СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИБРИДНОЙ СИСТЕМОЙ


  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 источников энергии (таких как двигатели и топливные элементы). 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

      Наименование 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 В 600 В пост. тока 600 В пост. тока
      Максимальная мощность кВт (л.с.) - 53 (71)
      Максимальный крутящий момент Н*м (фунт-сила-фут) - 163 (120)
      Система охлаждения С водяным охлаждением С водяным охлаждением

    2. Преобразователь-инвертор в сборе

      Наименование Технические характеристики
      Повышающий преобразователь Номинальное напряжение (со стороны инвертора) В 600 В пост. тока
      Номинальное напряжение (со стороны высоковольтной аккумуляторной батареи) В 201,6 В пост. тока
      Преобразователь постоянного тока в постоянный Номинальное выходное напряжение В 11,0 - 15,0 В пост. тока
      Максимальный выходной ток А 100

    3. Система охлаждения (для преобразователя-инвертора и гибридной трансмиссии)

      Наименование Технические характеристики
      Насос системы охлаждения инвертора в сборе Тип электродвигателя Бесщеточный
      Производительность л (кварты США, англ. кварты) 10 (10,6, 8,8) /мин или более
      Охлаждающая жидкость Тип Фирменная охлаждающая жидкость SLLC (охлаждающая жидкость с увеличенным сроком замены) от компании Toyota
      Цвет Розовый
      Объем л (кварты США, англ. кварты) 1,4 (1,5, 1,21)
      Периодичность техобслуживания Первая замена км (мили) 240000 (150000)
      Последующие замены км (мили) Каждые 80000 (50000)

  3. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ


    1. Система управления THS-II выполняет следующие функции.

      Наименование 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. Вместе с тем, 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 обычно была бы потеряна в виде тепла, 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.

        A01RGLZC01
        *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 Редуктор электродвигателя (блок шестерен)
        *7 Преобразователь-инвертор в сборе *8 Высоковольтная аккумуляторная батарея
        A01RGUI Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01RGO2 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)
        B0048EE 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.

          A01RGALC02
          *1 Двигатель *2 Генератор
          *3 Инвертор *4 Высоковольтная аккумуляторная батарея
          *5 Электродвигатель - -
          A01RGUI Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01RGO2 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)
          B0048EE 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.

          A01RGSAC02
          *1 Двигатель *2 Трансмиссия
          *3 Высоковольтная аккумуляторная батарея *4 Инвертор
          *5 Мотор-генератор - -
          A01RGUI Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01RGO2 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)
          B0048EE 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.

          A01RGAXC02
          *1 Двигатель *2 Планетарная передача деления мощности
          *3 Высоковольтная аккумуляторная батарея *4 Инвертор
          *5 Мотор-генератор № 1 *6 Мотор-генератор № 2
          A01RGUI Путь передачи электрической энергии (постоянного тока) A01RGO2 Путь передачи электрической энергии (переменного тока)
          B0048EE 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 P610, 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 В), 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 600 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.

        A01RG9XC01
        *1 Двигатель 2ZR-FXE *2

        Гибридная трансмиссия в блоке с главной передачей P610

        - 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 в сборе
        *5 Вспомогательная аккумуляторная батарея - -

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

        A01RGPLC01
        *1 Насос системы охлаждения инвертора в сборе *2 Радиатор в сборе
        *3 Расширительный бачок инвертора - -
        B0048G8 Поток охлаждающей жидкости гибридной системы - -

  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 электродвигателем в сборе. Каждое из этих устройств подключается с использованием силового кабеля (жгута проводов под полом гибридного автомобиля) и электрически изолируется корпусами и крышками.

      2. Кроме того, силовой кабель (жгут проводов под полом гибридного автомобиля) экранируется 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.

        A01RGI3C01
        *1 Компрессор с электродвигателем в сборе *2 Силовой кабель (жгут проводов под полом гибридного автомобиля)
        *3 Преобразователь-инвертор в сборе *4 Гибридная трансмиссия в сборе
        *5 Высоковольтная аккумуляторная батарея в сборе - -

    3. Отключение цепей высокого напряжения


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


        • Питание выключено.

        • Развертывается какая-либо подушка безопасности.

        • Снимается крышка инвертора (размыкается цепь блокировки).

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

        • Возникает определенная неисправность.

        A01RGKIE01