СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМОЙ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ


  1. ПРИНЦИП РАБОТЫ


    1. Работа гибридной системы


      1. В гибридной системе тяговое усилие создается двигателем и электродвигателем (MG2), а (MG1) используется в качестве генератора. Система оптимальным образом сочетает эти усилия в зависимости от условий движения.

      2. ЭБУ распределения питания постоянно контролирует температуру охлаждающей жидкости двигателя, степень заряда аккумуляторной батареи, температуру высоковольтной аккумуляторной батареи и электрическую нагрузку. Если любое из контролируемых условий не отвечает требованиям, когда автомобиль находится в состоянии готовности, а рычаг переключения передач установлен в положение, отличное от N, ЭБУ распределения питания запускает двигатель.

      3. Гибридная система приводит автомобиль в движение, осуществляя оптимальное согласованное управление двигателем, генератором (MG1) и электродвигателем (MG2) в соответствии с условиями движения, перечисленными ниже. Перечисленные ниже условия представляют собой примеры типичных эксплуатационных условий.

        A01MTRFE05
        Условия движения
        А Питание включено (READY)
        B Трогание с места
        C Движение с постоянной скоростью
        D Во время разгона при полностью открытой дроссельной заслонке
        E Во время замедления
        F Во время движения задним ходом

    2. Режим движения B: Трогание с места


      1. При трогании автомобиля с места он приводится в движение посредством электродвигателя (MG2).

        A01MSLEC01
        *1 Engine *2 Гибридная трансмиссия в сборе
        *3 Планетарная передача деления мощности *4 Планетарный редуктор электродвигателя
        *5 Генератор (MG1) *6 Электродвигатель (MG2)
        *7 Преобразователь-инвертор в сборе *8 Дифференциал
        *9 HV Battery (высоковольтная аккумуляторная батарея) - -
        *a Остановлен *b Вращается свободно
        *c Привод *d Выпуск
        A01MSKR Передача мощности A01MTXC Путь передачи механической энергии
        A01MSI3 Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01MTI1 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)

      2. Если степень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи низка, аккумуляторная батарея заряжается генератором (MG1), приводимым в движение двигателем. Электроэнергия от генератора (MG1) используется также для привода электродвигателя (MG2).

        A01MRJFC01
        *1 Engine *2 Гибридная трансмиссия в сборе
        *3 Планетарная передача деления мощности *4 Планетарный редуктор электродвигателя
        *5 Генератор (MG1) *6 Электродвигатель (MG2)
        *7 Преобразователь-инвертор в сборе *8 Дифференциал
        *9 HV Battery (высоковольтная аккумуляторная батарея) - -
        *a Привод *b Ведомый - вырабатывает электроэнергию
        *c Заряжается от генератора (MG1) - -
        A01MSKR Передача мощности A01MTXC Путь передачи механической энергии
        A01MSI3 Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01MTI1 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)

    3. Режим движения C: при движении с низкой нагрузкой и постоянной скоростью


      1. Когда автомобиль движется с постоянной скоростью, двигатель работает в наиболее эффективном диапазоне, обеспечивая автомобиль мощностью.

      2. Тяговое усилие двигателя разделяется на два усилия в планетарной передаче деления мощности. Одна часть тягового усилия используется для прямого привода колес, а другая – для генерирования электроэнергии посредством генератора MG1.

      3. Электроэнергия от генератора (MG1) используется для привода электродвигателя (MG2). Он создает дополнительное усилие к тяговому усилию двигателя, передаваемому напрямую, помогая снизить расход топлива.

        A01MS3DC01
        *1 Engine *2 Гибридная трансмиссия в сборе
        *3 Планетарная передача деления мощности *4 Планетарный редуктор электродвигателя
        *5 Генератор (MG1) *6 Электродвигатель (MG2)
        *7 Преобразователь-инвертор в сборе *8 Дифференциал
        *9 HV Battery (высоковольтная аккумуляторная батарея) *10 -
        *a Привод *b Ведомый - вырабатывает электроэнергию
        A01MSKR Передача мощности A01MTXC Путь передачи механической энергии
        A01MTI1 Путь передачи электрической энергии (переменного тока) - -

      4. Если степень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи низка, большая часть мощности двигателя используется для генерации электроэнергии посредством генератора MG1. Он заряжает высоковольтную аккумуляторную батарею.

        A01MTNUC01
        *1 Engine *2 Гибридная трансмиссия в сборе
        *3 Планетарная передача деления мощности *4 Планетарный редуктор электродвигателя
        *5 Генератор (MG1) *6 Электродвигатель (MG2)
        *7 Преобразователь-инвертор в сборе *8 Дифференциал
        *9 HV Battery (высоковольтная аккумуляторная батарея) - -
        *a Привод *b Ведомый - вырабатывает электроэнергию
        *c Заряжается от генератора (MG1) - -
        A01MSKR Передача мощности A01MTXC Путь передачи механической энергии
        A01MSI3 Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01MTI1 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)

    4. Режим движения D: Во время разгона при полностью открытой дроссельной заслонке


      1. Когда автомобиль переходит из режима поддержания постоянной скорости при низкой нагрузке в режим разгона при полностью открытой дроссельной заслонке, система дополняет крутящий момент электродвигателя MG2 электрической мощностью высоковольтной аккумуляторной батареи.

        A01MS3AC01
        *1 Engine *2 Гибридная трансмиссия в сборе
        *3 Планетарная передача деления мощности *4 Планетарный редуктор электродвигателя
        *5 Генератор (MG1) *6 Электродвигатель (MG2)
        *7 Преобразователь-инвертор в сборе *8 Дифференциал
        *9 HV Battery (высоковольтная аккумуляторная батарея) - -
        *a Привод *b Ведомый - вырабатывает электроэнергию
        *c Выпуск - -
        A01MSKR Передача мощности A01MTXC Путь передачи механической энергии
        A01MSI3 Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01MTI1 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)

    5. Режим движения E: при замедлении


      1. Когда автомобиль движется с рычагом переключения передач в положении D и замедляется, двигатель выключается, и тяговое усилие от двигателя на колесах становится равным нулю. После этого колеса приводят в движение электродвигатель (MG2), заставляя электродвигатель (MG2) работать в режиме генератора, заряжая высоковольтную аккумуляторную батарею. Когда электродвигатель (MG2) работает в качестве генератора, он создает сопротивление вращению колес, обеспечивая торможение.

      2. Если автомобиль замедляет движение на высокой скорости, коленчатый вал двигателя не прекращает вращение. Двигатель будет поддерживать заданную скорость в целях защиты планетарной передачи. Этот режим работы не показан на следующих схемах.

        A01MRK2C01
        *1 Engine *2 Гибридная трансмиссия в сборе
        *3 Планетарная передача деления мощности *4 Планетарный редуктор электродвигателя
        *5 Генератор (MG1) *6 Электродвигатель (MG2)
        *7 Преобразователь-инвертор в сборе *8 Дифференциал
        *9 HV Battery (высоковольтная аккумуляторная батарея) - -
        *a Остановлен *b Вращается свободно
        *c Ведомый - вырабатывает электроэнергию *d Заряжается от электродвигателя (MG2)
        A01MSKR Передача мощности A01MTXC Путь передачи механической энергии
        A01MSI3 Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01MTI1 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)

    6. Режим движения F: Движение задним ходом


      1. Когда автомобиль движется задним ходом, мощность передается от электродвигателя (MG2). В это время электродвигатель (MG2) вращается в противоположном направлению движения направлении (-), двигатель может оставаться остановленным, а генератор (MG1) вращается в направлении (+), не генерируя электроэнергию.

      2. Если во время движения задним ходом любой из контролируемых ЭБУ распределения питания параметров (степень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи, температура высоковольтной аккумуляторной батареи, температура охлаждающей жидкости двигателя и электрическая нагрузка) достигает определенного уровня, двигатель запускается посредством генератора MG1. Представленный ниже рисунок соответствует примеру, в котором двигатель не работает.

        A01MSLEC01
        *1 Engine *2 Гибридная трансмиссия в сборе
        *3 Планетарная передача деления мощности *4 Планетарный редуктор электродвигателя
        *5 Генератор (MG1) *6 Электродвигатель (MG2)
        *7 Преобразователь-инвертор в сборе *8 Дифференциал
        *9 HV Battery (высоковольтная аккумуляторная батарея) - -
        *a Остановлен *b Вращается свободно
        *c Привод *d Выпуск
        A01MSKR Передача мощности A01MTXC Путь передачи механической энергии
        A01MSI3 Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01MTI1 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)

  2. СХЕМА СИСТЕМЫ

    A01MSEKE03
    A01MRO2E03

  3. НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УСТРОЙСТВ


    1. Основные узлы и детали гибридной системы выполняют следующие функции:

      Устройство Функция
      ЭБУ распределения питания

      • Осуществляет комплексное управление гибридной системой.


        • Получает информацию от различных датчиков и ЭБУ (ECM, ЭБУ MG, датчик напряжения аккумуляторной батареи и ЭБУ системы противоскольжения) и, на основании этих данных, рассчитывает требуемый крутящий момент и мощность. ЭБУ распределения питания передает результаты вычислений в ECM, ЭБУ MG и ЭБУ системы противоскольжения.

        • Контролирует степень заряда (SOC) высоковольтной аккумуляторной батареи.

        • Управляет преобразователем постоянного тока в постоянный.

        • Управляет насосом системы охлаждения инвертора.

        • Управляет вентилятором системы охлаждения аккумуляторной батареи в сборе.
      Двигатель 2AR-FSE Двигатель 2AR-FSE представляет собой двигатель Аткинсона с высокой степенью расширения, совместимый с гибридной системой, который создает тяговое усилие для движения и вырабатывания электроэнергии.
      Гибридная трансмиссия L210 в сборе Генератор (MG1) Генератор (MG1) с приводом от двигателя генерирует высокое напряжение, которое приводит в действие электродвигатель (MG2) и обеспечивает зарядку высоковольтной аккумуляторной батареи. Кроме того, он выполняет функции стартера при пуске двигателя.
      Электродвигатель (MG2)

      • Электродвигатель (MG2), приводимый в действие электроэнергией от генератора (MG1) и высоковольтной аккумуляторной батареи, создает тяговое усилие для ведущих колес.

      • Во время торможения, а также когда педаль акселератора не нажата, он вырабатывает электроэнергию высокого напряжения для подзарядки высоковольтной аккумуляторной батареи.
      Резольвер генератора Определяет положение, частоту и направление вращения ротора генератора (MG1).
      Резольвер электродвигателя Определяет положение, частоту и направление вращения ротора электродвигателя (MG2).
      Датчик температуры генератора Определяет температуру генератора (MG1).
      Датчик температуры электродвигателя Определяет температуру электродвигателя (MG2).
      Узел блока шестерен Планетарная передача деления мощности Соответствующим образом распределяет тяговое усилие двигателя для непосредственного приведения автомобиля в движение, а также для привода генератора (MG1).
      Планетарный редуктор электродвигателя Снижает частоту вращения электродвигателя (MG2) согласно характеристикам планетарной передачи с целью увеличения крутящего момента.
      Преобразователь-инвертор в сборе Инвертор Преобразует постоянный ток от повышающего преобразователя в переменный ток для генератора (MG1) и электродвигателя (MG2) и наоборот (из переменного тока в постоянный).
      Повышающий преобразователь Повышает номинальное постоянное напряжение высоковольтной аккумуляторной батареи 230,4 В до максимального уровня 650 В и наоборот (понижает напряжение с 650 до 230,4 В).
      Преобразователь постоянного тока в постоянный Понижает номинальное напряжение высоковольтной аккумуляторной батареи 230,4 В примерно до 14 В для питания электрооборудования автомобиля, а также для подзарядки вспомогательной аккумуляторной батареи.
      ЭБУ MG Управляет инвертором и повышающим преобразователем в соответствии с сигналами, получаемыми от ЭБУ распределения питания, тем самым обеспечивая работу генератора (MG1) и электродвигателя (MG2) в режиме генератора или электродвигателя.
      Датчик атмосферного давления Определяет атмосферное давление.
      Датчик температуры преобразователя-инвертора в сборе Определяет температуру деталей преобразователя-инвертора в сборе, а также температуру охлаждающей жидкости гибридной системы.
      Датчик тока инвертора Определяет ток генератора (MG1) и электродвигателя (MG2).
      Высоковольтная аккумуляторная батарея в сборе Высоковольтная аккумуляторная батарея (модули аккумуляторной батареи)

      • Питает электроэнергией генератор (MG1) и электродвигатель (MG2) в соответствии с условиями движения автомобиля.

      • Подзаряжается посредством генератора (MG1) и электродвигателя (MG2) в зависимости от степени заряда и условий движения автомобиля.
      Датчик температуры высоковольтной аккумуляторной батареи Определяет значения температуры в различных местах высоковольтной аккумуляторной батареи.
      Датчик температуры воздуха на впуске аккумуляторной батареи гибридной системы Определяет температуру воздуха на впуске, поступающего от вентилятора охлаждения аккумуляторной батареи в сборе.
      Распределительный блок аккумуляторной батареи гибридной системы в сборе Главные реле системы В зависимости от сигналов ЭБУ распределения питания размыкает и замыкает цепь высокого напряжения между высоковольтной аккумуляторной батареей и преобразователем-инвертором в сборе.
      Датчик тока высоковольтной аккумуляторной батареи Определяет входной и выходной токи высоковольтной аккумуляторной батареи.
      Датчик напряжения аккумуляторной батареи

      • Контролирует состояние высоковольтной аккумуляторной батареи (напряжение, температуру и ток) и передает эту информацию в ЭБУ распределения питания.

      • Контролирует разрушение электрической изоляции высоковольтной системы.
      Зажим сервисного размыкателя цепи При снятии зажима сервисного размыкателя цепи для проверки или обслуживания автомобиля высоковольтная цепь аккумуляторной батареи отключается.
      Выключатель блокировки (для зажима сервисного размыкателя цепи / крышки выводов инвертора / крышки разъема в сборе / разъема силового кабеля) Показывает, что зажим сервисного размыкателя цепи, крышка выводов инвертора, крышка разъема в сборе и разъем силового кабеля установлены.
      Силовой кабель (жгут проводов рамы) Соединяет высоковольтную аккумуляторную батарею, преобразователь-инвертор в сборе, гибридную трансмиссию в блоке с главной передачей и компрессор с электродвигателем в сборе.
      Насос системы охлаждения инвертора в сборе Обеспечивает охлаждение охлаждающей жидкости инвертора, работая под управлением ЭБУ распределения питания в 4 режимах в зависимости от температуры охлаждающей жидкости инвертора.
      Вентилятор охлаждения аккумуляторной батареи в сборе Работает под управлением ЭБУ распределения питания для охлаждения высоковольтной аккумуляторной батареи.
      Вспомогательная аккумуляторная батарея Обеспечивает питание электрооборудования.
      Датчик температуры вспомогательной аккумуляторной батареи (термистор в сборе) Определяет температуру вспомогательной аккумуляторной батареи.
      Выключатель питания Запускает и останавливает гибридную систему.
      Датчик положения педали акселератора в сборе Преобразует положение педали акселератора в электрический сигнал и передает его в ЭБУ распределения питания.
      Переключатель принудительного перехода на пониженную передачу в сборе Регистрирует почти полное нажатие педали стояночного тормоза.
      Главный выключатель круиз-контроля*1 Включает и выключает систему круиз-контроля и динамическую радарную систему круиз-контроля, а также выполняет различные операции, включая установку скорости автомобиля, разгон, замедление и отключение управления.
      Переключатель управления переключением (переключатель передач трансмиссии в сборе) Регистрирует операции повышения и понижения передачи водителем.
      Датчик положения селектора передач (напольный механизм переключения передач в сборе)

      • Регистрирует перевод рычага переключения передач в положении S.

      • Регистрирует выполнение водителем операций повышения и понижения передачи, когда рычаг переключения передач находится в положении S.
      Датчик положения рычага переключения передач Преобразует положение рычага переключения передач в электрические сигналы и передает их в ЭБУ распределения питания.
      Выключатель стоп-сигналов в сборе Определяет нажатие педали тормоза.
      Комбинированный переключатель в сборе Переключатель режима привода EV Когда водитель нажимает на выключатель режима движения EV, передает сигнал режима движения EV в ЭБУ распределения питания.
      Переключатель MODE

      • Когда водитель нажимает на переключатель, передает сигнал режима NORMAL в ЭБУ распределения питания через ECM.

      • Когда водитель нажимает на переключатель, передает сигнал режима ECO в ЭБУ распределения питания через блок управления системой кондиционирования.

      • Когда водитель нажимает на переключатель, передает сигнал режима SPORT*2 или SPORT S/S+*3 в ЭБУ распределения питания через ECM.
      Переключатель режима SNOW Когда водитель нажимает на переключатель, передает сигнал переключателя режима SNOW в ЭБУ распределения питания через ECM.
      ECM

      • Управляет двигателем в соответствии с данными о требуемых частоте вращения коленчатого вала и крутящем моменте двигателя, которые поступают от ЭБУ распределения питания.

      • Передает различные сигналы состояния двигателя в ЭБУ распределения питания.
      ЭБУ системы противоскольжения в сборе

      • Во время торможения рассчитывает требуемое усилие рекуперативного торможения и передает результат в ЭБУ распределения питания.

      • Во время действия TRC или VSC передает в ЭБУ распределения питания запрос на ограничение тягового усилия.
      Блок управления системой кондиционирования в сборе Передает различные сигналы состояния системы кондиционирования в ЭБУ распределения питания.
      Блок управления системы SRS При столкновении передает в ЭБУ распределения питания сигнал развертывания подушек безопасности.
      ЭБУ помощи при движении в сборе*4 Передает информацию о режиме работы динамической радарной системы круиз-контроля в ЭБУ распределения питания.
      Радиоприемник в сборе

      • Отображает мощность гибридной системы и степень заряда аккумуляторной батареи гибридной системы на экране контроля расхода энергии многофункционального дисплея.

      • Отображает режим вождения на многофункциональном дисплее.
      Щиток приборов в сборе Индикатор гибридной системы Дает возможность контролировать мощность системы и рекуперативную зарядку гибридной системы. Если выбран режим SPORT*2, SPORT S*3 или SPORT S+*3, индикатор гибридной системы заменяется на тахометр.
      Контрольная лампа READY Информирует водителя о готовности автомобиля начать движение.
      Главная контрольная лампа аварийного состояния В зависимости от сообщения на мультиинформационном дисплее светится или мигает, и может звучать зуммер.
      Контрольная лампа режима привода EV Включается во время движения в режиме EV.
      Контрольная лампа заряда Включается при неисправности системы зарядки вспомогательной аккумуляторной батареи.
      Контрольная лампа неисправности (MIL) Включается при неисправности системы управления гибридной системой и системы управления двигателем.
      Мультиинформационный дисплей

      • Отображает положение рычага переключения передач.

      • Отображает диапазон переключения передач.

      • Отображает распределение мощности.

      • Отображает режим EV.

      • Отображает режим вождения.

      • Отображает режим SNOW.

      • Отображает сообщения, чтобы проинформировать водителя о возникновении неисправности.

      • Отображает состояние системы и операции, которые подлежат выполнению.
      *1: для моделей с системой круиз-контроля или динамической радарной системой круиз-контроля
      *2: для моделей без системы регулируемой адаптивной подвески
      *3: для моделей с системой регулируемой адаптивной подвески
      *4: для моделей с динамической радарной системой круиз-контроля