СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМОЙ

Управление гибридной системой

1. ЭБУ гибридной системы определяет усилие нажатия на педаль акселератора, используя сигналы от датчика положения передали акселератора, и получает сигналы от датчика положения рычага переключения передач. ЭБУ гибридной системы получает сигналы скорости автомобиля от резольверов MG1 и MG2 через ЭБУ MG. ЭБУ гибридной системы определяет условия движения автомобиля и в соответствии с этими данными оптимальным образом регулирует тяговые усилия MG1, MG2 и двигателя. Кроме того, ЭБУ гибридной системы оптимальным образом регулирует мощности и крутящие моменты MG1, MG2 и двигателя с тем, чтобы обеспечить меньший расход топлива и снизить токсичность отработавших газов.

2. ЭБУ гибридной системы рассчитывает тяговое усилие двигателя исходя из вычисленного требуемого тягового усилия с учетом степени заряда и температуры высоковольтной аккумуляторной батареи. Значение, полученное путем вычитания тягового усилия двигателя из требуемого тягового усилия, представляет собой тяговое усилие MG2.

3. ECM управляет двигателем в соответствии с данными о требуемых частоте вращения коленчатого вала и крутящем моменте двигателя, которые поступают от ЭБУ гибридной системы. Кроме того, чтобы обеспечить требуемое усилие генерации MG1 и требуемое тяговое усилие MG2, ЭБУ гибридной системы надлежащим образом управляет MG1 и MG2.

   Figure 1. Схема вычисления тяговых усилий

   

Контроль степени заряда аккумуляторной батареи

1. ЭБУ гибридной системы вычисляет степень заряда высоковольтной аккумуляторной батареи по току заряда/разряда, измеряемым датчиком тока высоковольтной аккумуляторной батареи. На основании вычисленного значения ЭБУ гибридной системы непрерывно управляет зарядкой/разрядкой, поддерживая требуемую степень заряда аккумуляторной батареи.

2. В процессе движения автомобиля высоковольтная аккумуляторная батарея подвергается периодически повторяющимся циклам зарядки/разрядки: она разряжается MG2 при разгоне и заряжается за счет рекуперативного торможения при замедлении.

3. Когда степень заряда снижается ниже минимального уровня, ЭБУ гибридной системы увеличивает полезную мощность двигателя для приведения в движение MG1, который заряжает высоковольтную аккумуляторную батарею.

4. Блок контроля состояния аккумуляторной батареи (датчик напряжения аккумуляторной батареи) преобразует сигналы, характеризующие состояние высоковольтной аккумуляторной батареи (напряжение, ток и температуру), в цифровые сигналы и передает их в ЭБУ гибридной системы по каналу последовательной связи. Эти сигналы требуются, чтобы определить степень заряда, вычисляемую ЭБУ гибридной системы.

   

Управление двигателем

1. ECM получает данные о требуемой частоте вращения коленчатого вала двигателя и необходимом крутящем моменте двигателя, которые поступают от ЭБУ гибридной системы, и управляет системами ETCS-i, VVT-i, РОГ и регулирует объем впрыска топлива и угол опережения зажигания.

2. ECM передает информацию о режиме работы двигателя в ЭБУ гибридной системы.

3. При получении команды на остановку двигателя от ЭБУ гибридной системы в соответствии с базовым алгоритмом управления гибридной системой блок ECM останавливает двигатель.

   

Общее управление MG1 и MG2

1. Мотор-генератор MG1 с приводом от двигателя генерирует высокое напряжение, которое приводит в действие MG2 и обеспечивает зарядку высоковольтной аккумуляторной батареи. Кроме того, он выполняет функции стартера при пуске двигателя.

2. MG2, приводимый в движение электроэнергией от MG1 и высоковольтной аккумуляторной батареи, создает тяговое усилие для ведущих колес.

3. MG2 вырабатывает электроэнергию высокого напряжения для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи в процессе торможения (координированное управление рекуперативным тормозом), а также когда педаль акселератора не нажата (рекуперация энергии).

4. MG1 и MG2 выключаются, когда селектор передач переводится в нейтральное положение (N). Чтобы прекратить подачу тягового усилия, необходимо остановить MG1 и MG2, так как они механически связаны с ведущими колесами.

5. ЭБУ MG управляет транзисторами с изолированным затвором (IGBT) в интеллектуальном силовом модуле (IPM) в соответствии с сигналами, получаемыми от ЭБУ гибридной системы. IGBT служат для переключения фаз U, V и W каждого мотор-генератора. Управление каждым отдельным мотор-генератором осуществляется путем переключения состояний 6 IGBT-транзисторов в зависимости от того, в каком режиме он работает: в режиме электродвигателя или в режиме генератора.

6. Приведенные ниже рисунки иллюстрируют общие принципы управления мотор-генератором в режиме электродвигателя. Посредством включения/выключения транзисторов IGBT в IPM формируется трехфазный переменный ток, подаваемый в мотор-генератор. Чтобы создать требуемое тяговое усилие мотор-генератора, рассчитанное ЭБУ гибридной системы, ЭБУ MG переключает состояния транзисторов IGBT, регулируя частоту вращения мотор-генератора.

   

   *1	IGBT: ON (ВКЛ)
   *2	Мотор-генератор

7. Приведенные ниже рисунки иллюстрируют общие принципы управления мотор-генератором в режиме генератора. Ток, последовательно генерируемый 3 фазами мотор-генератора, который приводится в движение колесами, используется для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи или привода другого мотор-генератора.

   

   *1	Мотор-генератор

Сигналы управления инвертором

1. Инвертор преобразует постоянный ток от высоковольтной аккумуляторной батареи в переменный ток для MG1 и MG2 и наоборот. Кроме того, инвертор отбирает мощность, вырабатываемую MG1, и подает ее в MG2. При этом перед подачей в MG2 электроэнергия, генерируемая MG1, сначала преобразуется инвертором в энергию постоянного тока, а затем – обратно в энергию переменного тока. Это необходимо, поскольку частота переменного тока на выходе MG1 не подходит для управления MG2.

2. ЭБУ MG управляет модулями IPM для переключения трехфазного переменного тока MG1 и MG2 в соответствии с сигналами от ЭБУ гибридной системы.

3. Когда ЭБУ гибридной системы получает от ЭБУ MG сигнал о перегреве, перегрузке по току или коротком замыкании, ЭБУ гибридной системы передает в ЭБУ MG сигнал выключения, чтобы выключить модули IPM.

   

Управление повышающим преобразователем

1. Повышающий преобразователь повышает номинальное постоянное напряжение высоковольтной аккумуляторной батареи 201,6 В до максимального уровня 600 В в соответствии сигналами, поступающими из ЭБУ гибридной системы через ЭБУ MG.

2. Инвертор преобразует переменный ток, генерируемый MG1 или MG2, в постоянный. Повышающий преобразователь понижает вырабатываемое напряжение 600 В пост. тока (максимальное) примерно до 201,6 В пост. тока в соответствии с сигналами, поступающими от ЭБУ гибридной системы через ЭБУ MG.

3. Повышающий преобразователь включает повышающий IPM со встроенными транзисторами IGBT, который управляет переключением, дроссель, сохраняющий электрическую энергию и создающий электродвижущую силу, а также конденсатор, который заряжается и разряжается повышенным напряжением.

   

4. Ниже описана схема повышения напряжения преобразователем.

   Шаг	Описание
   1	IGBT2 включается, в результате чего электроэнергия высоковольтной аккумуляторной батареи (с номинальным постоянным напряжением 201,6 В) запасается в дросселе. В результате в дросселе сохраняется электроэнергия.
   2	IGBT2 выключается, в результате чего дроссель создает электродвижущую силу (ток продолжает протекать через дроссель). Эта электродвижущая сила вызывает повышение напряжения до максимального уровня 600 В. Создаваемый электродвижущей силой дросселя ток протекает от дросселя в инвертор и конденсатор с повышенным напряжением.
   3	IGBT2 снова включается, в результате чего электроэнергия высоковольтной аккумуляторной батареи запасается в дросселе. В это время в инвертор подается электроэнергия, запасенная в конденсаторе (с максимальным постоянным напряжением 600 В).

   

5. Переменный ток, генерируемый MG1 или MG2 для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи, преобразуется в постоянный ток (с максимальным постоянным напряжением 600 В) инвертором. Затем повышающий преобразователь понижает это напряжение примерно до 201,6 В пост. тока. Это осуществляется транзистором IGBT1, который включается и выключается управляющими импульсами, периодически прерывая подачу электроэнергии инвертором в дроссель.

   

Управление преобразователем постоянного тока в постоянный

1. Преобразователь постоянного тока в постоянный понижает номинальное напряжение аккумуляторной батареи гибридной системы 201,6 В пост. тока примерно до 14 В пост. тока для питания электрооборудования автомобиля, а также для подзарядки вспомогательной аккумуляторной батареи.

2. В целях регулирования выходного напряжения преобразователя постоянного тока в постоянный ЭБУ гибридной системы передает в этот преобразователь сигнал требуемого выходного напряжения в соответствии с сигналами датчика температуры вспомогательной аккумуляторной батареи.

   

Управление главными реле системы

1. ЭБУ гибридной системы подсоединяет и отсоединяет цепь высокого напряжения от высоковольтной аккумуляторной батареи посредством главных реле системы. Кроме того, ЭБУ гибридной системы использует моменты включения/выключения главных реле системы для контроля состояния контактов реле.

2. Чтобы гарантировать надлежащую работу системы, используются 3 реле – 1 для положительной стороны (SMRB) и 2 для отрицательной стороны (SMRP, SMRG).

   

3. Когда гибридная система переходит в состояние готовности READY, ЭБУ гибридной системы последовательно включает SMRB и SMRP и подает ток через резистор предварительной зарядки. Затем он включает SMRG и подает ток в обход резистора предварительной зарядки. Потом он выключает SMRP. Так как в данной схеме управляемый ток изначально может протекать через резистор предварительной зарядки, контактная точка цепи защищена от повреждения в результате броска тока.

   

4. Когда гибридная система переходит в состояние, отличное от состояния готовности READY, ЭБУ гибридной системы сначала выключает SMRG. Затем он определяет, правильно ли работает SMRG, после чего выключает SMRB. Далее он включает SMRP, проверяет работу SMRB и выключает SMRP. В результате ЭБУ гибридной системы подтверждает надлежащее выключение соответствующих реле.

   

Управление системой охлаждения для преобразователя-инвертора в сборе

1. ЭБУ гибридной системы получает сигналы от датчиков температуры преобразователя-инвертора, MG1 и MG2. На основании этой информации ЭБУ гибридной системы осуществляет 3-ступенчатое управление продолжительностью включения насоса системы охлаждения инвертора, обеспечивая охлаждение преобразователя-инвертора в сборе, MG2 и MG1.

2. Когда температура охлаждающей жидкости гибридной системы превышает определенный уровень, ЭБУ гибридной системы передает в ECM команду включения вентилятора радиатора. Получив этот сигнал, ECM приводит в действие вентилятор радиатора, ограничивая повышение температуры охлаждающей жидкости гибридной системы и обеспечивая охлаждение преобразователя-инвертора в сборе, MG1 и MG2.

3. ЭБУ MG преобразует эти сигналы в цифровую форму и передает их в ЭБУ гибридной системы по каналу последовательной связи.

   

Управление системой охлаждения для высоковольтной аккумуляторной батареи

1. ЭБУ гибридной системы получает сигналы от датчиков температуры высоковольтной аккумуляторной батареи и датчика температуры впускного воздуха высоковольтной аккумуляторной батареи. При этом ЭБУ гибридной системы плавно регулирует продолжительность включения вентилятора системы охлаждения высоковольтной аккумуляторной батареи, поддерживая ее температуру в заданном диапазоне.

2. Блок контроля состояния аккумуляторной батареи (датчик напряжения аккумуляторной батареи) преобразует сигналы, характеризующие состояние высоковольтной аккумуляторной батареи (напряжение, ток и температуру), в цифровые сигналы и передает их в ЭБУ гибридной системы по каналу последовательной связи. Кроме того, блок контроля состояния аккумуляторной батареи (датчик напряжения аккумуляторной батареи) формирует сигнал обратной связи с информацией о частоте вращения вентилятора, необходимый для управления системой охлаждения, и передает его в ЭБУ гибридной системы.

   

Координированное управление рекуперативным торможением

1. ЭБУ системы противоскольжения рассчитывает общее требуемое тормозное усилие, исходя из давления регулятора тормозной системы и хода педали тормоза, когда водитель нажимает педаль тормоза.

2. После расчета общего требуемого тормозного усилия ЭБУ системы противоскольжения передает запрос на рекуперативное торможение в ЭБУ гибридной системы. В ответ ЭБУ гибридной системы передает фактическое значение управления рекуперативным тормозом.

3. ЭБУ гибридной системы использует MG2 для создания отрицательного крутящего момента (усилия замедления) и тем самым обеспечивает рекуперативное торможение.

4. ЭБУ системы противоскольжения управляет электромагнитными клапанами блока управления рабочими цилиндрами тормозов и создает давление в рабочих тормозных цилиндрах. Создаваемое давление представляет собой величину, которая остается после вычитания текущего значения управления рекуперативным торможением из общего требуемого тормозного усилия.

   

Система управления запуском привода

• Когда обнаружены выполняемые водителем ненормальные операции управления педалью акселератора и переключения передач, система ограничивает тяговое усилие и информирует водителя.

  

  CAUTION:

  Когда система работает, даже если водитель нажимает и удерживает педаль акселератора, тяговое усилие может увеличиваться на подъеме в гору и уменьшаться на спуске. Такое поведение позволяет системе на уклонах ограничивать скорость автомобиля и разгон на уровне ниже определенного предела. Это не является неисправностью.

1. Управление при движении задним ходом

   
   

   • Реагирует на чрезмерное нажатие педали акселератора при движении задним ходом.

   • Корректирует тяговое усилие в соответствии с уклоном дороги и углом поворота рулевого колеса.

     Условия включения управления (управление включается при выполнении всех следующих условий.)	Рычаг переключения передач находится в положении R. Педаль акселератора нажата.
     Операция управления	Ограничивает тяговое усилие так, чтобы скорость автомобиля и разгон не превышали определенный предел.
     Условие прекращения управления	Рычаг переключения передач не в положении R. Педаль акселератора полностью отпущена.

     

2. Управление при ручном переключении передач

   
   

   • Реагирует на операции переключения передач при нажатой педали акселератора.

   • Изменяет предел в соответствии со схемой ручного переключения передач.

   • Корректирует тяговое усилие в соответствии с уклоном дороги и углом поворота рулевого колеса.

     Управление при трогании с места из положения парковки

     Условия включения управления (управление включается при выполнении всех следующих условий.)*	Состояние трансмиссии меняется с P на D или с P на R. Угол поворота педали акселератора составляет приблизительно 1/5 или более.
     Операция управления	Ограничивает тяговое усилие так, чтобы скорость автомобиля и разгон не превышали определенный предел.
     Условие прекращения управления	Трансмиссия переведена в состояние P или N. Педаль акселератора полностью отпущена.

     Tech Tips

     *: Из-за того, что невозможно выйти из положения парковки (P) при попытке перевести трансмиссию из состояния парковки (P) в другое состояние при нажатой педали акселератора, управление движением-троганием не работает.

     Figure 2. Схема управления при трогании с места из положения парковки

     

     Управление в других ситуациях

     Условия включения управления (управление включается при выполнении всех следующих условий.)	Состояние трансмиссии меняется с P на D, с D на R или с N на R. Угол поворота педали акселератора составляет приблизительно 1/5 или более.
     Операция управления	Ограничивает тяговое усилие так, чтобы скорость автомобиля и разгон не превышали определенный предел.
     Условие прекращения управления	Трансмиссия переведена в состояние P или N. Педаль акселератора полностью отпущена.

     Figure 3. Схема управления в других ситуациях

     

     CAUTION:

     
     

     • Уровень ограничения тягового усилия в 2 указанных выше ситуациях различается.

     • Во время управления при ручном переключении передач (с момента включения управления до отпускания педали акселератора) система информирует водителя об управляющих воздействиях посредством мультиинформационного дисплея.