СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМОЙ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


  1. ОПИСАНИЕ


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

    2. 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.

    3. 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.

    4. 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.

    5. Данная модель автомобиля с гибридным приводом оснащается гибридным приводом LEXUS, который приводит в движение передние колеса и посредством системы E-Four управляет задними колесами.*

      *: для моделей с полным приводом

  2. ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ


    1. По сравнению с предыдущими новые модели имеют следующие особенности:


      1. В связи с использованием нового выключателя режима движения EV изменилась также последовательность действий для входа в режим EV.

      2. Предусмотрено управление в режиме SPORT. Это управление увеличивает тяговое усилие, создаваемое автомобилем при разгоне в среднем диапазоне скоростей, что улучшает скорость реакции при разгоне.

      3. Предусмотрен дополнительный способ управления функцией аварийного выключения, который позволяет остановить гибридную систему, нажав и удерживая выключатель питания в течение приблизительно 2 секунд или нажав его не менее 3 раз подряд.

      4. Изменена конструкция насоса системы охлаждения инвертора.

  3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

    Мотор-генератор MG1 MG2 MGR
    Тип Электродвигатель с постоянным магнитом Электродвигатель с постоянным магнитом Электродвигатель с постоянным магнитом
    Назначение Генерация электроэнергии, стартер двигателя Генерация электроэнергии, привод передних колес Генерация электроэнергии, привод задних колес
    Максимальное напряжение системы 650 В пост. тока 650 В пост. тока 650 В пост. тока
    Максимальная мощность - 123 кВт (165 л.с.) 50 кВт (67 л.с.)
    Максимальный крутящий момент - 335 Н*м (247 фунт-сила-футов) 139 Н*м (103 фунт-сила-фута)
    Система охлаждения С масляным охлаждением С масляным охлаждением С воздушным охлаждением
    Наименование Характеристики
    Высоковольтная аккумуляторная батарея в сборе Тип Герметичная никель-металл-гидридная аккумуляторная батарея
    Количество элементов 240 элементов (8 элементов x 10 модулей x 3 группы)
    Тип модуля В никелированном металлическом корпусе
    Номинальное напряжение 288 В (1,2 В x 240 элементов)
    Насос системы охлаждения инвертора Производительность 12 л/мин или выше при 65°C (149°F)
    Охлаждающая жидкость инвертора Объем 1,9 литра (2,0 кварты США, 1,7 английской кварты)
    Тип Охлаждающая жидкость с увеличенным сроком замены (SLLC) от компании TOYOTA или эквивалентная
    Цвет Розовый
    Периодичность техобслуживания Первая замена 240000 км (150000 миль)
    Последующие замены 80000 км (50000 миль)

  4. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ


    1. Автомобили с гибридным приводом обладают следующими особенностями.

      Особенности Описание
      Остановка двигателя на холостом ходу (для снижения потерь энергии) Двигатель, работающий на холостом ходу, автоматически останавливается (остановка двигателя на холостом ходу) для сокращения потерь энергии.
      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.
      Вспомогательное использование электродвигателя При разгоне мощность электродвигателя добавляется к мощности двигателя.
      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.

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


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

        A019WG1E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Двигатель *2 Генератор
        *3 Инвертор *4 Высоковольтная аккумуляторная батарея
        *5 Электродвигатель A019WFY Механическая энергия
        A019WFC Энергия переменного тока A019WHP Энергия постоянного тока

      2. В параллельной гибридной системе колеса вращаются непосредственно как двигателем, так и электродвигателем. Наряду с дополнением мощности бензинового двигателя электродвигатель также может выполнять функцию генератора, заряжая блок высоковольтной аккумуляторной батареи во время движения автомобиля. Кроме того, автомобиль может перемещаться только под действием электродвигателя.

        A019WOME01
        Обозначения на рисунке
        *1 Двигатель *2 Трансмиссия
        *3 Высоковольтная аккумуляторная батарея *4 Инвертор
        *5 Мотор-генератор A019WFY Механическая энергия
        A019WFC Энергия переменного тока A019WHP Энергия постоянного тока

      3. Смешанная (последовательно-параллельная) гибридная система сочетает в себе характеристики последовательной и параллельной гибридных систем. В состав системы входят 2 мотор-генератора. Мотор-генератор № 1 (MG1) позволяет вырабатывать электроэнергию с использованием мощности двигателя. Вырабатываемая электроэнергия используется для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи, а также для питания мотор-генератора № 2 (MG2).

        A019WU9E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Двигатель *2 Планетарная передача деления мощности
        *3 Высоковольтная аккумуляторная батарея *4 Инвертор
        *5 Мотор-генератор № 1 (MG1) *6 Мотор-генератор № 2 (MG2)
        A019WFY Механическая энергия A019WFC Энергия переменного тока
        A019WHP Энергия постоянного тока - -

    3. В гибридном приводе LEXUS на высоком уровне реализовано стремление одновременно добиться высокой мощности и экологичности для воплощения концепции комплексного гибридного привода.


      1. Гибридный привод LEXUS в данной модели представляет собой систему E-Four, которая включает в себя последовательно-параллельную гибридную систему для гибридной трансмиссии и последовательную гибридную систему для блока заднего привода.

        A019WM3E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Двигатель *2 Узел блока шестерен
        *3 Мотор-генератор № 1 (MG1) *4 Мотор-генератор № 2 (MG2)
        *5 Инвертор *6 Высоковольтная аккумуляторная батарея
        *7 Задний мотор-генератор (MGR) *8 Гибридная трансмиссия
        *9 Блок заднего привода A019WFY Механическая энергия
        A019WFC Энергия переменного тока A019WHP Энергия постоянного тока

      2. Эта система осуществляет оптимальное координированное управление двигателем 2GR-FXE с высокой полезной мощностью и высокооборотными мощными мотор-генераторами № 1 (MG1) и № 2 (MG2) в гибридной трансмиссии P313 (трансмиссии автомобиля с гибридным приводом в сборе). Кроме того, система управляет задним мотор-генератором (MGR) посредством блока заднего привода Q211 (заднего тягового электродвигателя с трансмиссией в сборе), который обеспечивает исключительно эффективную передачу мощности.

      3. Помимо прочего в системе используется система регулирования напряжения, включающая в себя высоковольтную аккумуляторную батарею большой емкости с номинальным напряжением 288 В пост. тока и повышающий преобразователь, который увеличивает рабочее напряжение системы до максимального уровня 650 В пост. тока.

        A019WFWE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Двигатель 2GR-FXE *2

        Преобразователь-инвертор в сборе

        - Инвертор

        - Повышающий преобразователь

        - Преобразователь постоянного тока в постоянный

        - ЭБУ мотор-генератора (ЭБУ MG)
        *3

        Гибридная трансмиссия P313 (трансмиссия автомобиля с гибридным приводом в сборе)

        - Мотор-генератор № 1 (MG1)

        - Мотор-генератор № 2 (MG2)

        		 *4

        Высоковольтная аккумуляторная батарея в сборе (288 В пост. тока)

        - Группа модулей аккумуляторной батареи

        - Датчик напряжения аккумуляторной батареи

        - Главные реле системы (SMR)

        - Вентиляторы охлаждения аккумуляторной батареи в сборе

        - Зажим сервисного размыкателя цепи
        *5

        Блок заднего привода Q211 (задний тяговый электродвигатель с трансмиссией в сборе)

        - Задний мотор-генератор (MGR)

        		 - -

    4. На автомобили с гибридным приводом устанавливаются 2 аккумуляторных батареи.


      1. Одна представляет собой высоковольтную аккумуляторную батарею (288 В пост. тока), которая аккумулирует энергию для питания электродвигателей, а другая – вспомогательную аккумуляторную батарею (12 В пост. тока), которая обеспечивает питание электрооборудования и ЭБУ.

      2. Поскольку автомобили с гибридным приводом не оборудуются генератором, высокое напряжение высоковольтной аккумуляторной батареи понижается до 14 В с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный, чтобы обеспечить зарядку вспомогательной аккумуляторной батареи.

      3. Высоковольтная аккумуляторная батарея в сборе содержит герметичные никель-металл-гидридные (NiMH) элементы. Эта высоковольтная аккумуляторная батарея характеризуется высокой удельной мощностью, малой массой и продолжительным сроком службы, что согласуется с характеристиками гибридного привода LEXUS. Поскольку в исправном автомобиле осуществляется управление зарядкой/разрядкой для стабилизации степени заряда (SOC) высоковольтной аккумуляторной батареи в сборе, подзаряжать батарею от внешнего источника не требуется.

        A019WHOE02
        Обозначения на рисунке
        *1 Высоковольтная аккумуляторная батарея в сборе *2 Вспомогательная аккумуляторная батарея

    5. В автомобилях с гибридным приводом имеются 2 системы охлаждения для гибридного привода: одна обеспечивает охлаждение высоковольтной аккумуляторной батареи в сборе, а другая – охлаждение преобразователя-инвертора в сборе.


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

      2. Для каждой из 3 групп модулей высоковольтной аккумуляторной батареи в сборе предусмотрен собственный вентилятор системы охлаждения. Благодаря тому, что все 3 вентилятора системы охлаждения аккумуляторной батареи являются компактными, ослаблен общий шум, производимый работающей системой. Кроме того, ослаблению шума способствует то, что вентиляторы системы охлаждения аккумуляторной батареи смонтированы с использованием резиновых амортизаторов.

      3. Воздух из салона, втягиваемый через впускные воздуховоды под задним сиденьем, проходит через модули аккумуляторной батареи сверху вниз и, таким образом, снижает их температуру. Затем воздух выходит сзади и через пространство под полкой багажного отделения и поступает внутрь салона или выпускается наружу автомобиля.

        A019WC1E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Вентилятор охлаждения аккумуляторной батареи в сборе *2 Впускной воздуховод
        *3 Подушка заднего сиденья *4 Группа модулей высоковольтной аккумуляторной батареи
        *5 Напольный коврик - -
        A019WSS Поток охлаждающего воздуха - -

      4. Для охлаждения аккумуляторной батареи используются малошумные вентиляторы "сирокко".

      5. Работой вентиляторов системы охлаждения аккумуляторной батареи в сборе управляет ЭБУ распределения питания (главный процессор гибридной системы). ЭБУ распределения питания (главный процессор гибридной системы) принимает сигналы от датчика напряжения аккумуляторной батареи над датчиками температуры аккумуляторной батареи, которые встроены в высоковольтную аккумуляторной батарею в сборе. При этом ЭБУ распределения питания (главный процессор гибридной системы) управляет вентиляторами системы охлаждения аккумуляторной батареи в сборе, поддерживая требуемую температуру аккумуляторной батареи.

      6. Система охлаждения для преобразователя-инвертора в сборе независима и работает отдельно от системы охлаждения двигателя.

      7. Эта система охлаждения включается, когда выключатель питания устанавливается в состояние ON (ВКЛ) (READY).

        A019WDDE01
        Обозначения на рисунке
        *1 Радиатор инвертора *2 Преобразователь-инвертор в сборе
        *3 Расширительный бачок инвертора *4 Насос системы охлаждения инвертора (насос системы охлаждения с электродвигателем в сборе)
        A019WSS Поток охлаждающей жидкости - -

    6. Система E-Four имеет следующие особенности.

      Особенности Описание
      Обеспечение тяговой характеристики Система E-Four обеспечивает высокую устойчивость при трогании с места и разгоне на заснеженных и прочих скользких дорожных поверхностях, присущую автомобилям с полными приводом.
      Обеспечение топливной экономичности

      • Как правило, для экономии топлива система E-Four использует только привод передних колес. При этом в зависимости от условий движения она может передавать тяговое усилие на задние колеса посредством заднего мотор-генератора (MGR).

      • Во время замедления задний мотор-генератор (MGR) действует как генератор и использует кинетическую энергию колес для выработки электрической мощности и зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. Это способствует эффективному использованию энергии и снижению расхода топлива.

  5. МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ


    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 в сборе, преобразователь усилителя рулевого управления в сборе (преобразователь постоянного тока EPS), преобразователь-инвертор в сборе, гибридную трансмиссию P313 (трансмиссию автомобиля с гибридным приводом в сборе), блок заднего привода Q211 (задний тяговый электродвигатель с трансмиссией в сборе) 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.

        A019WN5E01
        Обозначения на рисунке
        *1 Компрессор системы кондиционирования с электродвигателем в сборе *2 Преобразователь-инвертор в сборе
        *3 Гибридная трансмиссия P313 (трансмиссия автомобиля с гибридным приводом в сборе) *4 Силовой кабель
        *5 Преобразователь усилителя рулевого управления в сборе (преобразователь постоянного тока EPS) *6 Аккумуляторная батарея гибридной системы в сборе
        *7 Зажим сервисного размыкателя цепи *8 Блок заднего привода Q211 (задний тяговый электродвигатель с трансмиссией в сборе)

    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).


        • Выключается источник питания.

        • Развертывается какая-либо подушка безопасности.

        • Силовой кабель высоковольтной аккумуляторной батареи снимается с инвертора.

        • Снимается крышка выводов инвертора (размыкается цепь блокировки).

        • Частично поднимается ручка зажима сервисного размыкателя цепи (размыкается цепь блокировки)*.

        • Возникает определенная неисправность.

        *: зажим сервисного размыкателя цепи ни в коем случае не должен сниматься при нахождении автомобиля в состоянии READY.

      2. Зажим сервисного размыкателя цепи используется для ручного отключения цепей высокого напряжения при необходимости обслуживания автомобиля.

        A019WC0E01

        CAUTION:

        Остерегайтесь разряда конденсатора в преобразователе-инверторе в сборе: 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 в инверторе разрядиться до начала работ.

    4. Меры предосторожности при обращении с высоковольтной аккумуляторной батареей


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

        Порядок выполнения Меры предосторожности
        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 насыщенным 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 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. Войдите в состояние READY-ON. 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).

        *: 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.