普锐斯THS-Ⅱ由发动机、带转换器的变频器总成、电动压缩机总成、动力管理控制ECU、HV蓄电池总成、混合动力传动桥总成等组成。图4-38为普锐斯THS-Ⅱ混合动力系统结构图。
图4-38 普锐斯THS-Ⅱ混合动力系统结构图
在混合动力传动桥总成结构中，电机（MG2）和发电机（MG1）之间采用AC500V高压电路传输，可以极大地降低动力传输中电能损耗，高效地传输动力。采用大功率电机输出，提高电机的利用率。当发动机工作效率低时，此系统可以将发动机停机，车辆依靠电机（MG2）动力行驶。极大地增加了减速和制动过程中的能量回收，有效地提高了能量的利用率。
2.丰田普锐斯混合动力系统主要结构
（1）混合动力汽车传动桥总成。
混合动力汽车传动桥由发电机（MG1）、电机（MG2）和行星齿轮组组成。
①发电机（MG1）。
发电机（MG1）由发动机带动旋转产生高压电，操作电机（MG2）或为HV蓄电池充电，同时它还可以作为启动机用于启动发动机，其技术参数如表4-6所示。
表4-6 发电机（MG1）参数
②电机（MG2）。
发电机（MG1）或HV蓄电池的电能送给电机（MG2），产生车辆驱动力。制动期间或松开加速踏板时，它可以作为发电机产生电能为HV蓄电池再次充电（再生制动控制），其技术参数如表4-7所示。
表4-7 电机（MG2）参数
发电机（MG1）和电机（MG2）为交流永磁同步电机（电动/发电机），如图4-39所示，结构紧凑、质量轻、效率高。
在必要时，发电机（MG1）作为辅助动力源为发动机提供辅助动力，使车辆达到优良的动态性能，其中包括平稳起步和加速。启动再生制动时，电机（MG2）将车辆的动能转换为电能并储存在HV蓄电池中。
图4-39 MG1和MG2
发电机（MG1）为HV蓄电池重新充电并为电机（MG2）供电。此外，通过调节发电量（改变发电机的转速），发电机（MG1）可有效地控制传动桥的连续可变变速器的功能。发电机（MG1）也可作为启动机来启动发动机。
③行星齿轮机构。
以适当的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆行驶和发电机（MG1）发电，如图4-40所示。
图4-40 行星齿轮机构
（2）HV蓄电池。
普锐斯采用镍氢（Ni-MH）蓄电池作为HV蓄电池，如图4-41所示，该HV蓄电池具有高能、质量轻、配合THS-Ⅱ系统特性使用时间较长等特点。电池位于行李舱内后排座位下，在起步、加速和上坡时，将电能提供给电机（MG2），驱动汽车。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（荷电状态）为恒定数值，因此车辆不依赖外部设备来充电。
图4-41 普锐斯镍氢（Ni-MH）蓄电池
（3）变频器总成。
①作用及组成。
变频器总成用于将高压直流电（HV蓄电池）转换为交流电驱动电机（MG2）；当发电机（MG1）发电时，将交流电转换成直流电送给电池组HV存储起来。其组成部件包括增压转换器、DC/DC转换器和MGECU等，如图4-42所示。
图4-42 变频器总成及其结构
a.增压转换器。将HV蓄电池的最高电压从DC 201.6V升高到DC 500V；反之亦可从DC 500V降低到DC 201.6V。
b.DC/DC转换器。将最高电压从DC 201.6V降低到DC 12V，为车身电气组件供电以及为辅助蓄电池充电（DC 12V）。
c.空调变频器。将HV蓄电池的额定电压DC 201.6V转换为AC 201.6V，为空调系统中的电动变频压缩机供电。
②变频器总成的工作原理。
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发电机（MG1）和电机（MG2）。功率晶体管的启动由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HV ECU。变频器和发电机（MG1）、电机（MG2）一起，由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，安装在变速器内部的断路器传感器会检测到碰撞信号从而关停系统。
变频器总成中的增压转换器将HV蓄电池DC201.6V的额定电压提升到DC500V，提升电压后，变频器将直流电转换为交流电，如图4-43所示。发电机（MG1）、电机（MG2）桥电路和信号处理/保护功能处理器已集成在IPM（智能功率模块）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。
图4-43 变频器的控制过程(www.daowen.com)
a.增压转换器。增压转换器将HV蓄电池输出的额定电压DC 201.6V增压到DC 500V的最高电压。转换器包括增压IPM（智能功率模块）、IGBT（绝缘栅双极晶体管）。通过这些组件，转换器将电压升高。
发电机（MG1）工作时，变频器通过其将交流电（201.6~500V）转换为直流电，然后增压转换器将其降低到DC 201.6V，为HV蓄电池充电。
b.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，它们由DC 12V的供电系统供电。由于THS-Ⅱ发电机输出额定电压为DC 201.6V，因此需要转换器将电压降低到DC 12V来为备用蓄电池充电。DC/DC转换器安装于变频器的下部。
c.空调变频器。变频器总成中的空调变频器为空调系统中电动变频压缩机供电。空调变频器将HV蓄电池的额定电压DC201.6V转换为AC201.6V，来为空调系统中的压缩机供电。
③冷却系统。车辆采用了配备有水泵的电机冷却系统，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的散热器中，这样，散热器的结构得到简化，空间也得到有效利用，冷却系统工作过程如图4-44所示。
图4-44 冷却系统工作过程
（4）HV ECU。
接收每个传感器及ECU（发动机ECU、蓄电池ECU、制动防滑控制ECU和EPS ECU）的信息，根据此信息计算所需的转矩和输出功率。HV ECU将计算结果发送给发动机ECU、变频器总成、蓄电池ECU和制动防滑控制ECU。
（5）发动机ECU。
根据接收到的来自HV ECU的目标发动机转速和所需的发动机动力启动ETCS-i（智能电子节气门）。
监控HV蓄电池的充电状态、监控高电压系统的绝缘电阻及电池温度，如图4-45所示。
图4-45 电池智能控制ECU
（6）加速踏板位置传感器。
将加速踏板角度转换为电信号并输出到HV ECU。加速踏板受到大小不一的作用力时，安装在加速踏板臂基部的磁轭以不同的速度围绕霍尔IC旋转，这时，磁通的变化量由霍尔IC转换为电信号并输出给HV ECU，显示加速踏板的位置。
（7）挡位传感器。
将挡位信号转换为电信号并输出到HV ECU，如图4-46所示。
图4-46 挡位传感器
（8）SMR（系统主继电器）。
用来自HV ECU的信号连接或断开蓄电池和变频器总成间的高压电路，如图4-47所示。
图4-47 SMR系统主继电器
（9）互锁开关（用于变频器盖和检修塞）。
在汽车的高压控制单元配置了若干互锁开关，用于确认变频器盖、检修塞和高压线束插座均已安装到位，否则高压电不会输出，保证安全。如图4-48所示。
图4-48 互锁开关
（10）断路器传感器。
如果检测到车辆发生碰撞，则切断高压电路。
（11）检修塞（维修开关）。
在检查或维修车辆时，要拆下检修塞，关闭HV蓄电池高压电路，如图4-49所示。
图4-49 检修塞
（12）高压线束。
高压线束将变频器与HV蓄电池、发电机（MG1）、电机（MG2）以及空调压缩机等部件相连，以传输高电压、高电流。线束一端接在行李舱中HV蓄电池的左前连接器上，而另一端从后排座椅下经过，穿过地板沿着地板下加强件一直连接到发动机舱中的变频器，如图4-50所示。这种屏蔽电线可减少电磁干扰。辅助蓄电池的DC12V配线排布与上述线束相同。高压线束和接头采用橙色，用以区别普通低压线束。
图4-50 高压线束
任务检测与评估，如表4-8所示。
表4-8
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