为了便于理解，根据相对运动关系用列线图来表示行星齿轮组各部件的旋转方向、转速和转矩关系。在列线图中，直线用于表示行星齿轮中3个齿轮的旋转方向和转速间的关系。各齿轮的转速由距0r/min点的距离表示。由于行星齿轮的结构，3个齿轮转速间的关系总是用直线表示。图4-41和图4-42分别为车辆某行驶状态的列线图和传动机构运行图，正常的系统工作是条件和适应这些条件的系统反应不断变化、融合。
对于混合动力系统，电动机/发电机根据不同情况具有不同的作用，表4-5表明了正转矩或负转矩和正向旋转或反向旋转进行不同组合时驱动和发电的关系。例如，如果电动机/发电机沿正向（+）方向旋转，并施加负转矩，则其将发电（产生电能）；而如果电动机/发电机反向（－）旋转，并施加负转矩，则将其作为驱动源（消耗电能）。
图4-41 列线图
图4-42 传动机构传动示意图
表4-5 电动机/发电机转矩和旋转方向不同组合时与驱动和发电的关系
（1）起步工况。
车辆在正常情况下起步时，使用MG2的原动力行驶。在此状态下行驶时，由于发动机停止，行星架（发动机）的转速为0r/min。此外，由于MG1未产生任何转矩，因此没有转矩作用于太阳轮（MG1）。然而，太阳轮沿（－）方向自由旋转以平衡旋转的齿圈。起步工况动力传动路线及列线图，如图4-43和图4-44所示。
图4-43 车辆起步时动力传动路线
图4-44 车辆起步时列线图
（2）定速巡航。
发动机转矩以（+）方向作用于行星架（发动机）、使太阳轮（MG1）在负转矩的反作用力下沿（+）方向转动。MG1利用作用于太阳轮（MG1）的负转矩发电。定速巡航动力传动路线及列线图，如图4-45和图4-46所示。
图4-45 定速巡航时动力传动路线
图4-46 定速巡航列线图
（3）节气门全开加速期间。
需要更多发动机动力时，相关齿轮的转速发生如下所述改变以提高发动机转速。发动机转矩以（+）方向作用于行星架（发动机），使太阳轮（MG1）在负转矩的反作用力下沿（+）方向转动。MG1利用作用于太阳轮（MG1）的负转矩发电。节气门全开加速期间动力传动路线及列线图，如图4-47和图4-48所示。
图4-47 节气门全开加速期间动力传动路线
图4-48 节气门全开加速期间列线图
（4）减速期间。
减速期间，齿圈由车轮驱动旋转。在此情况下，由于发动机停止，行星架（发动机）的转速为0r/min。此外，由于MG1未产生任何转矩，因此，没有转矩作用于太阳轮（MG1）。然而，太阳轮（MG1）沿（－）方向自由旋转以平衡旋转的齿圈。减速期间动力传动路线及列线图，如图4-49和图4-50所示。
（5）倒车期间。
行星齿轮的状态与起步中描述的相反。由于发动机停止，行星架（发动机）的转速为0r/rain，但太阳轮（MG1）沿（+）方向自由旋转以平衡旋转的齿数。倒车期间动力传动路线及列线图，如图4-51和图4-52所示。
图4-49 减速期间动力传动路线
图4-50 减速期间列线图
图4-51 倒车期间动力传动路线
图4-52 倒车期间列线图
（二）普锐斯动力控制系统的工作原理
为了便于理解，根据相对运动关系用模拟杠杆来表示行星齿轮组各部件的转速关系，如图4-53所示。杠杆的3个节点的相对位置由太阳轮与齿圈的齿数确定，相对于水平基准位置，纵坐标表示太阳轮、行星架、齿圈的转速和旋转方向，纵线之间的距离表示传动比，如齿圈齿数为78、太阳轮齿数为30，传动比是2.6。同侧表示运转方向相同，异侧表示运转方向相反，相对于基准位置的高度（垂直位移）表示转速。
图4-53 行星齿轮模拟杠杆简图
（1）起动工况
当汽车处于准备起动状态时，如果冷却液温度、SOC状态、蓄电池温度和电载荷状态不满足条件时，即使驾驶人按动“POWER”开关，“READY”指示灯打开，发动机也不会运转。
起动发动机时，仪表盘上的READY指示灯点亮、车辆处于“P”，或者“N”时，如果HVECU监视任何项目均正常，HV ECU为MG1接通高压电，此时MG1作为起动机，从而起动发动机。运行期间，为防止太阳轮的反作用力转动。MG2的环齿轮并驱动车轮，HV ECU控制MG2通电，使齿圈的旋转方向与太阳轮使其产生的旋转方向相反，相当于施加制动，这个功能叫作“反作用控制”。此时，齿圈固定，太阳轮带动行星架旋转，这属于降速传动，降低转速，提高转矩。起动工况动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-54所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-55所示。
图4-54 准备起动状态
起动后，行星架为主动件，太阳轮为从动件，齿圈固定（因为车辆静止），行星架带动太阳轮，所以发动机为HV蓄电池充电。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-56所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-57所示。
图4-55 起动发动机时行星齿轮模拟杠杆图
图4-56 起动后为HV蓄电池充电
图4-57 起动后充电时行星齿轮模拟杠杆图
（2）赳步工况
MG2驱动车辆起步后，车辆仅由MG2直接通过齿圈驱动车轮；发动机保持停机状态，即行星架固定，太阳轮反方向旋转，所以MG1并不发电。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-58所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-59所示。
图4-58 起步工况
图4-59 起步时行星齿轮模拟杠杆图
汽车起步后起动发动机：只有MG2工作时，如果增加所需驱动转矩，MG1将被起动，齿圈和太阳轮都是动力输入主动件，行星架是从动件，带动发动机旋转，进而起动发动机，同样，如果HVECU监控的任何项目，如SOC状态、蓄电池温度、冷却液温度和电载荷状态等不符合规定值时，MG1将被起动，进而起动发动机。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-60所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-61所示。
图4-60 汽车起步后起动发动机
在随后的状态中，已经起动的发动机带动MG1为HV蓄电池充电，发动机和MG2共同驱动车轮。如果需要增加所需驱动转矩，发动机将起动MG1并转变为“发动机微加速时”模式。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-62所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-63所示。
图4-61 汽车起步后起动发动机时行星齿轮模拟杠杆图
图4-62 发动机驱动发电机
图4-63 发动机驱动发电机时行星齿轮模拟杠杆图
（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进行分配，其中一部分动力直接输出，剩余动力用于MG1发电，通过变频器的电动输出，电力输出至MG2，用于输出动力。动力传动路线如图4-64所示，行星齿轮各元件旋转方向如图4-65所示。
图4-64 发动机微加速工况
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图4-65 发动机微加速时行星齿轮模拟杠杆图
（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进行分配，其中一部分动力直接输出，剩余动力用于MG1发电，通过变频器的电动传输，电力输出至MC2用于输出动力。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-66所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-67所示。
图4-66 低载荷巡航上况
（5）节气门全开加速工况
当车辆从低载荷巡航转换为节气门全开加速模式时，系统将在保持MG2动力的基础上，增加HV蓄电池的电动力。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-68所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-69所示。
图4-67 低载荷巡航工况行星齿轮模拟杠杆网
图4-68 节气门全开加速工况
图4-69 节气门全开加速工况行星齿轮模拟杠杆图
（6）减速工况
①D挡减速：车辆以“D”挡减速行驶时，发动机停止工作，行星架固定；车轮驱动环齿轮（MG2），太阳轮（MG1）反转，MG1不发电，MG2作为发电机为HV蓄电池充电。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-70所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-71所示。
图4-70 D挡减速行驶
图4-71 D挡减速行驶工况行星齿轮模拟杠杆图
②B挡减速行驶：车辆以B挡减速行驶时，MG2在车轮驱动下作为发电机工作，为HV蓄电池充电，并为MG1供电，这样，MG1保持发动机转速并施加发动机制动。这时，发动机燃油供给切断（B挡是发动机制动挡，Engine Brake Position，山路长下坡时可以考虑使用）。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-72所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-73所示。
图4-72 B挡减速行驶
图4-73 B挡减速行驶工况行星齿轮模拟杠杆图
（7）倒车工况
①车辆倒向行驶时，仅由MG2为车辆提供动力，这时，MG2反向旋转，发动机不工作，MG1正向旋转但不发电。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-74所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-75所示。
图4-74 倒车工况行星齿轮模拟杠杆图
图4-75 倒车工况行星齿轮模拟杠杆图
②倒车挡启动发动机时，如果HV ECU监控的任何项目，如SOC状态、蓄电池温度、冷却液温度和电载荷状态不符合规定值，MG2驱动车辆，MG1就会将发动机启动。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-76所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-77所示。
图4-76 启动发动机
图4-77 启动工况行星齿轮模拟杠杆图
启动后，发动机驱动.MG1，为HV蓄电池充电。动力传动路线及行星齿轮各元件旋转方向如图4-78所示，行星齿轮模拟杠杆图如图4-79所示。
图4-78 驱动发电机
图4-79 驱动发电机行星齿轮模拟杠杆图
（三）通用君越5ET50变速器控制系统的工作原理
（1）启动过程
启动时，扭转减振器旁通离合器接合，驱动电机/发电机A充当启动机，通过输入行星齿轮组的传动，将发动机启动。动力传递路线为：驱动电机/发电机A→输入行星齿轮组太阳轮→输入行星齿轮组内齿圈→扭转减振器旁通离合器→发动机，从而启动发动机，如图4-80所示。此时变速器工作状态是：行星架固定，太阳轮带动齿圈，旁通离合器接合，齿圈驱动发动机，各个工作元件工作情况如表4-6所示。
图4-80 启动过程动力流示意图
表4-6 启动时各个工作元件工作情况
（2）纯电动模式
当车辆处于纯电动模式时，发动机关闭，低速离合器接合，固定输出行星齿轮组内齿圈，驱动电机/发电机B通过行星齿轮组向车轮传递驱动力。动力传递路线（图4-81）为：驱动电机/发电机B→输出行星齿轮组太阳轮→输出行星齿轮组行星架→车轮。此时变速器工作状态是：低速离合器结合，输出齿圈固定，输出太阳轮带动行星架转动，驱动车轮，车辆行驶，各个工作元件工作情况如表4-7所示。
图4-81 纯电动驱动模式动力流示意图
表4-7 纯电动模式时各个工作元件工作情况
前进挡与倒挡的动力传递路线相同，可以通过驱动电机/发电机B的运转方向来实现前进或后退。当车辆在纯电动工况下行驶，但高压电池组需要充电时，发动机启动，带动驱动电机/发电机A运行，为高压电池组充电。
（3）低速模式
在低速模式下有2种动力传递方式。一种由驱动电机/发电机B驱动车辆行驶，此时动力流为：驱动电机/发电机B→输出太阳轮→输出行星架→车轮。另一种由发动机为高压电池组充电，此时动力流为：发动机→输入内齿圈→输入太阳轮→驱动电机/发电机A→电源逆变器模块→高压电池组，如图4-82所示。此时变速器工作状态是：低速离合器结合，输出齿圈固定，输出太阳轮带动行星架转动，驱动车轮，车辆行驶；旁通离合器分离，发动机通过扭转减振器驱动输入内齿圈，使太阳轮转动，带动驱动电机/发电机A，通过逆变器给高压电池组充电，各个工作元件工作情况如表4-8所示。
图4-82 低速模式动力流示意图
表4-8 低速模式时各个工作元件工作情况
低速模式动力传递路线与纯电动模式相同：驱动电机/发电机B→输出行星齿轮组太阳轮→输出行星齿轮组行星架→车轮。发电动力传递路线为：发动机→输入内齿圈→驱动电机/发电机A→电源逆变器模块→高压电池组。
（4）固定传动比模式
在固定传动比驱动模式下有3种动力传递方式。一种是发动机驱动车辆行驶，此时动力流为：发动机→输入内齿圈→输入行星架→车轮。第二种是驱动电机/发电机B驱动车辆行驶，此时动力流为：驱动电机/发电机B→输出太阳轮→输出行星架→车轮。第三种为再生能量回收，动力流为：车轮→输出行星架→输出太阳轮→驱动电机/发电机B，如图4-83所示。此时变速器工作状态是：旁通离合器分离，发动机通过扭转减振器驱动输入内齿圈，带动行星架，驱动车轮；低速离合器结合，输出内齿圈固定，驱动电机/发电机B驱动输出太阳轮，带动行星架转动，驱动车辆行驶；车轮驱动输出行星架，输出行星架带动输出太阳轮（输出内齿圈固定）通过逆变器给高压电池组充电，各个工作元件工作情况如表4-9所示。
图4-83 固定传动比模式动力流示意图
表4-9 固定传动比模式时各个工作元件工作情况
随着车速的提高，车辆进入固定传动比模式，低速离合器和高速离合器都接合，将输入太阳轮和输出内齿圈都固定在壳体上。
（5）高速模式
高速驱动模式下有2种动力传递方式。一种是由发动机驱动车辆行驶，其动力流为发动机→输入内齿圈→输出行星架→车轮；另一种动力传递是由驱动电机/发电机A和B共同驱动车辆行驶，其动力流也有2种：一路是驱动电机/发电机B输出太阳轮→输出行星架→车轮；另一路是驱动电机/发电机A→输出内齿圈→输出行星架→车轮，如图4-84所示。此时变速器工作状态是：旁通离合器分离，发动机通过扭转减振器驱动输入内齿圈，高速离合器接合，固定输入太阳轮，所以齿圈带动行星架，驱动车轮；高速离合器接合，驱动电机/发电机A驱动输出内齿圈，带动行星架转动，驱动车辆行驶；驱动电机/发电机B驱动输出太阳轮，带动行星架转动，驱动车辆行驶。这样，发动机、驱动电机/发电机A和驱动电机/发电机B三个动力源共同驱动汽车行驶，各个工作元件工作情况如表4-10所示。
图4-84 高速模式动力流示意图
表4-10 高速模式时各个工作元件工作情况
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