需扭矩和输出功率并将计算结果发送至 ECM、MG ECU 和防滑控制 ECU。

·

监视 HV 蓄电池的 SOC。

·

控制混合动力车辆变矩器总成。

·

控制带电动机的逆变器水泵总成。

·

控制蓄电池冷却鼓风机总成。


ECM

·

根据接收混合动力车辆控制 ECU 的目标发动机转速和所需发动机原动力控制发动机。

·

将发动机的工作情况信号传输至混合动力车辆控制 ECU。


防滑控制 ECU

·

在制动期间,计算所需的再生制动力,并将其传输至混合动力车辆控制 ECU。

·

在 TRC 或 VSC 工作期间,计算所需的原动力,并将其传输至混合动力车辆控制 ECU。


空调放大器总成将各种空调状态信号传输至混合动力车辆控制 ECU。
空气囊 ECU 总成

·

在碰撞期间,将空气囊展开信号传输至混合动力车辆控制 ECU。

·

检测车辆的纵向和横向加速度。

·

检测车辆的横摆率。


前向识别摄像机*2将有关动态雷达巡航控制系统工作情况的信息发送至混合动力车辆控制 ECU。
收音机总成在多功能显示屏内的能量监视器上显示混合动力系统的输出情况和混合动力蓄电池的充电情况。
组合仪表总成混合动力系统指示仪指示混合动力系统的输出情况和混合动力蓄电池的充电情况,以告知驾驶员。
READY 指示灯告知驾驶员车辆可以行驶。
EV 行驶指示灯告知驾驶员已进入 EV 行驶模式。
MIL发动机控制系统存在故障时点亮。
主警告灯本文中,该警告灯的主要功能是告知驾驶员混合动力系统有故障或在 HV 蓄电池的 SOC 过低时通知驾驶员。警告灯点亮,同时警告蜂鸣器鸣响。
多信息显示屏

·

显示档位

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显示换档范围。

·

显示能量监视器。

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显示 EV 模式。

·

显示行驶模式。

·

出现故障时显示信息以告知驾驶员。

·

显示系统状态和将要执行的相应操作。 

注解说明:

*1:全轮驱动车型 

*2:带动态雷达巡航控制系统的车型 


二、工作条件

1、混合动力系统激活(READY-ON 状态) 

1.1 踩下制动踏板时按下电源开关,可激活混合动力系统。此时,READY 指示灯一直闪烁直至完成系统检查。READY 指示灯点亮时,混合动力系统启动且车辆可以行驶。 

1.2 即使驾驶员将电源开关置于 ON (READY) 位置,混合动力车辆控制 ECU 有时也无法起动发动机。发动机仅在如发动机冷却液温度、SOC、HV 蓄电池温度和电气负载需要起动发动机时等条件下起动。 

1.3 行驶后,如果驾驶员停止车辆并将换档杆置于 P,则混合动力车辆控制 ECU 将允许发动机继续运转。发动机将在 SOC、HV 蓄电池温度和电气负载状态达到规定值后停止。 

注意:

驾驶过程中不得不停止混合动力系统时,按住电源开关约 2 秒或更长时间或连续按下电源开关 3 次或更多次可强行停止该系统。此时,电源将切换至 ON (ACC)。 


2、EV 模式 

2.1满足下表中的以下条件时,通过使用 EV 模式开关进入 EV 模式。 

模式条件
EV 模式

混合动力系统温度不高。外界空气温度高时或车辆上坡行驶或以高速行驶后,混合动力系统温度将会升高。

混合动力系统温度不低。外界温度低时,车辆停止运行很长时间后混合动力系统温度会降低。

HV 蓄电池的充电状态 (SOC) 约为 50% 或更高。

车速约为 55 km/h (34 mph) 或更低(发动机冷却液温度为 40°C (104°F) 或更高)。

加速踏板踩下量为特定值或更低。

除霜器关闭。

巡航控制系统未工作。 

提示:

如果在将电源开关置于 ON 位置到发动机起动之间操作 EV 模式开关(约 10 秒),将首先显示 EV 模式显示。 


2.2 如果不满足任一条件并选择 EV 模式开关,则将在多信息显示屏上显示信息以告知驾驶员尝试进入 EV 模式遭到拒绝且无法进入 EV 模式。 

2.3 EV 模式自动取消时,将显示信息以指示已取消 EV 模式。 


3、环保模式 

3.1 通过使用行驶模式选择进入 ECO 模式。 

3.2 通过混合动力车辆控制 ECU 记录 ECO 模式设定。将电源开关置于 OFF 时,此设定不会重置。 

3.3 将行驶模式选择切换至除 ECO 模式外的任一模式时,将取消 ECO 模式。 


4、检查模式 

通过使用 Global TechStream (GTS) 或加速踏板进入检查模式。有关详情,请参阅《修理手册》。 


5、检测绝缘电阻减小 

5.1 泄漏检测电路内置于蓄电池电压传感器。泄漏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。 

5.2 如果绝缘电阻减小到规定值以下,则将存储诊断故障码 (DTC),且通过多信息显示屏告知驾驶员出现异常情况。 

5.3 泄漏检测电路有一个交流源,它会使少量的交流流入高压电路(正极和负极)。 

5.4 交流电流向如下图所示。交流流经检测电阻器、电容器和车身搭铁。 

5.5 车辆绝缘电阻越小,检测电阻器的电压越低且交流波的波幅越低。根据交流波的波幅,检测绝缘电阻值(检测仪数据名称:短波最高值)。 


三、系统控制 

混合动力系统的电子控制

控制概要
混合动力车辆控制

·混合动力车辆控制 ECU 根据换档杆位置传感器、加速踏板踩下的角度和车速计算目标原动力。混合动力车辆控制 ECU 执行控制,将 MG1、MG2、MGR*1 和发动机进行最佳组合,以产生目标原动力。

混合动力车辆控制 ECU 根据目标原动力计算发动机原动力,而目标原动力是根据驾驶员的需要和车辆状况计算的。为产生此原动力,混合动力车辆控制 ECU 将信号传输至 ECM。

混合动力车辆控制 ECU 监视 HV 蓄电池和蓄电池冷却鼓风机总成的状态以利用反馈来执行控制,从而将 HV 蓄电池保持在预定温度。


系统监视控制混合动力车辆控制 ECU 监视 HV 蓄电池的充电状态 (SOC) 及 HV 蓄电池、MG1、MG2 和 MGR*1 的温度,以对这些项目进行最佳控制。
切断控制换档杆置于 N 时,混合动力车辆控制 ECU 执行切断控制以停止驱动 MG1、MG2 和 MGR*1。
系统主继电器 (SMR) 控制为确保能够可靠地连接和断开高压电路,混合动力车辆控制 ECU 控制 3 个系统主继电器 (SMR) 以连接和断开来自 HV 蓄电池的高压电路。混合动力车辆控制 ECU 还可利用 SMR 的工作正时监视继电器触点的工作情况。
充电状态 (SOC) 控制

·

混合动力车辆控制 ECU 通过估算 HV 蓄电池的充电和放电安培数计算 SOC。

·

混合动力车辆控制 ECU 根据计算出的 SOC 持续执行充电/放电控制,以将 SOC 保持在目标范围内。


逆变器冷却液冷却控制为了冷却带转换器的逆变器总成、MG1 和 MG2,混合动力车辆控制 ECU 根据来自逆变器冷却液温度传感器的信号调节带电动机的逆变器水泵总成。
HV 蓄电池冷却控制为了将 HV 蓄电池温度保持在最佳水平,混合动力车辆控制 ECU 根据来自 HV 蓄电池温度传感器的信号调节蓄电池冷却鼓风机总成。
辅助蓄电池充电控制混合动力车辆控制 ECU 使用辅助蓄电池温度传感器(热敏电阻总成)监视辅助蓄电池的温度。混合动力车辆控制 ECU 根据来自辅助蓄电池的温度信息执行充电控制。
ECM 控制ECM 接收从混合动力车辆控制 ECU 发出的目标发动机转速和所需的发动机原动力,并控制智能电子节气门控制系统 (ETCS-i)、燃油喷射量、点火正时和智能可变气门正时 (VVT-i) 系统。
电动机发电机主控制

由发动机驱动的 MG1 产生高电压(交流),以使 MG2 和 MGR*1 运行并通过逆变器为 HV 蓄电池充电。同时,MG1 还可作为起动机以起动发动机。

MG2 由 MG1 和/或 HV 蓄电池的电能驱动,产生前轮原动力。

MGR 由 MG1 和/或 HV 蓄电池的电能驱动,产生后轮原动力。*1

制动期间或未踩下加速踏板时,MG2 发电已对 HV 蓄电池进行充电(再生制动控制)。

转角传感器检测 MG1、MG2 和 MGR*1 的转速和位置,以供混合动力车辆控制 ECU 使用。转角传感器信号通过电动机发电机 ECU (MG ECU) 传输至混合动力车辆控制 ECU。

安装于 MG1、MG2 和 MGR*1 的温度传感器检测温度,以供混合动力车辆控制 ECU 使用。


增压转换器控制

根据混合动力车辆控制 ECU 通过 MG ECU 提供的信号,增压转换器将 HV 蓄电池的公称电压直流 244.8 V 升至最高电压直流 650 V。

逆变器将 MG1 或 MG2 产生的交流转换为直流。根据混合动力车辆控制 ECU 通过 MG ECU 提供的信号,增压转换器将产生的电压从最高 650 V 降至直流约 244.8 V,以用于 HV 蓄电池。


逆变器控制

根据混合动力车辆控制 ECU 通过 MG ECU 提供的信号,逆变器将来自 HV 蓄电池的直流转换为交流供给 MG1、MG2 和 MGR*1,反之亦然。此外,逆变器用于将电能从 MG1 传送至 MG2。

混合动力车辆控制 ECU 通过 MG ECU 将信号发送至逆变器内智能功率模块 (IPM) 的功率晶体管,以在 MG1、MG2 和 MGR*1 的 U、V 和 W 相之间进行切换,从而驱动 MG1、MG2 和 MGR*1。

如果通过 MG ECU 接收到来自逆变器的过热、过电流或电压异常信号,则混合动力车辆控制 ECU 会切断逆变器。


混合动力车辆变矩器总成控制

·

将电压从直流 244.8 V(公称)降至直流 14 V(公称),以为车身电气零部件供电并为辅助蓄电池再充电(直流 12 V)。

·

该转换器使辅助蓄电池保持在恒定电压。


电动四轮驱动系统控制*1电动四轮驱动系统控制使用其内置全轮驱动控制,根据混合动力车辆控制 ECU 发送的来自各传感器的各种信号,计算前轮和后轮的扭矩分配比。
蓄电池电压传感器控制蓄电池电压传感器监视高压电气系统的绝缘情况以确认是否漏电。此外,传感器还将蓄电池冷却鼓风机总成的反馈信号和 HV 蓄电池的状态(混合动力车辆控制 ECU 需要通过这些来执行 SOC 控制和 HV 蓄电池冷却控制)转换为数字信号,并将信号传输至混合动力车辆控制 ECU。
换档控制混合动力车辆控制 ECU 根据换档杆位置传感器和变速器控制开关提供的信号检测档位(P、R、N、D 或 S),并控制 MG1、MG2、MGR*1 和发动机以与所选档位匹配。
防滑控制 ECU 控制再生制动协同控制制动期间,防滑控制 ECU 计算所需的再生制动力,并将信号传输至混合动力车辆控制 ECU。混合动力车辆控制 ECU 接收到此信号后,将实际再生制动控制值传输至防滑控制 ECU。防滑控制 ECU 根据此结果计算并执行所需的液压制动力。
TRC/VSC 协同控制TRC 或 VSC 工作时,防滑控制 ECU 将请求传输至混合动力车辆控制 ECU 以限制原动力。混合动力车辆控制 ECU 根据当前行驶状态控制发动机、MG1、MG2 和 MGR*1 以限制原动力。
碰撞时的控制在碰撞期间,如果混合动力车辆控制 ECU 接收到来自空气囊 ECU 总成的空气囊展开信号,则其将关闭 SMR 以切断 HV 蓄电池提供给混合动力系统的高压电源。
巡航控制系统操作控制*2混合动力车辆控制 ECU 内的巡航控制 ECU 接收到巡航控制主开关信号时,将调节混合动力系统输出功率以达到驾驶员所要求的目标车速。
动态雷达巡航控制系统操作控制*3接收到来自前向识别摄像机的原动力请求信号后,混合动力车辆控制 ECU 将优化发动机、MG2 和 MGR*1 的原动力,从而达到目标车速。
EV 模式控制驾驶员手动操作 EV 模式开关时,如果满足所需条件,则混合动力车辆控制 ECU 仅使用 MG2 运行车辆。
行驶模式选择控制根据下列行驶模式:NORMAL、ECO、SPORT*4 和 SPORT S/S+*5 模式,对 MG1、MG2、MGR*1 和发动机输出功率进行最佳控制。
指示灯和警告灯控制点亮和闪烁警告灯或在多信息显示屏上显示信息以告知驾驶员车辆状况或系统故障。
制动优先系统同时踩下加速踏板和制动踏板时,驱动转矩受到限制。(有关激活条件和检查方法,请参阅《修理手册》。)
行车起步辅助控制系统即使驾驶员操作时非常慌乱并进行了异常的加速踏板和换档操作,也会对车速和加速度加以限制,从而提高驾驶员的安全感。 

注释:

*1:全轮驱动车型 

*2:带巡航控制系统的车型 

*3:带动态雷达巡航控制系统的车型 

*4:不带 AVS 的车型 

*5:带 AVS 的车型 


1、混合动力车辆控制 

1.1 混合动力车辆控制 ECU 使用来自加速踏板位置传感器的信号检测踩下加速踏板的量。混合动力车辆控制 ECU 接收来自 MG2 转角传感器的车速信号,并检测来自换档杆位置传感器的档位信号。混合动力车辆控制 ECU 根据此信息判定车辆的运行状况,并对 MG1、MG2、MGR* 和发动机的原动力进行最佳控制。此外,混合动力车辆控制 ECU 对 MG1、MG2、MGR* 和发动机的输出功率和扭矩进行最佳控制,以实现更低的燃油消耗和更清洁的废气排放。 

1.2 混合动力车辆控制 ECU 根据计算出的目标原动力以及 HV 蓄电池的充电状态 (SOC) 和温度计算发动机原动力。从目标原动力中减去发动机原动力所得的值即为 MG2 和 MGR* 原动力。 

1.3 ECM 根据混合动力车辆控制 ECU 发送的信号适当地执行 ETCS-i 控制、燃油喷射量控制、点火正时控制和 VVT-i 系统控制,以达到所需的发动机原动力。此外,混合动力车辆控制 ECU 对 MG1、MG2 和 MGR* 进行适当操作,以达到所需的 MG2 和 MGR* 原动力。 

1.4*:全轮驱动车型 

2、系统监视控制 

2.1 混合动力车辆控制 ECU 持续监视 HV 蓄电池的充电状态 (SOC)。SOC 过低时,混合动力车辆控制 ECU 提高发动机的输出功率来操作 MG1 以对 HV 蓄电池充电。发动机停止时,MG1 工作以起动发动机。然后,发动机运行 MG1 以为 HV 蓄电池充电。 

2.2 如果 SOC 低或 HV 蓄电池、MG1、MG2 或 MGR* 的温度高于规定值,则混合动力车辆控制 ECU 限制提供给驱动轮的原动力大小,直至异常项目的值恢复正常。 

*:全轮驱动车型 


3、切断控制 

3.1 通常,换档杆置于 N 时,会切断 MG1 和 MG2。为了停止提供原动力,需要停止驱动 MG1 和 MG2,这是因为 MG2 与前轮机械相连。同时也会切断 MGR。* 

3.2 驾驶过程中,如果踩下制动踏板且某一车轮锁止,则激活 ABS 功能。随后,MG2 或 MGR* 请求低扭矩以提供辅助动力,从而再次转动车轮。此时,即使换档杆置于 N 位置,切断功能也会取消以使车轮转动。车轮重新开始转动后,系统恢复切断功能。 

3.3 换档杆置于 D 或 S 位置的情况下驾驶车辆并踩下制动踏板时,发生再生制动。此时,如果驾驶员将换档杆移至 N 位置,在再生制动请求转矩逐渐减小的同时,制动液压增大以避免产生制动粘滞。然后系统执行切断功能。 

3.4 MG1、MG2 和 MGR* 的速度超过规定阈值时,切断功能取消。 

*:全轮驱动车型 


4、系统主继电器 (SMR) 控制 

4.1 接收到来自混合动力车辆控制 ECU 的指令后,系统主继电器 (SMR) 连接或断开高压电路的电源。 

4.2 混合动力车辆控制 ECU 接通 SMRB,然后接通 SMRP。混合动力车辆控制 ECU 接通 SMRG 后,将断开 SMRP。由于受控电流以这种方式首先经过电阻器,从而保护了电路中的触点,避免其因浪涌电流而受损。 

4.3 首先,混合动力车辆控制 ECU 断开 SMRG。ECU 判定 SMRG 的触点是否烧结后,断开 SMRB。然后,混合动力车辆控制 ECU 接通 SMRP 以判定 SMRB 的触点是否卡滞。接着,ECU 断开 SMRP。 

4.4 如果混合动力车辆控制 ECU 检测到触点卡滞,则将点亮主警告灯,在多信息显示屏上显示“CHECK HYBRID SYSTEM”(检查混合动力系统),并将诊断故障码 (DTC) 存储在存储器中。 


5、充电状态 (SOC) 控制 

5.1 混合动力车辆控制 ECU 通过估算 HV 蓄电池的充电和放电安培数计算其充电状态 (SOC),以控制 SOC。这使混合动力系统根据蓄电池内存储的电能作出控制决定。 

5.2 车辆行驶过程中,HV 蓄电池反复进行充电/放电循环,因为加速过程中 MG2 或 MGR* 对其放电,减速过程中再生制动为其充电。混合动力车辆控制 ECU 根据电流传感器检测的 HV 蓄电池充电量/放电量计算 SOC。混合动力车辆控制 ECU 根据计算出的 SOC 值持续执行充电/放电控制,以将 SOC 保持在目标范围内。 

*:全轮驱动车型 

6、逆变器冷却液冷却控制 

6.1 混合动力车辆控制 ECU 接收来自逆变器冷却液温度传感器的信号。然后,混合动力车辆控制 ECU 使用占空比控制以 3 个级别驱动带电动机的逆变器水泵总成,以冷却逆变器冷却液。 

6.2 逆变器冷却液温度升至高于特定水平时,混合动力车辆控制 ECU 通过 ECM 将散热器风扇驱动请求信号传输至冷却风扇 ECU。根据该信号,冷却风扇 ECU 驱动散热器风扇以抑制逆变器冷却液温度升高,从而确保带转换器的逆变器总成、MG1 和 MG2 冷却。 

6.3 MG ECU 将温度传感器信号转换成数字信号,并通过串行通信将其传输至混合动力车辆控制 ECU。 

7、HV 蓄电池冷却控制 

7.1 混合动力车辆控制 ECU 通过 HV 蓄电池内的 7 个温度传感器检测蓄电池温度的升高。然后,混合动力车辆控制 ECU 使用占空比控制对蓄电池冷却鼓风机总成进行无级驱动,以将 HV 蓄电池的温度保持在规定范围内。 

7.2 空调系统正在工作并冷却车厢时,如果 HV 蓄电池温度有任何风压差,则混合动力车辆控制 ECU 关闭蓄电池冷却鼓风机总成或将其设定为低速。该控制的目的是为了优先冷却车厢。如果未执行此控制,则来自车厢的用于冷却蓄电池的空气将减慢空调系统冷却车厢的速度。 

8、辅助蓄电池充电控制 

8.1 混合动力车辆控制 ECU 根据来自辅助蓄电池温度传感器的信号控制混合动力车辆转换器总成,以控制辅助蓄电池的充电电压。 


9、ECM 控制 

9.1 ECM 接收混合动力车辆控制 ECU 发出的目标发动机转速和所需的发动机原动力,并控制 ETCS-i 系统、燃油喷射量、点火正时和 VVT-i 系统。 

9.2 ECM 将与发动机工作状态有关的信息传输至混合动力车辆控制 ECU。 

9.3 接收到混合动力车辆控制 ECU 根据基本混合动力车辆控制发出的发动机停止信号后,ECM 停止发动机。 

9.4 系统出现故障时,ECM 根据混合动力车辆控制 ECU 的要求激活 MIL。 

10、电动机发电机主控制 

10.1 由发动机驱动的 MG1 产生高电压(交流),以为 MG2 提供动力并对 HV 蓄电池充电。同时,MG1 还可作为起动机以起动发动机。 

10.2 MG2 由来自 HV 蓄电池和/或 MG1 的电能驱动,并产生前轮原动力。 

10.3 MGR 由来自 HV 蓄电池和/或 MG1 的电能驱动,并产生后轮原动力。10.4 制动(再生制动控制)期间或未踩下加速踏板时,MG2 发电以对 HV 蓄电池进行充电。 

10.5 换档杆置于 N 位置时,MG1、MG2 和 MGR* 关闭。为停止提供原动力,必须停止驱动 MG1、MG2 和 MGR*,因为 MG1、MG2 和 MGR* 与驱动轮是机械连接的。 

10.6电动机发电机 ECU (MG ECU) 按照混合动力车辆控制 ECU 的指令,通过智能功率模块 (IPM) 控制 MG1、MG2 和 MGR* 以驱动车辆。6 个绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 在 ON 和 OFF 间切换,以根据电动机发电机作为电动机运行或作为发电机运行来控制各电动机发电机。 

10.7 下图描述了电动机发电机用作电动机时的基本控制。 

(1)IGBT 在 ON 和 OFF 间切换以向电动机发电机提供三相交流。 

(2)为了产生由混合动力车辆控制 ECU 计算的电动机发电机所需的原动力,MG ECU 使 IGBT 在 ON 和 OFF 间切换并控制速度,以控制电动机发电机的转速。 

*:全轮驱动车型 

10.8 下图描述了电动机发电机用作发电机时的基本控制。 

(1)由车轮驱动的电动机发电机的 3 个相依次产生的电流用于对 HV 蓄电池充电或驱动另一电动机发电机。 

11、增压转换器控制 

11.1 根据混合动力车辆控制 ECU 通过电动机发电机 ECU (MG ECU) 提供的信号,增压转换器将 HV 蓄电池的电压从直流 244.8 V(公称)升至最高电压直流 650 V。 

11.2 逆变器将 MG1 或 MG2 产生的交流转换为直流。根据混合动力车辆控制 ECU 通过电动机发电机 ECU (MG ECU) 提供的信号,增压转换器将电压从直流 650 V(最高)降至直流 244.8 V(公称)供给 HV 蓄电池。 

11.3 增压转换器由电抗器和带内置绝缘栅双极晶体管 (IGBT)(其可执行切换控制)的增压智能电源模块 (IPM) 组成。 

11.4 电抗器为具有阻止电流改变特性的电子零部件。如果将包含电抗器的电路接通,然后断开,则电路断开后电抗器将试图保持电流。电压降低时,这些特性也有助于使降压 IGBT (1) 的输出平稳。通过将增压 IGBT (2) 置于 ON 可快速为电抗器充电。 

11.5 如下列 2 个步骤所述,增压转换器将 HV 蓄电池电压从直流 244.8 V(公称)升至高达直流 650 V 的电压: 

(1) 将 IGBT (2) 置于 ON 使 HV 蓄电池的电能(公称电压直流 244.8 V)为电抗器充电。因此,电抗器存储了电能。

(3) 将 IGBT (2) 置于 OFF 使电抗器产生电动势(电流继续从电抗器中流出)。电动势使电压升至最高为直流 650 V。 

12、逆变器将由 MG1 或 MG2 产生的用于为 HV 蓄电池充电的交流转换为直流(最高电压约为 650 V)。然后,用增压转换器将电压降至约为直流 244.8 V。该操作利用占空比控制使 IGBT (1) 在接通和断开间切换,从而间歇性地中断由逆变器提供给电抗器的电能来完成。 


13、逆变器控制 

13.1 根据混合动力车辆控制 ECU 通过电动机发电机 ECU (MG ECU) 提供的信号,逆变器将来自 HV 蓄电池的直流转换为交流供给 MG1、MG2 和 MGR*,反之亦然。此外,逆变器将 MG1 产生的电能供给 MG2 或 MGR*。然而,MG1 产生的电能在逆变器内转换为直流后,再由逆变器转换回交流供 MG2 或 MGR* 使用。这是必要的,因为 MG1 输出的交流频率不适合控制 MG2。 

13.2 MG ECU 根据由 MG1、MG2 和 MGR* 转角传感器发送的转子位置信息将信号传输至逆变器内的功率晶体管,以使 MG1、MG2 和 MGR* 的定子线圈在 U、V 和 W 相间切换。 

13.3 换档杆置于 N 或混合动力车辆控制 ECU 接收到来自逆变器的过热、过电流或电压异常信号时,混合动力车辆控制 ECU 将切断控制信号传输至逆变器,以断开功率晶体管并电动断开 MG1、MG2 和 MGR*。 

*:全轮驱动车型 


14、混合动力车辆变矩器总成控制 

14.1 混合动力车辆转换器总成将 HV 蓄电池公称电压从直流 244.8 V 降至约为直流 14 V,以为电气零部件供电并为辅助蓄电池再充电。 

14.2 为了调节混合动力车辆转换器总成的输出电压,混合动力车辆控制 ECU 根据辅助蓄电池温度传感器信号将输出电压请求信号传输至混合动力车辆转换器总成。 


15、电动四轮驱动系统控制(全轮驱动车型) 

15.1 混合动力车辆控制 ECU 的全轮驱动控制部位根据来自各种传感器的输入信号计算前轮和后轮的适当驱动扭矩分配,并且全轮驱动控制部位根据计算的驱动扭矩分配控制 MG2 和 MGR。 

15.2 电动四轮驱动系统控制根据来自各种传感器和混合动力车辆控制 ECU 的信号计算最佳的前轮至后轮的扭矩分配比。 

15.3 如下所述,根据各行驶状态执行电动四轮驱动系统控制,从而实现最佳的起步性能、行驶稳定性和能量的高效利用。 

电动四轮驱动系统控制

行驶状态

控制

正常行驶期间

起步时,行驶状态设定为全轮驱动以确保牵引力。为了提高燃油经济性,系统判定行驶状态稳定时,将减小分配至后轮的原动力。

滑溜路面行驶期间

抑制前轮和后轮打滑,并且确保了滑溜路面上的牵引性能。此外,转弯时根据车辆行驶状态实施全轮驱动控制,以增强转弯稳定性。

上坡路行驶期间

根据上坡坡度实施全轮驱动控制,以确保上坡起步性能。 

(1)正常行驶期间的全轮驱动控制 

  • 起步时,混合动力车辆 ECU 根据节气门开度和车速判定车辆状态,并优化分配至前轮和后轮的原动力,以确保起步性能并防止转弯时发生的急转弯制动现象*。 

  • 电动四轮驱动系统控制执行车速和加速踏板开度等各种计算,并根据前轮驱动状态对分配至前轮和后轮的原动力实施持续地可变调节。因此,实现了各种行驶条件下适当的原动力分配,确保了行驶稳定性。 

  • 混合动力车辆控制 ECU 根据节气门开度和车速信号判定车辆行驶状态和驾驶员操作状态稳定时,会减小分配至后轮的原动力并关闭前轮驱动,以实现燃油经济性。 

  • 减速期间,全轮驱动控制取消,而 ABS 控制和 VSC 控制有效性提高。 

提示:

*:急转弯制动现象是一种需要前轮和后轮之间存在旋转差时(如转弯期间),貌似施加制动的现象,并且,前后轮直接连接的全轮驱动车型在全轮驱动行驶期间,这种旋转差不能被吸收。 

 

(2)在滑溜路面转弯时的全轮驱动控制 

  • 比较实际横摆率(安装在车辆上的传感器检测得来)和目标横摆率(利用转向角度信号和通过驾驶员操作产生的车辆纵向和横向加速度信号计算得来)以判定车辆状态。 

  • 根据驾驶条件,优化前轮和后轮原动力分配,实现驾驶时的转弯稳定性。 


 

16、蓄电池电压传感器控制 

16.1 蓄电池电压传感器将 HV 蓄电池的相关信号(电压、电流和温度)转换为数字信号,并通过串行通信将其传输至混合动力车辆控制 ECU。需要这些信号确定由混合动力车辆控制 ECU 计算的充电或放电值。 

16.2 蓄电池电压传感器内配有泄漏检测电路,以检测 HV 蓄电池或高压电路的漏电情况。同时,蓄电池电压传感器检测来自蓄电池冷却鼓风机总成的反馈频率,混合动力车辆控制 ECU 需要此反馈频率来执行 HV 蓄电池冷却控制。蓄电池电压传感器将漏电和反馈频率信息转换为数字信号,并通过串行通信将其传输至混合动力车辆控制 ECU。 


17、防滑控制 ECU 控制 

17.1 防滑控制 ECU 根据制动执行器内的主缸压力和驾驶员踩下制动踏板时产生的制动踏板行程传感器总成信号计算所需总制动力。 

17.2 计算出所需总制动力后,防滑控制 ECU 将再生制动力请求发送至混合动力车辆控制 ECU。混合动力车辆控制 ECU 回复合理的再生制动力大小。 

17.3 混合动力车辆控制 ECU 使用 MG2 产生负扭矩(减速力),从而执行再生制动。 

17.4 防滑控制 ECU 控制制动执行器并产生轮缸压力。产生的压力为所需总制动力减去实际再生制动控制值后的剩余量。 

17.5 TRC 或 VSC 工作以控制车轮滑转时,防滑控制 ECU 将请求输出至混合动力车辆控制 ECU 以限制原动力。混合动力车辆控制 ECU 根据当前行驶状态控制发动机、MG1、MG2 和 MGR* 以限制原动力。 

*:全轮驱动车型 

18、碰撞时的控制 

18.1 如果车辆遇到下述任一情况,则混合动力车辆控制 ECU 将通过断开系统主继电器 (SMR) 来切断电源以确保安全。 

18.2 混合动力车辆控制 ECU 在正面碰撞、侧面碰撞、后侧碰撞或翻车* 期间接收来自空气囊 ECU 总成的空气囊展开信号。发生后侧碰撞时,空气囊 ECU 总成也发送信号。 

*:韩国车型 


 

19、行车起步辅助控制系统 

检测到异常的驾驶员加速踏板操作和换档操作时,此系统限制原动力并告知驾驶员。 

警告:

系统工作时,即使驾驶员踩住加速踏板,上坡时原动力也可能增大,下坡时原动力也可能减小。在斜坡上时,系统可将车速和加速度限制为低于预定限值,这并非故障。

 

19.1 倒车操作期间的控制 

  • 倒车时,对过度踩下加速踏板做出响应。 

  • 根据道路坡度和转向角校正原动力。


19.2 手动换档操作期间的控制 

  • 对踩下加速踏板时进行的换档操作做出响应。 

  • 根据手动换档操作模式,改变限制量。 

  • 根据道路坡度和转向角校正原动力。 

 

从驻车位置起步时的控制


警告:

  • 以上 2 种情况下的原动力限制水平不同。 

  • 手动换档操作期间进行控制时(从控制开始到松开加速踏板),此系统通过多信息显示屏将该控制告知驾驶员。 

 

四、功能

 

1、EV 模式 

1.1 采用了 EV 模式来降低车辆噪音,例如进出车库时,并减少在车库内产生废气。驾驶员操作 EV 模式开关时,如果满足操作条件,则混合动力车辆控制 ECU 将仅使用 MG2 来驱动车辆。 

1.2 EV 模式期间的可行驶距离随着驾驶条件和 HV 蓄电池充电量的变化而变化。但是,该距离通常在几百米(几百码)到约 1 km(0.6 mile)之间。满足所有操作条件时,按下 EV 模式开关将进入 EV 模式,并且 EV 模式指示灯将点亮。如果任意操作条件未满足时按下了 EV 模式开关,则多信息显示屏上将显示信息以告知驾驶员 EV 模式开关操作遭到拒绝,无法进入 EV 模式。 

1.3 车辆以 EV 模式行驶时,如果某一情况不满足操作条件,则 EV 模式指示灯将闪烁 3 次,且蜂鸣器鸣响。EV 模式自动取消时,将显示另一信息以指示已取消 EV 模式。 

 

2、行驶模式选择 

2.1 根据驾驶员喜好选择行驶模式,可改变加速踏板开度的原动力特性。 

2.2 通过转动旋钮式行驶模式选择,可切换行驶模式。此外,通过按下行驶模式选择,车辆可返回至 NORMAL 模式。 

2.3 组合仪表总成上配有指示灯,可识别驾驶员选择的行驶模式。此外,选择 SPORT 模式*1 或 SPORT S/S+ 模式*2 时,混合动力系统指示仪切换至转速表显示。 

*1:不带 AVS 的车型 

*2:带 AVS 的车型 

2.3 各行驶模式的特点如下: 

行驶模式特性

行驶模式

特性

正常模式

该行驶模式可实现最佳操纵性能。

环保模式

混合动力车辆控制 ECU 逐渐产生与加速踏板操作相对应的原动力以优化燃油经济性和驾驶性能。同时,ECU 通过优化空调性能来支持环保驾驶。

SPORT 模式*1 
  SPORT S/S+ 模式*2

与在 NORMAL 模式下相比,混合动力车辆控制 ECU 对加速踏板开度中间区域原动力的控制程度更大,从而提高加速性能。此外,提高了加速踏板开度较大区域的发动机转速响应性能,从而实现了运动驾驶。 

*1:不带 AVS 的车型 

*2:带 AVS 的车型 

原动力输出特性


 

五、失效保护

1、检测到故障时,根据故障类型,混合动力车辆控制 ECU 中的标准值用于继续运行控制模式或禁用混合动力系统。 

2、全轮驱动车型上,如果电动四轮驱动系统出现故障或传动系统因过度行驶而可能受损,则组合仪表总成的主警告灯点亮且多信息显示屏上显示信息以警告驾驶员,同时禁用全轮驱动控制且车辆进入前轮驱动状态。 

 

六、故障诊断

1、在混合动力系统中,如果混合动力车辆控制 ECU 或电动机发电机 ECU (MG ECU) 检测到故障,则混合动力车辆控制 ECU 将记录故障并存储与故障相关的信息。为了告知驾驶员出现故障,混合动力车辆控制 ECU 点亮或闪烁 MIL 和主警告灯,并在多信息显示屏上显示信息。 

2、混合动力车辆控制 ECU 将存储各故障的 DTC。 

3、可使用 Global TechStream (GTS) 读取 DTC。 




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