豐田卡羅拉雙擎混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理和故障案例分析（3）

文：趙寶平、劉靜、武文娟

6.動(dòng)力控制單元

使用電動(dòng)機(jī)行駛的卡羅拉混合動(dòng)力系統(tǒng)中安裝有變壓器、可變電壓系統(tǒng)及DC/DC轉(zhuǎn)換器組成的動(dòng)力控制單元，控制單元所在位置如圖29紅框所示，組成原理如圖30所示，分解圖如圖31所示。

（1）變壓器

變壓器將HV蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)使用的交流電（圖32）。另外也將發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成可供HV蓄電池充電的直流電。

（2）可變電壓系統(tǒng)

可變電壓系統(tǒng)根據(jù)需要將電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的電源電壓進(jìn)行無(wú)級(jí)升壓，如圖33所示，由一般情況下的直流244.8 V最大升至650.0 V。

圖29 帶轉(zhuǎn)換器的變頻器總成所在位置

圖30 組成原理圖

圖31 分解圖

工作原理如圖34所示，這意味著大的電力供給由小電流提供，發(fā)揮高輸出電動(dòng)機(jī)性能，提高系統(tǒng)整體的效率，同時(shí)這也意味著變壓器將變得更小更輕。

（3）DC/DC轉(zhuǎn)換器

DC/DC轉(zhuǎn)換器將HV蓄電池和發(fā)電機(jī)發(fā)出的244.8/201.6 V直流電流減壓至12.0 V，以供車(chē)輛的輔助設(shè)備、電子部件ECU作為電源使用(圖35)。

HV ECU控制變頻器，首先將HV蓄電池直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸給MG1/2，然后將MG1的交流電經(jīng)過(guò)交-直-交轉(zhuǎn)換后輸給MG2最后切斷MG1/2的電流?？刂品绞饺鐖D36所示。

7.HV ECU

HV ECU的控制有以下幾個(gè)方面。

（1）系統(tǒng)監(jiān)視控制

蓄電池ECU監(jiān)測(cè)HV蓄電池的充電狀態(tài)，并發(fā)送給HV ECU，如果蓄電池電量過(guò)低，HV ECU提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，帶動(dòng)MG1發(fā)電。如果在低速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)未起動(dòng)，則控制MG1先起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，然后通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)給蓄電池充電。如果蓄電池或電機(jī)過(guò)熱，那么限制動(dòng)力輸出，直到蓄電池或電機(jī)恢復(fù)正常溫度。

（2） 關(guān)閉控制

車(chē)輛處于N擋時(shí)，電機(jī)被關(guān)閉，如果緊急制動(dòng)，導(dǎo)致ABS工作，在制動(dòng)停止后，恢復(fù)MG2工作給汽車(chē)車(chē)輪提供輔助動(dòng)力。

車(chē)輛在D/B擋時(shí)在輕踩制動(dòng)踏板，隨后再生制動(dòng)工作，如果此時(shí)掛入N擋，則再生制動(dòng)會(huì)逐漸減小直至MG2被關(guān)閉，而液壓制動(dòng)會(huì)加強(qiáng)。

（3）上坡輔助控制

圖32 變壓器

圖33 可變電壓系統(tǒng)

圖34 可變電壓系統(tǒng)原理圖

圖35 DCDC轉(zhuǎn)換器

圖36 變頻器控制

圖37 控制系統(tǒng)組成框圖

進(jìn)行上坡起步時(shí)，HV ECU控制變頻器以及制動(dòng)防滑控制ECU，通過(guò)轉(zhuǎn)速傳感器計(jì)算路面坡度和下降的角度，控制MG2輸出適合的扭矩，確保車(chē)輛不下滑。與此同時(shí)，制動(dòng)防滑控制ECU也開(kāi)啟后制動(dòng)系統(tǒng)，防止車(chē)輛下滑。

（4）電動(dòng)機(jī)牽引力的控制

如果驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速過(guò)快，可能會(huì)損壞行星齒輪機(jī)構(gòu)，也可能會(huì)致使MG1發(fā)電量過(guò)多，系統(tǒng)過(guò)載。當(dāng)HV ECU發(fā)現(xiàn)MG2轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，制動(dòng)防滑控制系統(tǒng)通過(guò)增加液壓制動(dòng)力以減小車(chē)輪轉(zhuǎn)速。當(dāng)HV ECU發(fā)現(xiàn)左右車(chē)輪的轉(zhuǎn)速差過(guò)大，或其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，制動(dòng)防滑控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速過(guò)高的車(chē)輪進(jìn)行制動(dòng)。

三、豐田卡羅拉混合動(dòng)力系統(tǒng)原理

1.混合動(dòng)力系統(tǒng)電子控制

電子控制系統(tǒng)是集中控制車(chē)輛中各種系統(tǒng)的電子裝置，可稱(chēng)為汽車(chē)的大腦。為了實(shí)現(xiàn)安全、舒適、高效率行駛，混合動(dòng)力系統(tǒng)采用ECU實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車(chē)各系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和能量消耗情況，進(jìn)行精密且高速的綜合控制。電子控制系統(tǒng)組成如圖37所示。

混合動(dòng)力系統(tǒng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下控制：監(jiān)控混合動(dòng)力組成部分（混合動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、HV蓄電池）的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài);監(jiān)控通過(guò)汽車(chē)的控制網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的制動(dòng)信息;監(jiān)控駕駛者發(fā)出的指令（加速踏板開(kāi)度、變擋位置）;監(jiān)控輔助駕駛設(shè)備（如空調(diào)、加熱器、前照燈、導(dǎo)向系統(tǒng)）的能量消耗。

（待續(xù)）