3.2 丰田混合动力系统
3.2.1 丰田混合动力系统的组成
丰田混合动力汽车的动力中枢是丰田混合动力系统（toyota hybrid system，THS），它使用汽油机和电动机两种动力，通过串联与并联相结合的方式进行工作，达到了低排放的效果。2003年，丰田汽车公司又推出了采用THS-Ⅱ（第二代丰田混合动力系统）的新一代普锐斯混合动力汽车，使混合动力汽车的发展向前迈进了一大步。丰田混合动力系统的主要部件在车上的位置如图3-13、图3-14所示。
图3-13 丰田混合动力系统主要部件的位置（一）
图3-14 丰田混合动力系统主要部件的位置（二）
（1）组成部分
①HV变速驱动桥 混合动力汽车（HV）变速驱动桥由发电机（MG1）、电动机（MG2）和行星齿轮组组成。
a.发电机（MG1） 由发动机带动旋转产生高压电以操作电动机（MG2）或为HV蓄电池充电。同时，它还可以作为起动机启动发动机。
b.电动机（MG2） 由发电机（MG1）或HV蓄电池的电能驱动，产生车辆动力。制动期间或制动踏板未被踩下时，它产生电能为HV蓄电池再次充电（再生制动控制）。
c.行星齿轮组 以适当的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机。
②HV蓄电池 在起步、加速和上坡时，将制动时或制动踏板未被踩下时再次充入的电能提供给电动/发电机。
③变频器总成 用于将高压DC（HV蓄电池）转换为AC［发电机（MG1）和电动机（MG2）］，反之亦然（AC转为DC）。包括增压转换器、DC-DC转换器和空调变频器。
a.增压转换器 将HV蓄电池的最高电压从DC 201.6V增加到DC 500V，反之亦然（从DC 500V降到DC 201.6V）。
b.DC-DC转换器 将最高电压从DC 201.6V降到DC 12V，为车身电气组件供电以及为备用蓄电池再次充电（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。
④HV 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，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（智能电子节气门控制系统）。
⑥蓄电池ECU 监控HV蓄电池的充电状态。
⑦制动防滑控制ECU 控制电动/发电机产生的再生制动以及控制液压制动，使总制动力等于仅配备液压制动的传统车辆。同样，制动防滑控制ECU照常进行制动系统控制（带EBD的ABS、制动辅助和VSC+）。
⑧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。
⑨挡位传感器 将挡位转换为电信号并输出到HV ECU。
⑩SMR（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。
互锁开关（用于变频器盖和检修塞）确认变频器盖和检修塞均已安装完毕。
断路器传感器 如果检测到车辆发生碰撞，则切断高压电路。
检修塞 在检查或维修车辆时，要拆下此塞，关闭HV蓄电池高压电路。
（2）主要部件
①发电机（MG1）和电动机（MG2）结构紧凑、质量小、高效（图3-15），其技术参数见表3-1、表3-2。
图3-15 发电机（MG1）和电动机（MG2）
表3-1 发电机（MG1）参数
表3-2 电动机（MG2）参数
在必要时，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。启动再生制动后，MG2将车辆的动能转换为电能并储存在HV蓄电池中。
MG1可以为HV蓄电池重新充电，通过调节发电量（改变发电机的转速），MG1有效地控制变速驱动桥连续可变变速器的功能。MG1同样作为起动机启动发动机。
MG1和MG2的电路如图3-16所示。MG1和MG2为永磁电动机，三相交流电经过定子线圈的三相绕组时，电动机内产生旋转磁场，如图3-17所示。通过以转子的旋转位置和转速控制旋转磁场从而使转子的永磁铁受到旋转磁场的吸引产生转矩，产生的转矩可用于与电流相匹配的所有用途，而转速由交流电的频率控制。此外，通过对旋转磁场和转子磁铁的角度进行适当调整，可以产生较大的转矩和较高的转速。
图3-16 MG1和MG2的电路
图3-17 MG1和MG2的工作原理
②变频器总成 如图3-18所示。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）和电动机（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）、电动机（MG2）一起，由发动机冷却系统的专用散热器冷却。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。
图3-18 变频器总成
变频器总成中的增压转换器将HV蓄电池DC 201.6V的额定电压提升到DC 500V，提升电压后，变频器将直流电转换为交流电。
发电机（MG1）、电动机（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（图3-19），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室内的空间。
图3-19 变频器电路
a.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（图3-20）。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。
图3-20 增压转换器电路
发电机（MG1）或电动机（MG2）作为发电机工作时，变频器将交流电转换为直流电，然后增压转换器将DC500V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，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（图3-21）。DC-DC转换器安装于变频器的下部。
图3-21 DC-DC转换器电路
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DC 201.6V转换为AC 201.6V，来为空调系统中的压缩机供电（图3-22）。
图3-22 空调变频器电路
d.冷却系统 车辆采用了配备有水泵的发电机（MG1）和电动机（MG2）冷却系统，而且将其与发动机冷却系统分开（图3-23，表3-3）。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。
图3-23 变频器、发电机（MG1）和电动机（MG2）的冷却系统
表3-3 变频器、发电机（MG1）和电动机（MG2）的冷却系统参数
①仅在车辆使用SLLC（粉红色）时。如果使用LLC（红色），维护时间间隔应变为40000km（25000mile）或24个月（以先到者为准）。
更换SLLC时，应用混合动力变速驱动桥下部的排放塞排尽里面的旧冷却液。如在维护时将非SLLC的冷却液注入车辆，则上述维护时间间隔不再有效。如果车辆最初使用LLC（红色），而后用SLLC（粉红）时，可调整维护时间间隔［每80000km（50000mile）］。
③普锐斯电池组件 普锐斯采用镍-氢（Ni-MH）电池作为HV蓄电池，其位置如图3-24所示。这种HV蓄电池具有高能、质量小、配合THS-Ⅱ系统特性使用时间较长等特点。车辆正常工作时，由于THS-Ⅱ系统通过充电和放电来保持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3-24 电池的位置
④加速踏板位置传感器 加速踏板受到大小不一的力时，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（图3-25、图3-26）。这时，磁通的变化量由霍尔IC转换为电信号并输出给HV ECU，显示加速踏板受力的大小。
图3-25 传感器位置
图3-26 加速踏板位置传感器电路
⑤电线 将变频器与HV蓄电池、发电机（MG1）、电动机（MG2）以及空调压缩机等部件相连，以传输高电压、高电流。电线一端接在行李厢中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室中的变频器，如图3-27所示。这种屏蔽电线可减少电磁干涉。辅助蓄电池的DC 12V配线排布与上述电线相同。高压动力线被屏蔽，以减小电磁干扰。高压线束和接头采用橙色，以与普通低压线束区别。
图3-27 高压电线
3.2.2 丰田混合动力系统的工作原理
根据行驶条件的不同，汽车在稳定运行过程中，可能处于以下工作状态，以最大限度地适应车辆的行驶状况。
①电动机（MG2）接收来自HV蓄电池的电能，以驱动车辆（图3-28）。
图3-28 蓄电池供电
②发动机通过行星齿轮驱动车辆时，发电机（MG1）由发动机通过行星齿轮带动旋转，为MG2提供电能（图3-29）。
图3-29 发动机驱动车轮
③发电机（MG1）由发动机通过行星齿轮带动旋转，为HV蓄电池充电（图3-30）。
图3-30 发动机发电
④车辆减速时，车轮的动能被回收并转化为电能，并通过MG2为HV蓄电池再次充电（图3-31）。
图3-31 车轮的动能回收
HV ECU根据车辆行驶状况在①、②、③、①+②+③或④工作模式间转换。HV蓄电池的SOC（荷电状态）较低时，发动机带动MG1为HV蓄电池充电。
与传统汽油发动机车辆相比，该系统具有更高的燃油经济性及低尾气排放量的特性。这种改进后的动力传动系统还避开了纯电动汽车的一些局限性（如较短的续航里程或对外部充电设备的依赖性）。
THS-Ⅱ（第二代丰田混合动力系统）使用发动机和电动机（MG2）提供的两种动力，并使用MG1作为发电机。系统根据各种车辆行驶状况优化组合这两种动力。
HV ECU始终监视SOC、蓄电池温度、水温和电载荷状态。在READY指示灯亮，车辆处于P挡或车辆倒车时，如果监视项目符合条件，HV ECU发出指令，启动发动机，驱动发电机（MG1），并为HV蓄电池充电。
下面以图3-32所示的车辆行驶状况分析THS-Ⅱ系统的工作原理，说明THS-Ⅱ系统如何控制发动机、MG1和MG2来驱动汽车。
图3-32 车辆行驶状况
图3-32中，A表示仪表板上READY灯亮；B表示启动；C表示发动机微加速；D表示小负荷巡航；E表示节气门全开加速；F表示减速行驶；G表示倒车。
根据相对运动关系可以非常方便地用模拟杠杆图来表示行星齿轮组各部件的转速关系（图3-33、图3-34）。杠杆3个节点的相对位置由太阳齿轮（MG1）与齿圈（MG2）的齿数确定，相对于水平基准位置，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）相似于转速。
图3-33 普锐斯用的行星齿轮组
图3-34 表示行星轮系角速度关系的模拟杠杆图
表3-4中的模拟杠杆图对行星齿轮的旋转方向、转速和电源平衡进行了直观表示。此模拟杠杆中，3个齿轮的转速始终可用一条直线来连接。
表3-4 模拟杠杆图
模拟杠杆图还对发电机（MG1）或电动机（MG2）的充电或发电状态、旋转方向和转矩状态作了说明。
（1）准备启动状态（图3-32中的A阶段）
如果水温、SOC、蓄电池温度和电载荷状态不满足条件，即使驾驶员按下POWER开关，READY指示灯打开，发动机也不会运转。
启动发动机：仪表盘上的READY指示灯亮、车辆处于P挡或者倒挡时，如果HV ECU监视的任何项目均正常，HV ECU启动发电机（MG1），从而启动发动机。运行期间，为防止发电机（MG1）的太阳齿轮的反作用力转动电动机（MG2）的轮圈并驱动车轮，电动机（MG2）接收电流，施加制动（图3-35、图3-36）。这个功能称为反作用控制。
图3-35 准备启动状态
图3-36 行星齿轮模拟杠杆图（一）
在随后的状态中，运转中的发动机驱动发电机（MG1），为HV蓄电池充电（图3-37、图3-38）。
图3-37 启动后蓄电池充电
图3-38 行星齿轮模拟杠杆图（二）
（2）起步工况（图3-32中的B阶段）
电动机（MG2）驱动车辆起步后，车辆仅由电动机（MG2）驱动。这时，发动机保持停止状态，发电机（MG1）以反方向旋转而不发电（图3-39、图3-40）。
图3-39 起步工况
图3-40 行星齿轮模拟杠杆图（三）
启动发动机：只有电动机（MG2）工作时，如果所需驱动转矩增加，发电机（MG1）将被启动，进而启动发动机。同样，如果HV ECU监视的任何项目如SOC、蓄电池温度、水温和电载荷状态与规定值有偏差，发电机（MG1）将被启动，进而启动发动机（图3-41、图3-42）。
图3-41 汽车起步后启动发动机
图3-42 行星齿轮模拟杠杆图（四）
在随后的状态中，已经启动的发动机将使发电机（MG1）为HV蓄电池充电。如果需要增加所需驱动转矩，发动机将启动发电机（MG1）并转变为发动机微加速时的模式（图3-43、图3-44）。
图3-43 发动机驱动发电机
图3-44 行星齿轮模拟杠杆图（五）
（3）发动机微加速工况（图3-32中的C阶段）
发动机微加速时，发动机的动力由行星齿轮分配。其中一部分动力直接输出，剩余动力用于发电机（MG1）发电。通过变频器的电动输出，电力输送到电动机（MG2），用于输出动力（图3-45、图3-46）。
图3-45 发动机微加速工况
图3-46 行星齿轮模拟杠杆图（六）
（4）小负荷巡航工况（图3-32中的D阶段）
车辆以小负荷巡航时，发动机的动力由行星齿轮分配。其中一部分动力直接输出，剩余动力用于发电机（MG1）发电。通过变频器的电动传输，电力输送到电动机（MG2）用于输出动力（图3-47、图3-48）。
图3-47 小负荷巡航工况
图3-48 行星齿轮模拟杠杆图（七）
（5）节气门全开加速工况（图3-32中的E阶段）
车辆从低载荷巡航转换为节气门全开加速模式时，系统将在保持电动机（MG2）动力的基础上，增加HV蓄电池的电动力（图3-49、图3-50）。
图3-49 节气门全开加速工况
图3-50 行星齿轮模拟杠杆图（八）
（6）减速工况（图3-32中的F阶段）
①D挡减速 车辆以D挡减速行驶时，发动机停止工作。这时，车轮驱动电动机（MG2），使电动机（MG2）作为发电机运行，为HV蓄电池充电（图3-51、图3-52）。
图3-51 D挡减速
图3-52 行星齿轮模拟杠杆图（九）
车辆从较高速度开始减速时，发动机以预定速度继续工作，保护行星齿轮组。
②B挡减速 车辆以B挡减速行驶时，车轮驱动电动机（MG2），使电动机（MG2）作为发电机工作，为HV蓄电池充电，并为发电机（MG1）供电。这样，MG1保持发动机转速并施加发动机制动（图3-53、图3-54）。这时，发动机燃油供给被切断。
图3-53 B挡减速
图3-54 行星齿轮模拟杠杆图（十）
（7）倒车工况（图3-32中的G阶段）
①车辆倒车 仅由电动机（MG2）为车辆提供动力。这时，电动机（MG2）反向旋转，发动机不工作，发电机（MG1）正向旋转，不发电（图3-55、图3-56）。
图3-55 倒车工况
图3-56 行星齿轮模拟杠杆图（十一）
②启动发动机 如果HV ECU监视的任何项目如SOC、蓄电池温度、水温和电载荷状态与规定值有偏差，发电机（MG1）将发动机启动（图3-57、图3-58）。
图3-57 启动发动机
图3-58 行星齿轮模拟杠杆图（十二）
在随后的状态中，已经启动的发动机驱动发电机（MG1），为HV蓄电池充电（图3-59、图3-60）。
图3-59 发动机驱动发电机
图3-60 行星齿轮模拟杠杆图（十三）
3.2.3 混合动力汽车控制系统
（1）组成
混合动力汽车控制系统的组成如图3-61所示。
图3-61 混合动力汽车控制系统的组成
①混合动力系统ECU的控制 根据请求转矩、再生制动控制和HV蓄电池的SOC（荷电状态）控制发电机（MG1）、电动机（MG2）和发动机。具体工作状态由挡位、加速踏板踩下角度和车速来确定。
混合动力系统ECU监控HV蓄电池的SOC和HV蓄电池的温度及发电机（MG1）和电动机（MG2），以对这些项目实施最优控制。
车辆处于N挡（空挡）时，HV ECU实施关闭控制，自动关闭发电机（MG1）和电动机（MG2）。
车辆在陡坡上松开制动而启动时，上坡辅助控制可以防止车辆下滑。
如果驱动轮在没有附着力时空转，HV ECU提供电动机牵引力控制，抑制电动机（MG2）旋转，进而保护行星齿轮组，同时防止发电机（MG1）产生过大的电流。
为防止电路电压过高并保证电路切断的可靠性，HV ECU通过3个继电器的作用实施（系统主继电器）SMR控制来连接和关闭高压电路。
②发动机ECU的控制 发动机ECU接收HV ECU发送的目标发动机转速和所需的发动机动力，来控制ETCS-i系统、燃油喷射量、点火正时和VVT-i系统。
③变频器的控制 根据HV ECU提供的信号，变频器将HV蓄电池的直流电转换为交流电来驱动发电机（MG1）、电动机（MG2），同样也可进行逆向过程。此外，变频器将发电机（MG1）的交流电提供给电动机（MG2）。
HV ECU向变频器内的功率晶体管发送信号，来转换发电机（MG1）、电动机（MG2）的U、V和W相来驱动发电机（MG1）和电动机（MG2）。HV ECU从变频器接收到过热、过流或故障电压信号后即关闭。
④增压转换器的控制 根据HV ECU提供的信号，增压转换器将额定电压DC 201.6V升高到最高电压DC 500V。
发电机（MG1）或电动机（MG2）产生的最高电压AC 500V由变频器转换为直流电，根据HV ECU的信号，增压转换器将直流电降低到DC 201.6V（用于HV蓄电池）。
⑤转换器的控制 将额定电压DC 201.6V转化为DC 12V，为车身电气组件供电，并为备用蓄电池充电（DC 12V），转换器将备用蓄电池控制在恒定电压状态。
⑥空调变频器的控制 将HV蓄电池的额定电压DC 201.6V转换为AC 201.6V，为空调系统的电动变频压缩机供电。
⑦发电机（MG1）和电动机（MG2）的控制
a.发电机（MG1）由发动机带动旋转，产生高压（最高电压AC 500V），操作电动机（MG2）并为HV蓄电池充电。另外，它作为起动机启动发动机。
b.电动机（MG2）由发电机（MG1）或HV蓄电池供电驱动，产生车辆动力。
c.制动时或加速踏板未被踩下时，电动机（MG2）产生电能为HV蓄电池再次充电（再生制动控制）。
d.速度传感器（转角传感器）检测到发电机（MG1）、电动机（MG2）的转速和位置并将信号输出到HV ECU。
e.电动机（MG2）上的温度传感器检测温度，并将温度信号发送到HV ECU。
⑧制动防滑控制ECU的控制 制动时，制动防滑控制ECU计算所需的再生制动力并将信号发送到HV ECU。一接收到信号，HV ECU立刻将实际的再生制动控制数据发送到制动防滑控制ECU。根据此数据，制动防滑控制ECU计算并执行所需的液压制动力。
⑨蓄电池ECU的控制 蓄电池ECU实施监视控制，监视HV蓄电池和冷却风扇控制的状态，使HV蓄电池保持在预定的温度。这样，对这些组件实施最优控制。
⑩换挡的控制 HV ECU根据挡位传感器提供的信号检测挡位（R、N、D或B），控制发电机（MG1）、电动机（MG2）和发动机调整车辆行驶状态以适应所选挡位。
变速器控制ECU通过HV ECU提供的信号检测驾驶员是否按下驻车开关。然后，它操作换挡控制执行器，通过机械机构锁止变速驱动桥。
碰撞时的控制 发生碰撞时，如果HV ECU收到空气囊传感器总成发出的空气囊张开信号，或变频器中断路器传感器发出的执行信号，则关闭SMR（系统主继电器）以切断整个电源。
电动机驱动模式的控制 仪表板上的EV模式开关被驾驶员手动打开时，如果所需条件满足，则HV ECU使车辆只由电动机（MG2）驱动运行。
巡航控制系统操作的控制 HV ECU中的巡航控制ECU收到巡航控制开关信号时，按照驾驶员的要求，将发动机、发电机（MG1）和电动机（MG2）的动力调节到最佳的组合，获得目标车速。
指示灯和警告灯点亮的控制 使灯点亮或闪烁，通知驾驶员车辆状态或系统故障。
诊断HV ECU检测到故障时，进行诊断并存储故障的相应数据。
安全保护HV ECU检测到故障时，HV ECU根据存储在存储器中的数据停止或控制相关执行器和ECU。
THS控制系统组成框图如图3-62所示。
图3-62 THS控制系统组成框图
（2）主要功能
①HV ECU控制 HV ECU根据加速踏板位置传感器发出的信号检测加速踏板上所施加力的大小。HV ECU收到发电机（MG1）和电动机（MG2）中速度传感器（转角传感器）发出的车速信号，并根据挡位传感器的信号检测挡位。HV ECU根据这些信息确定车辆的行驶状态，对发电机（MG1）、电动机（MG2）和发动机的动力进行最优控制，以实现低耗油和更清洁的排放等目标。
HV ECU控制原理如图3-63所示，其结构框图如图3-64所示。
图3-63 HV ECU控制原理
图3-64 HV ECU结构框图
a.系统监视控制功能 蓄电池ECU始终监视HV蓄电池的SOC（荷电状态），并将SOC发送到HV ECU。SOC过低时，HV ECU提高发动机的功率输出以驱动发电机（MG1）为HV蓄电池充电。发动机停止时，发电机（MG1）工作来启动发动机；然后，发动机驱动发电机（MG1）为HV蓄电池充电。
如果SOC较低或HV蓄电池、发电机（MG1）或电动机（MG2）的温度高于规定值，则HV ECU限制对驱动轮的动力的大小，直到它恢复到额定值。内置于电动机（MG2）中的温度传感器直接检测电动机（MG2）的温度。HV ECU计算发电机（MG1）的温度。
b.关闭控制功能 一般来说，车辆处于N挡时，发电机（MG1）和电动机（MG2）被关闭。这是由于电动机（MG2）通过机械机构与前轮相连，所以必须停止发电机（MG1）和电动机（MG2）来切断动力。
行驶时，如果制动踏板被踩下并且某个车轮锁止，则带EBD的ABS启动工作。然后，系统请求电动机（MG2）输出低转矩为重新驱动车轮提供辅助动力，这时，即使车辆处于N挡，系统也会取消关闭功能使车轮转动。车轮重新旋转后，系统恢复关闭功能。
车辆以D挡或B挡行驶，制动踏板被踩下时，再生制动开始工作。这时，驾驶员换挡到N挡时，在再生制动请求转矩减少的同时，制动液压增大以避免制动黏滞。在这以后，系统实施关闭功能。
发电机（MG1）、电动机（MG2）以比规定值更高的转速工作时，关闭功能取消。
c.上坡辅助控制功能 如果施加了上坡辅助控制，则制动会施加到车辆后轮，防止车辆向坡下滑。这时，HV ECU向制动防滑控制ECU发送后制动启动信号。车辆在陡坡上松开制动而启动时，上坡辅助控制可以防止车辆下滑。由于电动机具有高敏感度的转速传感器，它可以感应坡度和车辆下降角度，以增大电动机的转矩确保安全。
d.电动机牵引力控制功能 车辆在光滑路面上行驶时如果驱动轮打滑，电动机（MG2）（与车轮直接相连）会旋转过快，引起相关的行星齿轮转速增大。这种状况可对咬合部件等造成损害。某些时候，还可使发电机（MG1）产生过量电能。如果转速传感器信号表明转速发生突然变化，HV ECU确定电动机（MG2）转速过大并施加制动力以抑制转速，保护行星齿轮组。
如果只有一个驱动轮旋转过快，HV ECU通过左右车轮的转速传感器监视它们的速度差，HV ECU将指令发送到制动防滑控制ECU，以对转速过快的车轮施加制动。这些控制方法可以起到与制动控制系统TRC同样的作用。
e.雪地起步时驱动轮转速控制功能 图3-65所示为雪地起步时驱动轮转速状态。图3-66（a）描述了产生过快转速的机理。如果驱动轮抓地力正常，那么电动机（MG2）（驱动轮）转速的变化很小，它们和发动机之间的速度差很小，从而达到平衡，这样行星齿轮组［图3-66（c）］的相对转速差最小。
图3-65 雪地起步时驱动轮转速状态
图3-66 行星齿轮组运动关系
如果驱动轮打滑，如图3-66（b）所示，电动机（MG2）（驱动轮）的转速会有很大的变化。在这种情况下，由于转速变化量较小的发动机无法随电动机（MG2）转动，行星齿轮组的转速将增大。
HV ECU根据电动机（MG2）提供的转速传感器信号监视转速突变，来计算驱动轮的打滑量。HV ECU根据计算的打滑量通过抑制电动机（MG2）的旋转来控制动力（图3-67）。
图3-67 电动机牵引力
f.系统主继电器（SMR）控制功能 SMR是在接收到HV ECU发出的指令后可连接或断开高压电路电源的继电器（图3-68），共有3个继电器，负极侧有1个，正极侧有2个，一起来确保系统工作正常。
图3-68 系统主继电器
ⅰ.电源打开 电路连接时SMR1和SMR3工作；之后，SMR2工作而SMR1关闭。这种方式可以控制流过电阻器的电流，电路中的触点受到保护，避免受到强电流造成的损害（图3-69）。
图3-69 电源打开
ⅱ.电源关闭 电路断开时SMR2和SMR3相继关闭。然后，HV ECU确认各个继电器是否已经关闭。这样，HV ECU可确定SMR2是否卡住（图3-70）。
图3-70 电源关闭
②发动机ECU控制 发动机ECU接收到HV ECU发送的目标发动机转速和所需的发动机动力信号，控制ETCS-i系统、燃油喷射量、点火正时和VVT-i系统（图3-71）。
图3-71 发动机ECU控制框图
a.发动机ECU将发动机工作状态信号发送到混合动力系统ECU。
b.按照基本THS-Ⅱ控制，在接收到混合动力系统ECU发送的发动机停止信号后，发动机ECU将使发动机停机。
c.系统出现故障时，发动机ECU通过混合动力系统ECU的指令打开检查发动机警告灯。
③变频器控制 如图3-72所示，根据HV ECU提供的信号，变频器将HV蓄电池的直流电转换为交流电给发电机（MG1）、电动机（MG2）供电，或执行相反的过程。此外，变频器将发电机（MG1）的交流电提供给电动机（MG2），电流从发电机（MG1）提供给电动机（MG2）时，电流在变频器内转换为直流电。
图3-72 变频器控制
根据发电机（MG1）、电动机（MG2）发送的转子信息和从蓄电池ECU发送的HV蓄电池SOC等信息，HV ECU将信号发送到变频器内部的功率晶体管来转换发电机（MG1）、电动机（MG2）定子线圈的U、V和W相。关断发电机（MG1）、电动机（MG2）的电流时，HV ECU发送信号到变频器。
④制动防滑控制ECU控制 制动防滑控制ECU根据驾驶员踩下制动踏板时制动执行器和制动踏板行程传感器的制动总压力计算所需的总制动力（图3-73）。
图3-73 制动防滑控制框图
①再生制动力请求；电动机牵引力控制请求（用于VSC+系统）。②实际再生制动控制数值；液压制动控制请求（用于下坡辅助控制）。③仅用于带VSC+系统的车型。
制动防滑控制ECU根据总制动力计算所需的再生制动力，将结果发送到HV ECU。
HV ECU启动电动机（MG2）进行反方向转矩控制并执行再生制动功能。
制动防滑控制ECU控制制动执行器电磁阀产生轮缸压力，这个轮缸压力是总制动力减去实际再生制动控制的数值。
在带VSC+系统的车型上，车辆在VSC+系统控制下工作时，制动防滑控制ECU发送请求信号到HV ECU实施电动机牵引力控制，HV ECU根据当前的车辆行驶状态控制发动机、发电机（MG1）和电动机（MG2）以抑制动力。
⑤蓄电池ECU控制 蓄电池ECU检测HV蓄电池的SOC（荷电状态）、温度、电压以及是否泄漏，并将这些信息发送到HV ECU（图3-74）。蓄电池ECU通过HV蓄电池内的温度传感器检测其温度，并操纵冷却风扇来控制温度。
图3-74 蓄电池ECU控制框图
a.HV电池状态监视控制 蓄电池ECU始终监视以下项目并将这些信息发送给HV ECU。
ⅰ.通过HV蓄电池内的温度传感器检测HV蓄电池温度。
ⅱ.通过HV蓄电池内的泄漏检测电路检测其是否泄漏。
ⅲ.通过HV蓄电池内的电压检测电路检测其电压。
ⅳ.通过电流传感器检测电流。
HV蓄电池通过估计充电和放电电流来计算SOC。
b.SOC控制（图3-75）车辆行驶时，由于HV蓄电池在加速期间给电动机（MG2）充电，减速时由再生制动充电而反复经历充电和放电过程。蓄电池ECU根据电流传感器检测到的充电和放电水平计算SOC，并将数据发送到HV ECU，HV ECU根据接收的数据控制充电和放电，将SOC始终控制在稳定水平。
图3-75 SOC控制
c.冷却风扇控制 如图3-76所示，蓄电池ECU根据HV蓄电池内的3个温度传感器和1个进气温度传感器检测到蓄电池温度上升，蓄电池ECU在负载循环控制下连续启动冷却风扇，将HV蓄电池的温度维持在规定范围内。
图3-76 冷却风扇控制框图
空调系统降低车内温度时，如果检测到HV蓄电池温度出现偏差，则蓄电池ECU关闭冷却风扇或将其固定在低挡转速。该控制的目的是使车内温度首先降下来，这是由于冷却系统的进气口位于车内。
⑥汽车碰撞控制 如图3-77所示，发生碰撞时，如果HV ECU接收到空气囊传感器总成发出的空气囊张开信号或变频器中的断路器传感器发出的执行信号，HV ECU将关闭SMR（系统主继电器）从而切断总电源以确保安全。
图3-77 汽车碰撞控制框图
⑦纯电动机驱动模式控制 为减小深夜行车、停车时的噪声和在车库中短时间减少排气，可以手动按下仪表板上的EV模式开关（图3-78），使车辆只受电动机（MG2）的驱动。打开EV模式开关后，组合仪表中的EV模式指示灯将点亮。
图3-78 纯电动机驱动模式控制
在正常行驶状态下，车辆只以电动机（MG2）起步，加速踏板受力时或SOC下降时发动机工作产生动力。但是，如果EV模式开关打开后，启动发动机的规定数值将受到修正以增加在只有电动机（MG2）工作状态下的车辆续驶里程。
选择EV模式时，发动机停止工作，车辆继续在只有电动机（MG2）工作的状态下行驶，除非车辆发生以下情形。
a.EV模式开关关闭。
b.SOC下降到规定水平以下。
c.车速超过规定数值。
d.加速踏板角度超过规定数值。
e.HV蓄电池温度高于正常工作范围。
f.如果HV蓄电池在标准SOC下，车辆在平坦路面上连续行驶0.6～1.2mile（1～2km）后，EV模式将关闭。
⑧指示灯和警告灯 THS-Ⅱ系统指示灯和警告灯（图3-79）的作用见表3-5。
图3-79 指示灯和警告灯
表3-5 指示灯和警告灯的作用
⑨自诊断 第二代丰田混合动力系统（THS-Ⅱ）中，如果HV ECU、发动机ECU或蓄电池ECU检测到故障，则ECU进行自诊断并存储故障信息。此外，为了通知驾驶员故障发生，ECU使检查发动机警告灯、主警告灯或HV蓄电池警告灯点亮或闪烁。
HV ECU、发动机ECU或蓄电池ECU将存储各自故障的DTC。在常规的DTC 5位代码的基础上新添加了3位数字信息代码。这样，在故障排除时可进一步缩小范围以确定故障。可以使用智能测试仪Ⅱ读取DTC。一些DTC较以往更加细化了怀疑部位，同时为其制定了新的DTC，此外，还增添了与新增项目对应的DTC。
⑩安全保护 如果HV ECU检测到THS-Ⅱ系统故障，那么它将根据存储器中的数据控制系统。