ПРИНЦИП РАБОТЫ
Работа гибридной системы
В гибридной системе тяговое усилие создается двигателем и MG2, а MG1 используется в первую очередь в качестве генератора. Система оптимальным образом сочетает эти усилия в зависимости от условий движения.
ЭБУ распределения питания непрерывно контролирует степень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи и ее температуру, а также температуру охлаждающей жидкости двигателя и состояние электрической нагрузки. Если какой-либо контролируемый параметр не отвечает требованиям, когда индикатор READY включен, и рычаг переключения передач находится в положении P, R, D или S, либо автомобиль движется задним ходом, ЭБУ распределения питания выдает команду запуска двигателя, чтобы привести в движение MG1 для заряда аккумуляторной батареи гибридной системы.
Гибридная система приводит автомобиль в движение, оптимально управляя совместной работой двигателя, MG1 и MG2 в соответствии с условиями движения, указанными в приведенной ниже таблице.
| Условия движения | |
|---|---|
| А | Состояние готовности (READY-ON) |
| B | Трогание с места |
| C | Движение с постоянной скоростью |
| D | Во время разгона при полностью открытой дроссельной заслонке |
| E | Во время замедления |
| F | Движение задним ходом |
Условия движения A: Состояние готовности (READY-ON)
Иногда, даже если водитель включает питание (READY), двигатель не запускается. В этом случае двигатель, MG1 и MG2 остаются остановленными. Двигатель запускается только при выполнении определенных условий относительно температуры охлаждающей жидкости двигателя, степени заряда высоковольтной аккумуляторной батареи, температуры высоковольтной аккумуляторной батареи и электрической нагрузки.
Если после поездки водитель останавливает автомобиль и переводит рычаг переключения передач в положение P, ЭБУ распределения питания оставляет двигатель работающим. Двигатель продолжит работать, пока степень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи, температура охлаждающей жидкости двигателя, температура аккумуляторной батареи гибридной системы и/или состояние электрической нагрузки не достигнут определенного уровня.
Если ЭБУ распределения питания определяет, что любой из контролируемых им параметров требует запуска двигателя, когда индикатор READY включен, и рычаг переключения передач установлен в положение P, ЭБУ распределения питания включает MG1, чтобы запустить двигатель.
Во время прокручивания коленчатого вала двигателя в целях предотвращения вращения коронной шестерни и ведущих колес реактивным усилием солнечной шестерни MG1 ток также подается в MG2, чтобы не допустить вращения MG2. Данная функция называется "реактивное регулирование".
| *1 | Двигатель | *2 | Гибридная трансмиссия в сборе |
| *3 | Планетарная передача деления мощности | *4 | 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя |
| *5 | MG1 | *6 | MG2 |
| *7 | Преобразователь-инвертор в сборе | *8 | Дифференциал |
| *9 | Высоковольтная аккумуляторная батарея | - | - |
| *a | Ведомый | *b | Привод |
| *c | Выпуск | - | - |
|
Передача мощности | |
Путь передачи механической энергии |
|
Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) | |
Путь передачи электрической энергии (переменного тока) |
Если степень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи низка, аккумуляторная батарея заряжается MG1, приводимым в движение двигателем.
| *1 | Двигатель | *2 | Гибридная трансмиссия в сборе |
| *3 | Планетарная передача деления мощности | *4 | 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя |
| *5 | MG1 | *6 | MG2 |
| *7 | Преобразователь-инвертор в сборе | *8 | Дифференциал |
| *9 | Высоковольтная аккумуляторная батарея | - | - |
| *a | Привод | *b | Ведомый - вырабатывает электроэнергию |
| *c | Заряжается от MG1 | - | - |
|
Передача мощности | |
Путь передачи механической энергии |
|
Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) | |
Путь передачи электрической энергии (переменного тока) |
Режим движения B: Трогание с места
При трогании автомобиля с места он приводится в движение посредством MG2.
| *1 | Двигатель | *2 | Гибридная трансмиссия в сборе |
| *3 | Планетарная передача деления мощности | *4 | 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя |
| *5 | MG1 | *6 | MG2 |
| *7 | Преобразователь-инвертор в сборе | *8 | Дифференциал |
| *9 | Высоковольтная аккумуляторная батарея | - | - |
| *a | Остановлен | *b | Вращается свободно |
| *c | Привод | *d | Выпуск |
|
Передача мощности | |
Путь передачи механической энергии |
|
Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) | |
Путь передачи электрической энергии (переменного тока) |
Если степень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи низка, аккумуляторная батарея заряжается MG1, приводимым в движение двигателем. Электроэнергия от MG1 используется также для привода MG2.
| *1 | Двигатель | *2 | Гибридная трансмиссия в сборе |
| *3 | Планетарная передача деления мощности | *4 | 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя |
| *5 | MG1 | *6 | MG2 |
| *7 | Преобразователь-инвертор в сборе | *8 | Дифференциал |
| *9 | Высоковольтная аккумуляторная батарея | - | - |
| *a | Привод | *b | Ведомый - вырабатывает электроэнергию |
| *c | Заряжается от MG1 | - | - |
|
Передача мощности | |
Путь передачи механической энергии |
|
Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) | |
Путь передачи электрической энергии (переменного тока) |
Режим движения C: При движении с низкой нагрузкой и постоянной скоростью
Когда автомобиль движется с постоянной скоростью, двигатель работает в наиболее эффективном диапазоне, обеспечивая автомобиль мощностью.
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 MG1.
Электроэнергия от MG1 используется для привода MG2. Он создает дополнительное усилие к тяговому усилию двигателя, передаваемому напрямую, помогая снизить расход топлива.
| *1 | Двигатель | *2 | Гибридная трансмиссия в сборе |
| *3 | Планетарная передача деления мощности | *4 | 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя |
| *5 | MG1 | *6 | MG2 |
| *7 | Преобразователь-инвертор в сборе | *8 | Дифференциал |
| *9 | Высоковольтная аккумуляторная батарея | - | - |
| *a | Привод | *b | Ведомый - вырабатывает электроэнергию |
|
Передача мощности | |
Путь передачи механической энергии |
|
Путь передачи электрической энергии (переменного тока) | - | - |
Если степень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи низка, большая часть мощности двигателя используется для генерации электроэнергии посредством MG1. Он заряжает высоковольтную аккумуляторную батарею.
| *1 | Двигатель | *2 | Гибридная трансмиссия в сборе |
| *3 | Планетарная передача деления мощности | *4 | 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя |
| *5 | MG1 | *6 | MG2 |
| *7 | Преобразователь-инвертор в сборе | *8 | Дифференциал |
| *9 | Высоковольтная аккумуляторная батарея | - | - |
| *a | Привод | *b | Ведомый - вырабатывает электроэнергию |
| *c | Заряжается от MG1 | - | - |
|
Передача мощности | |
Путь передачи механической энергии |
|
Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) | |
Путь передачи электрической энергии (переменного тока) |
Режим движения D: Во время разгона при полностью открытой дроссельной заслонке
Когда автомобиль переходит из режима поддержания постоянной скорости при низкой нагрузке в режим разгона при полностью открытой дроссельной заслонке, система дополняет крутящий момент MG2 электрической мощностью высоковольтной аккумуляторной батареи.
| *1 | Двигатель | *2 | Гибридная трансмиссия в сборе |
| *3 | Планетарная передача деления мощности | *4 | 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя |
| *5 | MG1 | *6 | MG2 |
| *7 | Преобразователь-инвертор в сборе | *8 | Дифференциал |
| *9 | Высоковольтная аккумуляторная батарея | - | - |
| *a | Привод | *b | Ведомый - вырабатывает электроэнергию |
| *c | Выпуск | - | - |
|
Передача мощности | |
Путь передачи механической энергии |
|
Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) | |
Путь передачи электрической энергии (переменного тока) |
Режим движения E: Во время замедления
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 MG2, заставляя MG2 работать в режиме генератора, заряжая высоковольтную аккумуляторную батарею. Когда MG2 работает в качестве генератора, он создает сопротивление вращению колес, обеспечивая торможение.
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.
| *1 | Двигатель | *2 | Гибридная трансмиссия в сборе |
| *3 | Планетарная передача деления мощности | *4 | 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя |
| *5 | MG1 | *6 | MG2 |
| *7 | Преобразователь-инвертор в сборе | *8 | Дифференциал |
| *9 | Высоковольтная аккумуляторная батарея | - | - |
| *a | Остановлен | *b | Вращается свободно |
| *c | Ведомый - вырабатывает электроэнергию | *d | Заряжается от MG2 |
|
Передача мощности | |
Путь передачи механической энергии |
|
Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) | |
Путь передачи электрической энергии (переменного тока) |
Режим движения F: Движение задним ходом
Когда автомобиль движется задним ходом, мощность передается от MG2. В это время MG2 вращается в противоположном направлению движения направлении (-), двигатель может оставаться остановленным, а MG1 вращается в направлении (+), не генерируя электроэнергию.
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 MG1. Представленный ниже рисунок соответствует примеру, в котором двигатель не работает.
| *1 | Двигатель | *2 | Гибридная трансмиссия в сборе |
| *3 | Планетарная передача деления мощности | *4 | 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя |
| *5 | MG1 | *6 | MG2 |
| *7 | Преобразователь-инвертор в сборе | *8 | Дифференциал |
| *9 | Высоковольтная аккумуляторная батарея | - | - |
| *a | Остановлен | *b | Вращается свободно |
| *c | Привод | *d | Выпуск |
|
Передача мощности | |
Путь передачи механической энергии |
|
Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) | |
Путь передачи электрической энергии (переменного тока) |
СХЕМА СИСТЕМЫ
НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УСТРОЙСТВ
| Устройство | Функция | |||
|---|---|---|---|---|
| Гибридная трансмиссия в сборе | MG1 |
|
||
| MG2 |
|
|||
| Резольверы |
|
|||
| Датчики температуры мотор-генератора |
|
|||
| Узел блока шестерен | Планетарная передача деления мощности | Соответствующим образом распределяет тяговое усилие двигателя для непосредственного приведения автомобиля в движение, а также для привода MG1. | ||
| 2-ступенчатый планетарный редуктор электродвигателя | Снижает частоту вращения MG2 согласно характеристикам планетарной передачей с целью увеличения крутящего момента. Кроме того, обеспечивает двухступенчатое переключение передач трансмиссии в соответствии с состоянием автомобиля. | |||
| Блок клапанов | Электромагнитные клапаны (SL1/SL2) | Переключают диапазон низких частот вращения и диапазон высоких частот вращения. | ||
| Электромагнитный клапан (SP) | Регулирует линейное давление. | |||
| Контактные датчики давления масла (PB1/PB3) | Определяют давление масла в контуре управления давлением масла. | |||
| Датчик температуры трансмиссионной жидкости | Определяет температуру трансмиссионной жидкости. | |||
| Механический масляный насос | Приводится в действие двигателем, подает масло под давлением в корпус клапанов и осуществляет смазку планетарной передачи. | |||
| Датчик давления масла | Определяет давление масла в контуре управления давлением масла. | |||
| Датчик оборотов трансмиссии (SP2) | Определяет частоту вращения выходного вала трансмиссии. | |||
| Датчик положения рычага переключения передач | Преобразует положение рычага переключения передач в электрические сигналы и передает их в ЭБУ распределения питания. | |||
| Масляный насос с электродвигателем в сборе | Подает масло под давлением в корпус клапанов и осуществляет смазку планетарной передачи, главным образом, когда двигатель остановлен. | |||
| Контроллер электродвигателя масляного насоса | Приводит в действие масляный насос с электродвигателем в сборе в соответствии с сигналом от ЭБУ распределения питания для переменного регулирования подачи ATF. | |||
| Преобразователь-инвертор в сборе | Инвертор | Устройство, преобразующее постоянное высокое напряжение (высоковольтной аккумуляторной батареи) в переменное напряжение (MG1 и MG2) и наоборот (переменное напряжение в постоянное). | ||
| Повышающий преобразователь | Повышает напряжение высоковольтной аккумуляторной батареи 288 В пост. тока до максимального уровня 650 В пост. тока и наоборот (понижает напряжение с 650 до 288 В пост. тока). | |||
| Преобразователь постоянного тока в постоянный в сборе | Понижает напряжение высоковольтной аккумуляторной батареи 288 В пост. тока примерно до 14 В пост. тока для электропитания электрооборудования автомобиля, а также для подзарядки вспомогательной аккумуляторной батареи. | |||
| ЭБУ мотор-генератора (ЭБУ MG) | Управляет инвертором и повышающим преобразователем в соответствии с сигналами, получаемыми от ЭБУ распределения питания, тем самым обеспечивая работу MG1 или MG2 в режиме генератора или электродвигателя. | |||
| Датчики тока инвертора |
|
|||
| Датчики температуры инвертора |
|
|||
| Датчик атмосферного давления | Определяет атмосферное давление. | |||
| Радиатор инвертора | Охлаждает охлаждающую жидкость инвертора. | |||
| Насос системы охлаждения инвертора с электродвигателем в сборе | Обеспечивает охлаждение охлаждающей жидкости инвертора под управлением ЭБУ распределения питания в 3 режимах в зависимости от температуры охлаждающей жидкости инвертора. | |||
| Выключатели блокировки - Крышка выводов инвертора - Крышка разъема в сборе - Силовой кабель - Зажим сервисного размыкателя цепи |
Показывает, что крышка выводов инвертора, крышка разъема в сборе, зажим сервисного размыкателя цепи и силовой кабель установлены. | |||
| Силовой кабель | Соединяет аккумуляторную батарею гибридной системы с преобразователем-инвертором в сборе, преобразователь-инвертор в сборе с мотор-генераторами MG1 и MG2, и преобразователь-инвертор в сборе с компрессором с электродвигателем в сборе. | |||
| Высоковольтная аккумуляторная батарея в сборе | Высоковольтная аккумуляторная батарея (модули аккумуляторной батареи) |
|
||
| Блок контроля состояния аккумуляторной батареи |
|
|||
| Распределительный блок аккумуляторной батареи гибридной системы в сборе | Главные реле системы (SMR) | Подключают и отключают силовую цепь высокого напряжения между высоковольтной аккумуляторной батареей и преобразователем-инвертором в сборе. ЭБУ распределения питания управляет SMR, включая и выключая их в зависимости от условий. | ||
| Датчик тока высоковольтной аккумуляторной батареи | Измеряет ток высоковольтной аккумуляторной батареи. | |||
| Датчики 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. | |||
| Вентиляторы охлаждения аккумуляторной батареи в сборе | Работает под управлением ЭБУ распределения питания для охлаждения высоковольтной аккумуляторной батареи. | |||
| Зажим сервисного размыкателя цепи | При снятии этого размыкателя для проверки или обслуживания автомобиля отключается высоковольтная цепь аккумуляторной батареи. | |||
| Преобразователь усилителя рулевого управления в сборе | Понижает напряжение высоковольтной аккумуляторной батареи, равное 288 В пост. тока, до напряжения 46 В пост. тока, которое подается в систему электроусилителя рулевого управления (EPS). Если подача питания в EPS прекращается из-за неисправности, преобразователь повышает напряжение вспомогательной аккумуляторной батареи с 12 до 33 В пост. тока, обеспечивая питание системы EPS. | |||
| Вспомогательная аккумуляторная батарея | При включенном питании вспомогательная аккумуляторная батарея обеспечивает питание электрооборудования и ЭБУ. | |||
| Датчик температуры вспомогательной аккумуляторной батареи (термистор в сборе) | Измеряет температуру вспомогательной аккумуляторной батареи для защиты вспомогательной аккумуляторной батареи. | |||
| Компрессор с электродвигателем в сборе | Работает с частотой вращения, вычисленной блоком управления системой кондиционирования, получает запросы на включение от ЭБУ распределения питания, втягивает, сжимает и выпускает хладагент. | |||
| Отопитель с обвязкой в сборе | Получает команды управления от ЭБУ распределения питания в соответствии с сигналами от блока управления системой кондиционирования и обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости, чтобы стабилизировать теплообмен в режиме управления остановкой двигателя на холостом ходу. | |||
| Датчики частоты вращения | Определяют частоту вращения всех 4 колес. | |||
| Датчик положения рулевого колеса | Определяет направление и угол поворота рулевого колеса. | |||
| Датчик рысканья |
|
|||
| 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. | |||
| Датчик хода педали тормоза в сборе | Непосредственно определяет ход педали тормоза, приведенной в действие водителем. | |||
| Выключатель стоп-сигналов в сборе | Регистрирует сигнал нажатия педали тормоза. | |||
| Cruise Control Main Switch | 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) |
|
|||
| Комбинированный переключатель в сборе | Переключатель режима EV | Когда водитель нажимает на переключатель режима движения EV, передает сигнал в ЭБУ распределения питания. | ||
| Выбор режима движения |
|
|||
| Переключатель режима SNOW*1 | Когда водитель нажимает на переключатель, передает сигнал переключателя режима SNOW в ЭБУ распределения питания через ECM. | |||
| ЭБУ распределения питания |
|
|||
| ECM |
|
|||
| ЭБУ системы противоскольжения в сборе |
|
|||
| ЭБУ рулевого управления с усилителем |
|
|||
| Блок управления системой кондиционирования | Передает различные сигналы состояния системы кондиционирования в ЭБУ распределения питания. | |||
| Центральный блок управления системы SRS в сборе | При столкновении передает в ЭБУ распределения питания сигнал развертывания подушек безопасности. | |||
| ЭБУ помощи при движении в сборе*2 | Передает информацию о режиме работы динамической радарной системы круиз-контроля в ЭБУ распределения питания. | |||
| Приемник мультимедийного модуля в сборе |
|
|||
| Щиток приборов в сборе | Индикатор гибридной системы | Отображает мощность гибридной системы и степень заряда аккумуляторной батареи гибридной системы для информирования водителя. | ||
| Контрольная лампа READY | Информирует водителя о готовности автомобиля начать движение. | |||
| Контрольная лампа режима EV | Информирует водителя о переходе в режим движения EV. | |||
| MIL | Включается при неисправности системы управления двигателем. | |||
| Контрольная лампа заряда | Включается при неисправности системы зарядки вспомогательной аккумуляторной батареи. | |||
| Главная контрольная лампа аварийного состояния | В данном случае основным назначением этой контрольной лампы является уведомление водителя о неисправности в гибридной системе или слишком низкой степени заряда высоковольтной аккумуляторной батареи. Лампа включается одновременно с предупредительным зуммером. | |||
| Мультиинформационный дисплей |
|
|||
| Панель щитка приборов | Светится синим или красным светом, отражая режим привода. Кроме того, при свечении синим светом уровень яркости меняется в соответствии с условиями движения. | |||
*1: для моделей с выключателем режима SNOW
*2: для моделей с динамической радарной системой круиз-контроля