СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМОЙ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


  1. ОПИСАНИЕ


    1. Гибридная система данного автомобиля основана на гибридной системе Toyota-II (THS-II) в рамках концепции "Hybrid Synergy Drive" (комплексный гибридный привод)*.

    2. В автомобилях с гибридным приводом совместно используются источники энергии 2 видов: двигатель и высоковольтная аккумуляторная батарея, что позволяет пользоваться преимуществами каждого из этих источников и одновременно компенсировать их недостатки. В результате обеспечивается эффективная работа автомобиля.

    3. В отличие от электромобилей автомобили с гибридным приводом не нуждаются во внешней подзарядке аккумуляторных батарей. Таким образом, для эксплуатации автомобилей с гибридным приводом не требуется специальная инфраструктура.

    4. В различных областях продолжается техническое совершенствование силовых агрегатов (таких, как двигатель и топливная батарея). Гибридная система представляет собой гибкую систему, в которой используются высокоэффективный силовой агрегат и электродвигатели.

    5. В автомобилях с гибридным приводом имеются высоковольтные электрические цепи. Поэтому при разработке таких автомобилей особое внимание уделялось защите водителей и механиков от поражения электрическим током.

      Tech Tips

      *: Концепция "Hybrid Synergy Drive" дает 4 основных преимущества: снижение расхода топлива, уменьшение токсичности отработавших газов, плавный разгон и бесшумная работа.

  2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ


    1. Мотор-генератор

      Позиция Технические характеристики
      MG1 MG2
      Тип Электродвигатель с постоянным магнитом Электродвигатель с постоянным магнитом
      Функция Генерация электроэнергии, стартер двигателя Генерация электроэнергии, привод колес
      Максимальное напряжение системы 650 В пост. тока 650 В пост. тока
      Максимальная мощность - 60 кВт (80 л.с.)
      Максимальный крутящий момент - 207 Н*м (153 фунт-сила-фута)
      Система охлаждения С водяным охлаждением С воздушным охлаждением

    2. Преобразователь-инвертор в сборе

      Позиция Технические характеристики
      Повышающий преобразователь Номинальное напряжение (со стороны инвертора) 650 В пост. тока
      Номинальное напряжение (со стороны высоковольтной аккумуляторной батареи) 201,6 В пост. тока
      Преобразователь постоянного тока в постоянный Номинальное выходное напряжение

      13,5-15,0 В пост. тока (в нормальном режиме)

      11,5 В пост. тока (включение при низких температурах)
      Максимальный выходной ток 120 А

    3. Высоковольтная аккумуляторная батарея

      Позиция Технические характеристики
      Тип Никель-металл-гидридная (Ni-MH) аккумуляторная батарея
      Количество элементов 168 элементов (6 элементов x 28 модулей)
      Номинальное напряжение 201,6 В
      Емкость аккумуляторной батареи (3HR) 6,5 А-ч

    4. Система охлаждения (для преобразователя-инвертора в сборе и MG1)

      Позиция Технические характеристики
      Насос системы охлаждения инвертора в сборе Тип электродвигателя Бесщеточный
      Производительность 10 литров (10,6 кварты США, 8,8 английской кварты) в мин или больше
      Охлаждающая жидкость Тип Фирменная охлаждающая жидкость SLLC (охлаждающая жидкость с увеличенным сроком замены) от компании Toyota
      Цвет Розовый
      Объем 2,1 л (2,2 кварты США, 1,8 английской кварты)
      Периодичность техобслуживания Первая замена 240000 км (150000 миль)
      Последующие замены Каждые 80000 км (50000 миль) пробега

    5. Система охлаждения (для высоковольтной аккумуляторной батареи)

      Позиция Технические характеристики
      Вентилятор охлаждения высоковольтной аккумуляторной батареи Тип электродвигателя Бесщеточный
      Тип вентилятора Центробежный вентилятор Sirocco
      Объемный расход воздуха

      138 м3/час

  3. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ


    1. Система управления THS-II выполняет следующие функции.

      Позиция Описание
      Автоматическое выключение двигателя на холостом ходу Двигатель, работающий на холостом ходу, автоматически останавливается (остановка двигателя на холостом ходу) для сокращения потерь энергии.

      Привод EV

      (эффективное управление приводом)

      		 Когда КПД двигателя мал, этот привод дает автомобилю возможность двигаться только за счет энергии электродвигателя. Кроме того, при высоком КПД двигателя он обеспечивает выработку электроэнергии. Такое управление позволяет добиться максимального суммарного КПД автомобиля.
      Режим привода EV Если водитель нажимает переключатель при выполнении соответствующих условий, автомобиль может двигаться с приводом только от электродвигателя.
      Вспомогательное использование электродвигателя При разгоне мощность электродвигателя добавляется к мощности двигателя.

      Рекуперативное торможение

      (рекуперация энергии)

      		 Во время замедления, а также при нажатии педали тормоза часть энергии, которая расходуется на тепловые потери, накапливается в виде электрической энергии, подлежащей повторному использованию, например, для питания электродвигателя.

    2. Далее рассмотрен механизм THS-II.


      1. К основным узлам THS-II относятся двигатель, гибридная трансмиссия в блоке с главной передачей, преобразователь-инвертор в сборе и высоковольтная аккумуляторная батарея. Используется гибридная система последовательно-параллельного типа.

        A01J81FE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Двигатель *2 Гибридная трансмиссия в сборе
        *3 Мотор-генератор № 1 (MG1) *4 Мотор-генератор № 2 (MG2)
        *5 Планетарная передача деления мощности (блок шестерен) *6 Планетарный редуктор электродвигателя (блок шестерен)
        *7 Преобразователь-инвертор в сборе *8 Высоковольтная аккумуляторная батарея
        A01J8CJ Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01J840 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)
        A01J865 Путь передачи механической энергии - -

        Tech Tips

        В целом, существуют 3 типа гибридных систем: последовательные гибридные системы, параллельные гибридные системы и смешанные (последовательно-параллельные) гибридные системы.


        • В последовательной гибридной системе электродвигатель вращает колеса, а двигатель посредством генератора действует как источник электроэнергии для электродвигателя.

          A01J85DE01
          Обозначения на рисунке
          *1 Двигатель *2 Генератор
          *3 Инвертор *4 Высоковольтная аккумуляторная батарея
          *5 Электродвигатель - -
          A01J8CJ Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01J840 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)
          A01J865 Путь передачи механической энергии - -

        • В параллельной гибридной системе колеса вращаются непосредственно как двигателем, так и мотор-генератором. Наряду с дополнением мощности двигателя мотор-генератор также может выполнять функцию генератора, заряжая высоковольтную аккумуляторную батарею во время движения автомобиля. Кроме того, автомобиль может перемещаться только под действием мотор-генератора.

          A01J86GE01
          Обозначения на рисунке
          *1 Двигатель *2 Трансмиссия
          *3 Высоковольтная аккумуляторная батарея *4 Инвертор
          *5 Мотор-генератор - -
          A01J8CJ Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01J840 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)
          A01J865 Путь передачи механической энергии - -

        • Смешанная (последовательно-параллельная) гибридная система сочетает в себе характеристики последовательной и параллельной гибридных систем. В состав системы входят 2 мотор-генератора. Мотор-генератор 1 позволяет вырабатывать электроэнергию с использованием мощности двигателя. Вырабатываемая электроэнергия используется для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи, а также для питания мотор-генератора 2.

          A01J7WOE01
          Обозначения на рисунке
          *1 Двигатель *2 Планетарная передача деления мощности
          *3 Высоковольтная аккумуляторная батарея *4 Инвертор
          *5 Мотор-генератор 1 *6 Мотор-генератор 2
          A01J8CJ Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01J840 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)
          A01J865 Путь передачи механической энергии - -

      2. Эта система осуществляет оптимальное координированное управление двигателем 2ZR-FXE, мотор-генератором 1 (MG1) и мотор-генератором 2 (MG2) в гибридной трансмиссии P410, обеспечивая превосходные характеристики трансмиссии.

      3. Система включает 2 аккумуляторные батареи, которые выполняют разные функции. Одна представляет собой высоковольтную аккумуляторную батарею (с номинальным постоянным напряжением 201,6), которая аккумулирует энергию для привода автомобиля, а другая – вспомогательную аккумуляторную батарею (с номинальным постоянным напряжением 12 В), которая обеспечивает питание электрооборудования.

      4. Помимо прочего используется система регулирования напряжения, включающая в себя высоковольтную аккумуляторную батарею большой емкости с номинальным постоянным напряжением 201,6 В, повышающий преобразователь, который увеличивает рабочее напряжение MG1 и MG2 до максимального уровня 650 В пост. тока, а также инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный.

      5. Поскольку автомобили с гибридным приводом не оборудуются обычным генератором, высокое напряжение высоковольтной аккумуляторной батареи понижается примерно до 14 В с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный, чтобы обеспечить зарядку вспомогательной аккумуляторной батареи. Кроме того, во время движения автомобиля высоковольтная аккумуляторная батарея регулярно заряжается и разряжается в пределах постоянного диапазона SOC (степень заряда аккумуляторной батареи). Поэтому подзарядка от внешних источников не требуется.

        A01J8AFE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Двигатель 2ZR-FXE *2

        • Гибридная трансмиссия P410 в блоке с главной передачей


          • Мотор-генератор № 1 (MG1)

          • Мотор-генератор № 2 (MG2)
        *3

        • Преобразователь-инвертор в сборе


          • Инвертор

          • Повышающий преобразователь

          • Преобразователь постоянного тока в постоянный

        		 *4 Высоковольтная аккумуляторная батарея
        *5 Вспомогательная аккумуляторная батарея - -

      6. Для охлаждения преобразователя-инвертора и MG1 используется специальная система охлаждения, независимая от системы охлаждения двигателя.

        A01J8AAE03
        Обозначения на рисунке
        *1 Насос системы охлаждения инвертора в сборе *2 Радиатор гибридной системы
        *3 Расширительный бачок радиатора гибридной системы - -
        A01J81N Поток охлаждающей жидкости гибридной системы - -

      7. Так как высоковольтная аккумуляторная батарея выделяет тепло во время периодически повторяющихся циклов зарядки и разрядки, для обеспечения ее нормальной работы применяется специальная система охлаждения.

        A01J829E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Впускной воздуховод *2 Высоковольтная аккумуляторная батарея
        *3 Вентилятор охлаждения высоковольтной аккумуляторной батареи *4 Выпускной воздуховод
        A01J81N Поток охлаждающего воздуха - -

  4. МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ


    1. Меры предосторожности относительно высокого напряжения гибридной системы


      1. Защита от высокого напряжения реализуется 2 способами: "изоляцией цепей высокого напряжения" и "отключением цепей высокого напряжения". Гибридная система также определяет, не снижено ли сопротивление изоляции между системой высокого напряжения и массой.

    2. Изоляция цепей высокого напряжения


      1. Цепи высокого напряжения связывают высоковольтную аккумуляторную батарею, преобразователь-инвертор в сборе, гибридную трансмиссию в блоке с главной передачей и компрессор системы кондиционирования с электродвигателем в сборе. Каждое из этих устройств подключается с использованием силовых кабелей и электрически изолируется корпусами и кожухами.

      2. Кроме того, кабели экранируются с помощью проволочной сетки, вделанной в электрическую изоляцию проводов. Экраны заземляются путем соединения с шасси автомобиля и предназначены, главным образом, для защиты от электромагнитных помех.

        A01J871E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Компрессор системы кондиционирования с электродвигателем в сборе *2 Силовой кабель
        *3 Преобразователь-инвертор в сборе *4 Гибридная трансмиссия в сборе
        *5 Высоковольтная аккумуляторная батарея - -

    3. Отключение цепей высокого напряжения


      1. Когда наступает какое-либо из перечисленных ниже событий, главные реле системы (SMR) автоматически отключают ЭБУ распределения питания (главный процессор гибридной системы).


        • Выключатель зажигания находится в состоянии OFF (ВЫКЛ).

        • Развертывается какая-либо подушка безопасности.

        • Снимается крышка выводов инвертора (размыкается цепь блокировки).

        • Разъем силового кабеля отсоединен (размыкается цепь блокировки).

        • Разблокируется ручка зажима сервисного размыкателя цепи (размыкается цепь блокировки).

        • Возникает определенная неисправность.

        A01J83BE01

      2. Для обеспечения безопасности при выполнении любых проверок и обслуживания следует снять зажим сервисного размыкателя цепи. При этом высоковольтная цепь будет разорвана в промежуточной точке высоковольтной аккумуляторной батареи.

        A01J88DE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Зажим сервисного размыкателя цепи *2 Изолирующие перчатки

        CAUTION:

        После отключения цепей высокого напряжения высоковольтный конденсатор в преобразователе-инверторе в сборе остается заряженным. После снятия зажима сервисного размыкателя цепи при обслуживании автомобиля с гибридным приводом подождите не менее 10 мин, чтобы дать конденсатору разрядиться до начала работ.

        Note


        • Зажим сервисного размыкателя цепи ни в коем случае не должен сниматься, когда система находится в состоянии готовности READY.

        • Включение зажигания (READY) при снятом зажиме сервисного размыкателя цепи может стать причиной неисправности. Не включайте зажигание (READY), если нет соответствующего указания в Руководстве по ремонту.

    4. Меры предосторожности при обращении с высоковольтной аккумуляторной батареей


      1. Электролит высоковольтной аккумуляторной батареи представляет собой концентрированный щелочной раствор едкого калия (без запаха, прозрачный и бесцветный). Небрежное обращение с высоковольтной аккумуляторной батареей крайне опасно. При обращении с высоковольтной аккумуляторной батареей необходимо руководствоваться приведенными ниже указаниями.

        Позиция Порядок выполнения
        При утечке жидкости в зоне высоковольтной аккумуляторной батареи

        • Нейтрализуйте ее насыщенным водным раствором борной кислоты.

        • С помощью лакмусовой бумаги убедитесь, что раствор нейтрализован, и вытрите его ветошью или обтирочным материалом.
        При попадании аккумуляторного электролита на кожу, в глаза и т.п.*

        • Промойте пораженный участок разбавленным водным раствором борной кислоты или большим количеством воды.

        • Сразу же снимите загрязненную одежду.
        При сдаче автомобиля в лом Снимите высоковольтную аккумуляторную батарею с автомобиля для сдачи в специальный пункт сбора.
        При хранении высоковольтной аккумуляторной батареи Запрещается оставлять высоковольтную аккумуляторную батарею в сыром или влажном месте.
        Предотвращение разряда или повреждения высоковольтной аккумуляторной батареи при длительном хранении автомобиля

        • Отсоедините отрицательный вывод вспомогательной аккумуляторной батареи.

        • В процессе хранения высоковольтную аккумуляторную батарею необходимо заряжать каждые 2 месяца. Зарядка высоковольтной аккумуляторной батареи в автомобиле осуществляется в следующем порядке.


          1. Подсоедините отрицательный вывод вспомогательной аккумуляторной батареи.

          2. Включите питание (IG) на 3 мин, не подключая никаких электрических нагрузок (эта операция необходима, чтобы ЭБУ распределения питания (главный процессор гибридной системы) мог правильно определить степень заряда батареи).

          3. Переведите систему в состояние готовности (READY). После запуска двигателя дайте ему поработать в течение 30 мин для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. Если двигатель не запускается или периодически останавливается в течение 30 мин, прекратите выполнение операции. (высоковольтная аккумуляторная батарея не нуждается в зарядке).

        CAUTION:

        *: при попадании электролита в глаза громко попросите о помощи и ни в коем случае не растирайте глаза. Немедленно промойте их большим количеством воды и обратитесь за медицинской помощью.