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胡登兴 饶建伟
（重庆电讯职业学院,重庆 402246）
摘 要：混合动力（HEV）汽车是指汽车使用燃油驱动和电力驱动两种驱动工作方式.文章结合混合动力汽车系统结构原理与故障诊断及检修方法,以新普锐斯混合动力汽车架构及技术特点为例,着重就HEV、THSⅡ组成、主要部件功能,混合动力汽车工作安全、维护与检修特点方法进行分析和研究.
关键词：混合动力汽车系统；HEV；THSⅡ；控制系统；系统结构；故障诊断 文献标识码：A
中图分类号：U461 文章编号：1009-2374（2015）06-0117-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0486
混合动力（HEV）汽车是指汽车使用燃油驱动和电力驱动两种驱动工作方式.其优点是：（1）车辆启动停止时,燃油发动机仅供交流发电机输出电力使电动机工作,驱动车轮；（2）当车速达到一定值,则燃油发动机工作驱动车轮,并带动交流发电机输出电力,通过变流器变成直流电给蓄电池充电.第三代新普锐斯的动力系统与传统的汽车不同：在路上正常行驶的状态下,当车速低于20公里或停车时,该车完全是一款纯电动车,此时发动机并没有工作,前轮是通过电动机驱动的,避免了车辆在怠速状态下的汽油消耗和尾气排放.如果长时间处于低速行驶状态,电池的电量降低到一定的程度时,燃油发动机会自动启动,为电池进行充电.
1. 新普锐斯采用的HEV技术
新普锐斯油电混合汽车的混合动力输出由内燃机系统、HV车载电池、高压电缆、电动传动桥、变频转换器、发电机组等构成.该车通过电子控制系统,根据不同的工况进行动力输出控制,以保证汽车不仅具有良好动力性又具备很高的燃油经济性与排放性.
采用插电式设计的混合动力车的车载电池组,支持外部充电,可以用纯电模式行驶,电池电量耗尽后再以混合动力模式（以内燃机为主）行驶,并适时为车载电池充电.新普锐斯汽车采用插电式混合动力技术,主要靠行驶时发动机产生的能量和制动时回收的能量,并转化为电能为车辆蓄电池充电,故发动机一直保持在最佳工况状态,动力性好,排放量很低.
2. THSⅡ组成与特点
新普锐斯混合动力系统（THS）的动力系统构成包括控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分,它利用电子控制装置使汽油机和电机两种动力系统通过串、并联及混联式进行组合工作.
混联式混合动力控制系统的燃油发动机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构,两套机构或通过齿轮系,或采用行星轮式结构结合在一起,从而综合调节燃油发动机系统与电动机之间的转速关系.与并联式混合动力系统相比,混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转.
新普锐斯的混合动力系统（THSⅡ）是由控制系统（HV ECU）、动力系统（发动机）、驱动系统（变频器、变速驱动桥）、蓄电池组（HV蓄电池）组成.其特点：（1）无离合器,传动效率高；（2）无级变速,发动机可以一直工作于高效区；（3）怠速停止发动机,电机驱动机车,提高效率,减少排放；（4）下坡或减速时完全再生制动.
新普锐斯以中低速行驶和高速行驶时的工作模式完全不同.其电机的工作模式,无论是一号电机MG1,还是二号电机MG2,如果其转速和扭矩同为正值或者其转速和扭矩同为负值,说明其工作在电动机模式；如果其转速为正值,但扭矩为负值,则说明其工作在发电机模式；如果电机只有转速,没有扭矩输出（扭矩为0）,则说明其工作在空转模式.
HV ECU：HV ECU接收每个传感器及ECU的信息,根据此信息计算所需的扭机和输出功率,并将计算结果发送给发动机ECU、变频器ECU、蓄电池ECU和制动防滑控制ECU.
动力系统：新普锐斯采用阿特金森（Atkinson）发动机.阿特金森发动机通过采用阿特金森循环技术、VVT-i、ETCS-i技术推迟进气门关闭,在压缩冲程从进气门排出部分燃气,减少进气量,实现节油的效果.
HV蓄电池：安装在新普锐斯的高输出HV镍氢蓄电池组,电池电压为201.6V.它是由28块1.2V×6格的电池组组成,位于后备箱内后排座椅下.该电池组具有高输入输出密度（每重量的输出）和重量轻、寿命长等特点.
辅助蓄电池组安装在后备箱中,电压为12V.它给组合式头灯、多媒体系统和其他附件及所有ECU供电.辅助蓄电池组采用密封性电池,且严禁快速充电.
变频器总成：新普锐斯采用的电压为201V驱动电池组,通过变频器转换并提高到交流500V,驱动电动机辅助发动机或独立驱动车辆行驶.并由直流200V变频为交流200V以及降压至12V供电.
变速器驱动桥总成：变速器驱动桥总成包含交流500V的电动机/发电机（电机MG1/电机MG2）、行星齿轮机构、差速齿轮和主减速器齿轮.
3. 新普锐斯混合动力汽车的维护与检修
3.1 维护与检修注意事项
必须查询并依照混合动力汽车的随车维修手册,依规依序操作：（1）混合动力汽车的汽车高压电气系统,包含驱动主电池组、变频变流电路、整流充电电路、交流发电机系统、驱动电动机系统、电子控制系统和电线束等.为保证安全,所有的高压电线接线端采取密封或隔离措施,高压电线束采用洁净的橙论文范文加以区分.维修手册上清楚标注出所有橙色线为高压电线（200～500V）；（2）维护时注意“READY”指示灯,“READY”灯点亮发动机可能运转中,以此判断车辆此时是处于工作还是停机状态（注意“READY”指示灯熄灭后电源仍会持续5分钟供电）.在对轿车进行维修工作之前,都要确保就绪指示灯是熄灭的.故应关闭点火开关,并把车钥匙取下来；（3）在维护检修时按规定着装,禁止佩带首饰、手表、戒指、项链、钥匙等.维护检修准备吸水毛巾或布、灭火器、绝缘胶布、万用表,必须选用适用于电工作业的绝缘的、耐碱性的橡胶手套及防碱性类型的鞋子和护目镜,防止电解液溢出等造成的意外伤害.
3.2 操作准备
3.2.1 牵（拖）引车.牵（拖）引新普锐斯：首先应断开辅助电池负极端子,然后采用牵引前轮和四轮离地牵引方法牵引.特殊情况下可以采取四轮着地状态拖引车辆,但是必须满足以下条件：（1）点火开关置于ACC档,档位开关置于N档；（2）车速须低于30公里/小时；（3）尽可能缩短车辆拖引的距离.
3.2.2 跨接启动车.跨接启动新普锐斯：如果辅助电池组（12V）亏（缺）电,主仪表READY灯无法点亮,车辆将无法起动.应首先：（1）档位开关置P档位置,设置驻车制动,拔下钥匙；（2）辅助电池的跨接：须跨接辅助电池正极→连接合格电池正极→连接合格电源负极→连接新普锐斯后备箱锁扣（搭铁接地）.启动后按照相反的顺序断开连接.
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3.2.3 断开HV系统.新普锐斯进行保养或维修、处理损坏车辆、进行事故恢复或急救工作时：（1）档位开关置于P档位置,驻车制动,拔下钥匙；（2）断开辅助电池负极端子；（3）带上绝缘手套拆下维修塞,将维修塞用绝缘胶布贴封起来,隔离外露区域与高压系统的接线端或连接器；（4）断开维修塞后,在开始检查前等待5分钟,使用万用表去检测变频器每一个相位电压,读数必须为0.若因为损坏或其他的原因无法取下HV蓄电池维修塞,可以在发动机舱内的接线盒中拔出HV蓄电池组保险丝.
3.3 诊断与检修步骤
3.3.1 客户查询：（1）根据天气温度、道路与坡道情况、修理历史记录、燃油油位等确定使用条件；（2）根据行车条件,驾驶员操作,警告、故障出现频率等确定车辆条件.
3.3.2 诊断过程：（1）初步根据对客户查询,判断故障前行驶状况、故障时及到厂维修时车辆状况及相关信息进行分析；（2）采用车辆故障诊断仪诊断汽车故障时,使用IT-Ⅱ和选用DLC3接头,检查并记录系统中所有的故障码,确认HV系统存在的故障码,并将故障信息码优先排；（3）检查并记录FFD（每一个系统）,并检查历史记录数据.
故障诊断仪的故障码读取系统界面中会在故障代码后显示故障码出现的优先顺序,提示检车诊断维修人员排查故障正确顺序.
3.3.3 在分析故障代码时,需要区分与故障不关联的故障码.不关联的故障有：（1）在日光照射不了的条件下,代码B1424（日光传感器回路异常）有时会输出；（2）HV系统有故障时再生制动器不起作用,ECB ECU从HV ECU接受故障信号并输出故障代码C1259（HV系统再生故障）、C1310（HV系统故障）；（3）EPS ECU从HV ECU接受故障信号并输出故障代码C1546（HV系统故障）；（4）当蓄电池组端子断开,AFS系统输出（转向中间位置自动校正不完全故障）故障码B2421.确认故障代码后检测相关故障元件（注意在检测时,应按照故障码的优先顺序进行）；（5）维修人员按照故障码优先顺序检查P0A60-501（相位V电流传感器故障）,在故障恢复后清除故障码,并检查故障是否能够重现,以确定故障可靠排除.
3.3.4 主动测试功能应用.主动测试主要用于对混合动力车辆进行故障检查,并使车辆保持特定的运行状态.主动测试的项目有：（1）诊断模式1：将档位开关置于P档位,连续运行发动机并取消牵引力的控制,用于检查发动机点火正时、HC/CO的排放情况；检查发动机运转情况；转速表工作情况；（2）诊断模式2：取消牵引力控制,用于检查发动机点火正时、HC/CO的排放情况；检查发动机运转情况；转速表工作情况；（3）变频器驱动强制停止：持续切断HV ECU内部的功率三极管,用于确认是否在变频器或HV ECU内部有漏电；（4）启动请求：连续的转动发动机曲轴,用于检查发动机压缩情况.例：混合动力系统FINV（P0A78、P0A7A）.FINV故障包括HV ECU或变频器故障需要判断,采用变频器驱动强制停止模式判断变频器或HV ECU漏电.
参考文献
[1] 张松,吴光强,郑松林．插电式混合动力汽车能量管理策略多目标优化[J]．同济大学学报（自然科学版）,2011,（7）．
[2] 林歆悠,孙冬野,尹燕莉,郝允志．混联式混合动力客车发动机优化控制策略[J]．重庆大学学报,2012,（7）.
作者简介：胡登兴（1991-）,男,重庆人,供职于重庆电讯职业学院,汽车维修技师,汽车电控检测师,研究方向：工程项目科研、设计与教学；饶建伟（1991-）,男,四川乐山人,供职于重庆电讯职业学院,汽车维修技师,汽车运用工程师,研究方向：工程项目科研、设计与教学.
（责任编辑：陈 倩）
总结：本论文主要论述了故障系统论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。
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