System napędu hybrydowego Toyota
advertisement
System napędu hybrydowego Toyota Piotr Grudziński Akademia Toyoty Toyota Motor Poland System napędu hybrydowego Toyota Charakterystyki trakcyjne Moc silnika spalinowego: Połączenie 2 źródeł napędów, które się uzupełniają: Moment obrotowy silnika elektrycznego: Moc wyjściowa Moment obrotowy Moment obrotowy silnika spalinowego: Prędkość pojazdu Charakterystyka układu hybrydowego Silnik elektryczny: Wysoki stały moment obrotowy, niemal od prędkości 0 Silnik spalinowy: Wysoka moc przy wysokiej prędkości obrotowej System napędu hybrydowego Toyota Konfiguracje napędu – układ szeregowy System napędu hybrydowego Toyota Konfiguracje napędu – układ równoległy System napędu hybrydowego Toyota Konfiguracja napędu THS – Hybrid Synergy Drive Schemat układu hybrydowego Akumulator HV Generator Silnik spalinowy Zespół falownika Przekładnia planetarna Silnik elektryczny Mechanizm różnicowy Hybrydowy układ napędowy System napędu hybrydowego Toyota + : Siła napędowa Energia Zarządzanie energią : Siła napędowa silnika Akumulator HV HV Akumulator Hamowanie odzyskowe Ruszanie Pojazd zatrzymany Silnik wyłącza się Jazda ze stała prędkością Silnik zatrzymany Opóźnienie Wyładowanie Ładowanie Silnik uruchomiony - Hamowanie Czas System napędu hybrydowego Toyota Przyspieszenie (G) Napęd bezstopniowy Płynne przyspieszenie, bez skoków przy zmianie biegów Utrzymane duże przyspieszenie Odpowiedź TOYOTA Prius Silnik spalinowy 2,4 l Skok przy zmianie biegów Czas (sek) System napędu hybrydowego Toyota Ekran monitorowania przepływu energii Energia napędu TEMP.ZEWN. 18 c Przepływ energii Silnik Z silnika benzynowego Z silnika elektrycznego/generatora Akumulator HV Z/ do akumulatora Silnik elektryczny Zużycie paliwa Obecnie Prąd ładowania akumulatora 22,3 km/l Pozostała pojemność akumulatora HV: zielony = naładowany niebieski= częściowo naładowany czerwony = rozładowany Elementy systemu napędowego Elementy systemu napędowego Hybrydowy układ napędowy Tłumik drgań skrętnych układu napędowego Koło napędzające przekładni łańcuchowej Schemat układu Przekładnia planetarna Jarzmo Koło Koło słoneczne koronowe Tłumik drgań skrętnych układu napędowego MG1 (generator) MG2 MG1 MG2 (silnik elektryczny) Silnik Koło napędzające przekładni pośredniej Koło napędzane przekładni pośredniej Mechanizm różnicowy Łańcuch zębaty Zębnik przekładni głównej Koło koronowe przekładni głównej Pompa oleju Przekładnia planetarna Zespół redukcyjny Zespół redukcyjny Elementy systemu napędowego Zwarta budowa Hybrydowy zespół napędowy • Mechanizm rozdzielający moc z wielu źródeł energii (przekładnia planetarna) Elementy systemu napędowego Hybrydowy układ napędowy Mechanizm rozdzielający moc z wielu źródeł energii (przekładnia planetarna) Silnik • Rozdziela moc silnika na siłę napędową dla: Silnik elektryczny Generator MG2 MG1 Silnik Przekładnia planetarna • Kół pojazdu oraz silnika elektrycznego (MG2) • Generatora (MG1) Elementy systemu napędowego Hybrydowy układ napędowy Koło słoneczne MG1 Koło koronowe MG2 Mechanizm rozdzielający moc z wielu źródeł energii (przekładnia planetarna) Silnik Tłumik drgań skrętnych układu napędowego Jarzmo Koło słoneczne: MG1 (generator) Łańcuch napędowy Przekładnia planetarna MG2 MG1 Silnik Koło koronowe: MG2 (silnik elektryczny) Hybrydowy układ napędowy Jarzmo: Silnik spalinowy Elementy systemu napędowego Silnik spalinowy Silnik spalinowy w obiegu Atkinsona 1NZ-FXE • Silnik o zapłonie iskrowym 1,5 l 16 zaworów DOHC VVT-i, • Wysoka sprawność cieplna • Specjalnie przystosowany do układów hybrydowych • Spełnia normę EURO IV Elementy systemu napędowego Generator Silnik MG1: generator / rozrusznik silnika • Ładuje akumulator HV • Zasila silnik elektryczny Generator • Uruchamia silnik spalinowy • Maks. moc wyjściowa: 37,8 kW / 9500 obr./min • Maks. moment obrotowy: 45 Nm / 0 – 6000 obr./min Elementy systemu napędowego Generator Specyfikacja: MG1 (generator) Pozycja Nowy PRIUS Starszy PRIUS Synchroniczny silnik AC trójfazowy Prądnica, rozrusznik silnika AC 500 AC 273,6 Maksymalna moc wyjściowa (kW (KM)/ obr./min) 37,8 (51) / 9500 33,8 (45,9) / 8500 Maks. moment obrotowy (N·m (kgf·m)/ obr./min) 45 (4,58) / 0 – 6000 38 (3,87) / 0 – 8500 75 88 10000 obr/min 6 500 obr/min Chłodzenie cieczą Typ Funkcja Napięcie znamionowe (V) Prąd w amperach przy maks. momencie obr. Maksymalna prędkość obrotowa Układ chłodzenia Elementy systemu napędowego Silnik elektryczny MG2: Silnik napędowy kół/ generator Silnik • Napędza pojazd • Wykonuje hamowanie odzyskowe Silnik elektryczny • Maks. moc wyjściowa: 50 kW / 1200 -1540 obr./min • Maks. moment obrotowy: 400 Nm / 0 -1200 obr./min Elementy systemu napędowego Silnik elektryczny Specyfikacja: MG2 (silnik elektryczny) Pozycja Nowy PRIUS Starszy PRIUS Synchroniczny silnik AC trójfazowy Generator, napęd kół AC 500 AC 273,6 Maksymalna moc wyjściowa (kW (KM)/ obr./min) 50 (68) / 1200 – 1540 33 (45) / 1040 – 5600 Maks. moment obrotowy (N·m (kgf·m)/ obr./min) 400 (40.8) / 0 - 1200 350 (35.7) / 0 – 400 230 356 Chłodzenie cieczą Typ Funkcja Napięcie znamionowe (V) Prąd w amperach przy maks. momencie obr. Układ chłodzenia Elementy systemu napędowego Zespół falownika Zespół falownika • Dla silnika elektrycznego i generatora Falownik Akumulator HV DC AC • Wzmacniacz prądu stałego: przekształca 201,6 V 500 V • Dla elektrycznej sprężarki klimatyzacji: Falownik DC AC elektrycznej sprężarki klimatyzacji Elementy systemu napędowego Zespół falownika • Złącza do MG1 i MG2 do MG2 do MG1 Elementy systemu napędowego Zespół falownika Schemat układu Zespół falownika Przetwornik wzmacniający Akumulator HV •IPM (IGBT) •Dławik Falownik klimatyzacji Przetwornik DC/DC MG1 Falownik •IPM (IGBT) MG2 Elementy systemu napędowego Zespół falownika Falownik – IPM (Intelligent Power Module) przekształca DC AC Zespół falownika DC Przetwornik prądu stałego Falownik MG1 DC IPM (IGBT) AC MG2 Akumulator HV Elementy systemu napędowego Zespół falownika Przetwornik wzmacniający – DC 201,6V DC 500V DC 500V DC 201,6V DC 201,6V Zespół falownika Przetwornik wzmacniający MG1 DC 500 V •IPM (IGBT) Falownik (IPM) AC 500 V MG2 Akumulator HV : Rozładowanie : Ładowanie Elementy systemu napędowego Zespół falownika Falownik klimatyzacji Przekształcenie DC AC, aby zasilić prądem przemiennym elektryczną sprężarkę klimatyzacji ECU klimatyzacji Zadana prędkość sprężarki ECU HV DC AC AC DC Falownik klimatyzacji Akumulator HV Zespół falownika Sprężarka klimatyzacji Elementy systemu napędowego Akumulator HV Akumulator HV • Wnętrze bagażnika za tylna kanapą • Pojemność bagażnika 408 litrów • Niski spadek napięcia (w pełni naładowany akumulator może utrzymać ładunek przez 60 dni) Akumulator HV Elementy systemu napędowego Akumulator HV Akumulator HV • Szczelne ogniwa niklowo-wodorkowe (Ni-MH) – 28 modułów x 6 ogniw = 168 ogniw – 168 ogniw x 1,2 V = 201,6 V DC Moduł (6 ogniw) Ogniwo (1,2 V) Złącze serwisowe 28 modułów Elementy systemu napędowego Moduł akumulatora HV Moduł akumulatora HV – Dodano łącznik zmniejszający opór wewnętrzny ogniw Przepływ prądu Łącznik Łącznik Ogniwo Dodatkowy łacznik '04 PRIUS '03 PRIUS Elementy systemu napędowego Akumulator HV Elementy składowe Czujnik natężenia prądu SMR3 Zespół modułów ECU akumulatora SMR2 SMR1 Rezystor Złącze serwisowe Elementy systemu napędowego Akumulator HV ECU akumulatora Regulator wentylatora chłodzącego akumulator Silnik wentylatora chłodzącego akumulator ECU akumulatora (32-bit) ECU HV ECU silnika (ECM) ECU komunikacji CAN + Napięcie x 14 Złącze serwisowe - Czujnik natężenia prądu BEAN Przekaźnik wentylatora chłodzącego akumulator ECU klimaty zacji Temp. x 4 Czujniki temperatury akumulatora (termistor) Moduł akumulatora HV Elementy systemu napędowego Akumulator 12V Akumulator 12 V • Zasila reflektory, zestaw audio, inne akcesoria oraz wszystkie ECU • Specjalny do pojazdów hybrydowych (nie przystosowany do rozruchu zimnego silnika) • Bezobsługowy Akumulator HV (201,6 V) Akumulator 12 V (szczelnie zamknięty) Układ podtrzymujący zasilanie 12 V dla hamulców ECB 12 V Elementy systemu napędowego Wskaźniki i lampki kontrolne Zestaw wskaźników Lampka Główna lampka ostrzegawcza „Brzęczyk” lampka trybu EV Lampka ostrzegawcza silnika Elementy systemu napędowego Wskaźniki i lampki kontrolne Wyświetlacz wielofunkcyjny Lampki, które mogą się włączyć wraz z: Główna lampka ostrzegawcza Lampka braku ładowania lampka ostrzegawcza układu hybrydowego Lampka stanu naładowania akumulatora HV Elementy systemu napędowego E-shift Wybór trybu jazdy Wybór kierowcy • Aby wybrać tryb N, D, R • DB Tryb R Położenie wyjściowe Tryb N Powrót automatyczny Dźwignia Wyboru zakresów powraca samoczynnie do położenia wyjściowego Tryb D Tryb B Elementy systemu napędowego Elektronicznie sterowany układ hamowania (ECB) Zasada działania elektronicznie sterowanego układu hamowania (ECB) W wyniku działania kierowcy (sygnał elektryczny) • Hamowanie hydrauliczne + hamowanie odzyskowe Działanie kierowcy Stan pojazdu Sterowanie hamulcem hydraulicznym ECU VSC ECU HV Sterowanie hamulcem odzyskowym Siłownik hamulców Elementy systemu napędowego Elektronicznie sterowany układ hamowania (ECB) Rozdział siły hamowania – hamowanie rekuperacyjne • ECB rozdziela silę hamowania pomiędzy hydrauliczny układ hamulcowy i hamowanie odzyskowe • Podział zależy od prędkości pojazdu i czasu Prędkość pojazdu* Siła hamowania Żądanie kierowcy (ciśnienie pompy hamulcowej) Hydrauliczna siła hamowania (Siłownik hamulca) Siła hamowania odzyskowego (MG2) Zmiany w rozdziale siły hamowania) Czas Parametry trakcyjne układu napędowego Hybrid Synergy Drive Specyfikacja: Wartość Uwagi 57 kW (77,5 KM) przy 5000 obr / min Moc silnika elektrycznego 50 kW (68 KM) 1200 - 1540 obr / min Moc generatora 37,8 kW (51KM) przy 9500 obr / min Parametr Moc silnika spalinowego Prędkość maksymalna Przyspieszenie 0-100 km/h Emisja CO2 Zużycie paliwa ECE Masa pojazdu 170 km/h 10,9 s 104 g / km 4,3 / 4,2 / 5,0 l/100km UE 80/1268–1999/100 WE 1300 / 1725 kg własna / dopuszczalna Koniec Toyota Motor Poland
