03-3 Sistema Híbrido (Controles)

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    Sistema Hbrido

    (Controles)

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    Operacin de THS II(Sistema Hbrido TOYOTA)

    Descripcin

    Vehculo parado Salida,Conduccin con baja carga,

    Reversa

    Conduccin normal

    High Load Driving Desaceleracin Vehculo parado(Cargando)

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    Operacin de THS II

    Cuadro Nomogrfico

    Direccin de rotacin deMG

    + -

    Torque+ Descarga Carga

    - Carga Descarga

    - Condicin de MG1, MG2 -

    Unidad de engranesplanetarios divisor de potencia

    Unidad de engranes planetariosreductor de velocidad del motor

    Solar(MG1)

    Portaplanetarios(Motor a gasolina)

    Corona(Ruedas)

    Portaplanetario(Fijo)

    Solar(MG2)

    +

    -

    Torque

    +

    -

    rpm

    La lneas verticales muestran rpm ydireccin de rotacin

    Los espacios entre las lneas verticalesson las relaciones de engranes

    La flecha es la direccin del torque(Rojo: Descarga / Azul: Carga)

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    Operacin de THS II

    Saliendo con MG2 Slo MG2 se usa cuando el vehculo est saliendo bajo

    condiciones de baja carga / suave aceleracin

    Batera HV

    Motor agasolina

    MG1

    MG2

    MG1 Motor agasolina Ruedas Fijo MG2

    +

    -

    Torque

    +

    -

    rpm

    (S) (C) (R) (C) (S)

    Velocidad delvehculo

    0

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    Operacin de THS II

    Saliendo con MG2

    Velocidad delvehculo

    0

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    Operacin de THS II

    Andando con MG2 y Motor a gasolina MG1 arranca el motor a gasolina cuando el torque de

    manejo requerido aumenta

    Batera HV

    Motor agasolina

    MG1

    MG2

    MG1 Ruedas Fijo MG2

    +

    -

    Torque

    +

    -

    rpm

    (S) (C) (R) (C) (S)

    Velocidad delvehculo

    0

    Motor agasolina

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    Operacin de THS II

    Andando con MG2 y Motor a gasolina

    Velocidad delvehculo

    0

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    Operacin de THS II

    Durante baja carga y velocidad constante crucero Motor a gasolina maneja las ruedas y MG1 La electricidad generada es suministrada a MG2

    Batera HV

    Motor agasolina

    MG1

    MG2

    MG1 Ruedas Fijo MG2

    +

    -

    Torque

    +

    -

    rpm

    (S) (C) (R) (C) (S)

    Velocidad delvehculo

    0

    Motor agasolina

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    Operacin de THS II

    Durante baja carga y velocidad constante crucero

    Velocidad delvehculo

    0

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    Operacin de THS II

    Durante aceleracin completa La batera HV suministra energa elctrica a MG2

    dependiendo de la cantidad de aceleracin

    Batera HV

    Motor agasolina

    MG1

    MG2

    MG1 Motor agasolina Ruedas Fijo MG2

    +

    -

    Torque

    +

    -

    rpm

    (S) (C) (R) (C) (S)

    Velocidad delvehculo

    0

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    Operacin de THS II

    Durante aceleracin completa

    Velocidad delvehculo

    0

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    Operacin de THS II

    Durante conduccin bajo desaceleracin (rango D) MG2 es conducido por las ruedas y acta como

    generador para recargar la batera HV

    Batera HV

    Motor agasolina

    MG1

    MG2

    MG1 Motor agasolina Ruedas Fijo MG2

    +

    -

    Torque

    +

    -

    rpm

    (S) (C) (R) (C) (S)

    Velocidad delvehculo

    0

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    Operacin de THS II

    Durante conduccin bajo desaceleracin (rango D)

    Velocidad delvehculo

    0

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    Operacin de THS II

    Durante conduccin bajo desaceleracin (rango B) La electricidad generada por MG2 es suninistrada a MG1,

    y MG1 maneja al motor a gasolina para aplicar freno demotor Velocidad del

    vehculo

    0

    Batera HV

    Motor agasolina

    MG1

    MG2

    MG1 Motor agasolina Ruedas Fijo MG2

    +

    -

    Torque

    +

    -

    rpm

    (S) (C) (R) (C) (S)

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    Operacin de THS II

    Durante conduccin bajo desaceleracin (rango B)

    Velocidad delvehculo

    0

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    Operacin de THS II

    Manejando en reversa Slo se usa MG2 para conduccin en reversa El motor a gasolina siempre est apagado en reversa

    MG1 Motor agasolina Ruedas Fijo MG2

    +

    -

    Torque

    +

    -

    rpm

    (S) (C) (R) (C) (S)

    Velocidad delvehculo

    0

    Batera HV

    Motor agasolina

    MG1

    MG2

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    Control del Sistema HV

    ControlControl Item Descripcin del Control

    ControlHV

    Clculo de salida HV Calcula la fuerza motriz del motor a gasolina,el torque del motor y generador de acuerdocon las condiciones de conduccin

    Control SMR Controla el cambio de ON u OFF de los relsprincipales del sistema

    Control de inversor Controla la salida inversor usando seales deoperacin de comando (Seales PWM)

    Control deconvertidor de alta Controla la elevacin de alto voltaje

    Control deconvertidor DC-DC

    Controla el voltaje y corriente elctrica que seusa para cargar la batera auxiliar

    Control de traccindel motor elctrico Previene que MG2 rote excesivamente

    Control de frenosregenerativos

    Realiza el control de freno regenerativos almomento de desaceleracin en coordinacincon la ECU de control de patinaje

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    Control del Sistema HV

    ControlControl Item Descripcin del Control

    ControldeBatera

    Control del SOC Controla el estado de carga (SOC) de labatera HV

    Control del abanicode enfriamiento dela batera

    Controla la temperatura de la Batera HV a unnivel apropiado

    Deteccin deaislamiento anormal Detecta la normalidad/anormalidad de loscircuitos de aislamiento de alto voltaje

    ControldelMotor agasolina

    Control de salida delmotor a gasolina

    Controls la salida del motor a gasolina

    Control de operacinintermitente del

    motor a gasolina

    Realiza la operacin intermitente del motor a

    gasolina como es necesario

    Control de limitacin depotencia

    Limita la potencia basada en la temperaturadel componente

    Prueba de falla Provee fuerza motriz limitada mientras elmanfuncionamiento ocurre

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    Control del Sistema HV

    Diagrama del sistema

    Batera HV

    Actuador delfreno

    Batera

    auxiliar

    Compresor deA/C con inversor

    de A/C

    Convertidor de alta

    Transmisin hbrida

    Motor agasolina

    Sensor de posicin de cambioSensor de

    posicin delacelerador

    CAN

    ECU decontrol depatinaje

    UnidadSmart dela batera

    Inversor

    MG2MG1

    Sensores develocidad

    ECU MG

    SMR

    Resolver (MG2)

    ECU decontrol demanejo depotencia(CPU HV)

    ECU de labatera

    ConvertidorDC / DC

    Inversor de A/C

    ECM

    DLC3

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II

    Posicindel

    acelerador

    Posicin delcambio

    Velocidad de

    MG2 (Resolver)

    1. Clculo de torquerequerido por elconductor

    Potenciarequerida

    objetivo del eje

    2. Clculo de salidade potenciarequerida por elconductor

    3. Clculo de la salida de potenciarequerida para el motor agasolina

    4. Criterio de arranque del motor agasolina

    5. Clculo de las rpm objetivodel motor a gasolina

    6. Control del motor agasolina

    Control del volumende inyeccinControl del tiempode ignicin

    Control delobturadorelectrnico

    Control del sistemaVVT-i

    7. Clculo de las rpmobjetivo de MG1

    8. Control del torque MG1

    9. Clculo del torque directodel motor a gasolina

    Controlde SOC

    10. Clculo del valor de

    comando del torque MG2

    12. Clculo del valor de frenadoregenerativo

    Informacinde la Batera

    HV

    Unidad Smartde la batera

    Presin delcilindro

    maestro

    11. Pedido de la ECU del valor

    de frenado regenerativo

    13. Clculo de la fuerza

    hidrulica de frenado

    Actuador delfreno

    MG2

    ECU HV

    MG1

    Torque deconduccin del eje

    objetivo

    ECU de control de patinaje

    Velocidad deMG1 (Resolver)

    C S

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 1. Clculo de torque requerido por el conductor

    El torque requerido de conduccin del eje es calculado enbase a la posicin del acelerador y la velocidad del vehculo

    Relacin de la velocidad del vehculo, posicin del

    acelerador y Potencia de conduccin (torque requerido)

    : Batera HV MG2

    : MG1 MG2

    : Torque directo del

    motor a gasolina

    Fuerzadeconducc

    in

    Velocidad del vehculo

    Velocidadcrucero mxima

    Velocidad mxima

    Apertura del acelerador100%

    Apertura delaceleredaror 50%

    Resistenciaal andar

    C t l d l Si t HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 2. Clculo de salida de potencia requerida por el conductor

    Lo mismo que en [1], la salida de potencia objetivo escalculada en base al torque requerido del conductor y lavelocidad del vehculo

    Potencia de salida requerida por el conductor =

    [1] Torque requerido por el conductor Velocidadde rotacin del eje Prdidas del Sistema

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    C t l d l Si t HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 5. Clculo de las rpm objetivo del motor a gasolinaComo se muestra en el siguiente ejemplo, el punto donde la

    curva de operacin del motor a gasolina y la potencia del motora gasolina (potencia requerida del motor a gasolina) se cruzan

    es la rpm objetivo del motor a gasolina

    Lnea de operacin del motor agasolina

    Potencia del E/G =rpm E/G x torque E/G

    Cambia de acuerdo a la salida depotencia requerida por el conductor

    Torquedelmotoragaso

    lina

    (ngulodeaperturadelobturador)

    Velocidad del motor a gasolina

    Velocidad objetivo delmotor a gasolina

    C t l d l Si t HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 6. Control del motor a gasolina

    El control del motor a gasolina se realiza en base al comandode la [3] potencia requerida del motor a gasolina y las [4] rpmobjetivo del motor a gasolina.

    Inyeccin, ignicin, ETCS-i, control VVT-i etc.

    C t l d l Si t HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 7. Clculo de las rpm objetivo de MG1

    Las rpms objetivo de MG1 son calculadas en base a la seal develocidad de las ruedas (aprox. lo mismo que las rpms de MG2) y [4]

    rpm objetivo del motor a gasolina rpm

    Solar Portaplanetarios Corona(Ruedas)

    Portaplanetarios(Fijo)

    Solar

    +

    -

    0 rpm

    MG1

    rpm

    Rpm del Motora gasolina

    MG2

    rpm

    Rpm requerida de MG1 es determinada despus que las rpmsdel eje (rpm MG2) y las rpms del motor a gasolina hayan sido

    determinadas

    Control del Sistema HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 8. Control de torque de MG1

    Las rpm de MG1 son controladas por las rpm objetivoen base al sensor de velocidad (resolver)

    El torque de MG1, que es necesario para alcanzar lasrpm objetivo, es controlado

    Control del Sistema HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 9. Clculo del torque directo del motor a gasolina

    El torque generado por el motor a gasolina es calculado enbase al torque de MG1, que fue calculado en [8]

    El torque directo del motor a gasolina al eje puede serentendido basado en el torque MG1, de acuerdo con larelacin balanceada en el grfico nomogrfico

    Solar Portaplanetarios Corona(Ruedas)

    Portaplanetarios

    (Fijo)

    Solar

    +

    -

    0 rpm

    MG1rpm

    Rpm motor agasolina

    MG2rpm

    Torque directo de E/G = - (torque MG1) x (0.72/0.28)

    0.72 0.28

    Torquedirecto

    Control del Sistema HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 10. Clculo del valor de comando del torque MG2

    El valor de comando del torque MG2 es calculado en base a[1] torque requerido por el conductor y el [9] Torque direrctodel motor a gasolina

    Esto significa que la escasez de torque es complementadapor MG2 para concordar con el torque requerido por elconductor

    Valor de comando del torque MG2 =

    Torque requerido del conductor Torque directo del

    motor a gasolina

    Control del Sistema HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 11. Pedido de la ECU del valor de frenado regenerativo

    La ECU de control de patinaje tiene como salida el pedido de laECU de torque de freno regenerativo hacia la ECU HV, basadoen la seal de presin hidrulica del cilindro maestro de frenos

    y la velocidad del vehculo

    Control del Sistema HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 12. Clculo del valor de frenado regenerativo

    La ECU HV calcula el valor de frenado regenerativo enbase al estado de carga (SOC) de la batera HV

    La fuerza regenerativa de frenado es reducida cuando elSOC es alto, porque no es necesario generar electricidad

    La ECU HV retro alimenta el resultado de su clculo a laECU de control de patinaje como un valor de ejecucin defrenos regenerativos

    Control del Sistema HV

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    Control del Sistema HV

    Clculo de la salida THS II 13. Clculo de la fuerza hidrulica de frenado

    Cualquier escasez de energa de frenado es sumplementada porel sistema hidrulico de frenos, basado en el valor de frenado

    regenerativo realizado por la ECU HV

    Fuerza de frenado total =

    Fuerza de frenohidrulico

    Fuerza de frenoregenerativo

    Control del Sistema HV

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    Control del Sistema HV

    Caracterstica de la fuerza de manejo THS-II

    Vel. mx,.

    Vel.Mx.

    crucero

    Fuerzade

    manejo

    Velocidad del vehculo

    Motor a gasolina+ Motor elctricoConduccin

    EV

    Aceleracin

    Aceleracincompleta

    Vehculo convencional

    Fuerzademanejo

    Velocidad del vehculo

    1st

    2nd

    3rd4th

    5th

    Control de modo de conduccin

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    Modo EV ( ) En el modo EV, el vehculo anda como un vehculo

    elctrico que es manejado slo con el motor elctrico Cuando se satisfacen todas las condiciones en la tabla deabajo, se puede usar el modo EV

    Condicionesde operacin

    La temperatura del sistema hbrido no es alta (La temperatura del sistemahbrido ser alta cuando la temperatura del aire exterior es alta o despus queel vehculo ha viajado por colinas [montaas] o a altas velocidades).

    La temperatura del sistema hbrido no es baja (La temperatura del sistemahbrido ser baja cuando el vehculo se deja estacionado por largo tiempocuando la temperatura del aire exterior es baja).

    La temperatura del coolant es el valor especfico o ms -A: Aprox. 20 grados C (68 grados F) / Excepto A: 0 grados C (32 grados F)

    El SOC es aprox. 50 % o ms (Nivel 4 o ms).

    La velocidad del vehculo es aprox. 40 km/h (25 mph) o menos.La cantidad de depresin del pedal acelerador es a un nivel o por debajo.

    El deshielador est OFF.

    El sistema control crucero no opera.

    Referencia:Los rangos disponibles de conduccin difieren dependiendo en factores comoel nivel de carga de la batera HV o condicin del aire acondicionado, el rango de

    conduccin es alrededor de cientos de metros a 1 km (0.6 millas aprox).

    Control de modo de conduccin

    Control de modo de conduccin

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    Modo ECO ( ) Optimiza la economa de combustible y el rendimiento

    de conduccin generando la fuerza motriz suavementeen contra de la operacin del acelerador Al mismo tiempo, ayuda a la conduccin Eco

    optimizando el rendimiento del aire acondicionado

    ECO

    MODE

    ngulo de apertura del acelerador

    ModoPWR

    Normal

    Modo

    ECOSalidadefuerzamotriz

    Control de modo de conduccin

    Control de modo de conduccin

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    Modo PWR ( ) Optimiza el rendimiento de aceleracin aumentando la

    fuerza motriz en el rango medio de la apertura del

    acelerador ms que normal

    ngulo de apertura del acelerador

    ModoPWR

    Normal

    Modo

    ECOSalidadefuerzamotriz

    Control de modo de conduccin

    Control SMR

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    Control SMR

    Descripcin Los SMRs son rels que conectan o cortan el suministro de

    los circuitos de alto voltaje en base a seales de la ECU HV

    SMRs para corte automtico

    Corte con el

    SW depotencia

    Tapn

    deservicio

    Tapn deservicio para

    corte manual

    SMRs

    PowerManag

    ementControl

    ECU(H

    VCPU)

    SW de Potencia

    SW de interbloqueo(Tapa del conjunto inversor/convertidor)

    Conjunto sensor de bolsa de aire

    SW de interbloqueo (Tapn de servicio)

    SW de interbloqueo(Cable de alto voltaje para el conjunto

    inversor/convertidor)

    Corte porcolisin

    Corte cuandoel dispositivode

    interbloqueoes activado

    Control SMR

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

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    Control SMR

    Operacin (SMRP (SMR1) est instalado en el lado positivo) Los SMRs son rels que conectan o cortan el suministro de los

    circuitos de alto voltaje en base a seales de la ECU HV

    Sensor decorriente

    SMR2

    SMR1

    SMR3

    Resistor

    BateraHV

    Tapn deservicio

    ECU HV

    Sensor

    devoltaje

    CO

    N1

    CO

    N2

    CO

    N3

    Inversor conconjunto

    convertidor

    PRIUS (NHW20)

    ECU de labatera

    Control SMR

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    41/82

    Control SMR

    Operacin (SMRP (SMR1) est instalado en el lado positivo)

    Voltaje

    Tiempo

    SMR1

    SMR2

    SMR3

    (+)

    (-)

    0

    ON

    OFF

    ON

    OFF

    ON

    OFF

    Deteccin de trabado en posicin cerrado para SMR3

    Control SMR

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    42/82

    Control SMR

    Operacin (SMRP (SMR1) es instalado en el lado negativo) Los SMRs son rels que conectan o cortan el suministro de

    los circuitos de alto voltaje en base a seales de la ECU HV

    SMRB

    SMRP

    SMRG

    Resistor

    BateraHV

    Tapn deservicio

    ECU HV

    Sensor

    devoltaje

    SM

    RP

    SM

    RB

    SM

    RG

    Inversor conconjunto

    convertidor

    Sensor decorriente

    Unidad Smart de labatera

    PRIUS (ZVW30)

    Control SMR

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    43/82

    Control SMR

    Operacin (SMRP (SMR1) es instalado en el lado negativo)

    Voltaje

    Tiempo

    SMRB

    SMRP

    SMRG

    (+)

    (-)

    0

    ON

    OFF

    ON

    OFF

    ON

    OFF

    Deteccin de trabado en poscin cerrado para SMRB

    Control del Inversor

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    44/82

    Control del Inversor

    Control del Inversor La ECU MG tiene como salida una seal de control del inversor (PWM)

    basado en el valor de comando de torque que viene de la ECU HV

    Batera HV(DC201.6V)

    Sensor devoltaje Unidad de control de potencia Sensor decorriente

    Sensor detemperatura

    MG

    Resolver

    ECU HV

    Porcin de control del motorPorcin de control del

    vehculo

    Sealde falla

    PWM(U,V,W)

    Vel. Del motor, diagnsticoComando de torque

    Comunicacin

    ECU MG

    Apagado

    Control del Inversor

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    45/82

    Control del InversorModo de control MG El modo de control MG tiene 3 patrones como se muestra abajo, y

    pueden ser verificados con la lista de datos de la ECU usando el testerinteligente

    Modo de control PWM tipo senoidal PWM Variable Onda rectangular (1pulso)

    Rango de control Baja velocidad Velocidad media Alta velocidad

    Forma de onda devoltaje

    Tasa de utilizacin 0 0.61 0.61 0.78 0.78

    Caracterstica Variacin de torquepequea Incremento en la salida

    Lista de datos de laECU

    (Modo de controlMG1 / MG2)

    0 1 2

    Modo de control MG y Portador de frecuencia MGpueden ser verificados en la lista de datos de la ECU

    Control del Inversor

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    46/82

    Control del Inversor

    Modo de control MG Rango de control del control de voltaje

    Baja vel.

    Vel. media

    Alta vel.

    Velocidad del Motor

    Torque

    Control del Inversor

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    47/82

    Control del Inversor

    Control de descarga para el capacitor de alto voltaje Despus de READY OFF, el inversor opera para

    consumir en las bobinas de MG2 la carga elctrica

    restantes en el capacitor de alto voltaje como calor

    Inversor con conjunto convertidor

    ECU MGEl campo magntico generado ()

    es la misma direccin que el campomagntico del rotor ()

    El torque del motor no es generado

    Del capacitorde altovoltaje

    La carga elctrica esconsumida por

    generacin elctrica

    MG2

    Control del Inversor

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    48/82

    Control de descarga para el capacitor de alto voltaje Si el sistema no puede realizar el control de descarga debido a

    malfuncionamientos del sistema hbrido, la carga elctrica en el

    capacitor es descargada por medio del resistor de descarga

    Resistor de descarga Inversor con conjunto convertidor

    Capacitor dealto voltaje

    Control del Inversor

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    49/82

    Apagado de IGBT Cuando las siguientes anormalidades ocurren, la ECU HV apaga

    los IGBTs del inversor para cortar el control del inversor

    Sobrecorriente o Sobrevoltaje (del lado despus de elevado)

    Sobrecorriente o sobrevoltaje debido al tiempo inadecuado delflujo de corriente dentro de MG1 MG2

    La electricidad abruma la fuerza repulsiva y fluye cuando unmagneto est cerca. El tiempo inadecuado de la aplicacin de lafuerza magntica causa sobrecorriente

    Sobrecorriente o sobrevoltaje debidoa cortocircuito de labobina de MG1 MG2

    La sobrecorriente ocurreporque la carga desaparecedebido al cortocircuito de labobina

    Corto-circuito

    de labobina

    sobrecorriente

    Estado de compuerta MG (Condicin de IGBT) puede ser verificado con la lista de datos de la ECU

    Control del Inversor

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    50/82

    Apagado de IGBT Cuando las siguientes anormalidades ocurren, la ECU HV apaga

    los IGBTs del inversor para cortar el control del inversor

    Sobrevoltaje (del lado antes de elevado)

    Sobrevoltaje debido a un corte temporal del circuito de alto voltaje Sobrevoltaje debido a un corte temporalde los circuitos de energa

    de las ECUs y circuitos de control(ej.: Corte de SMR anormal,

    corte temporal del valor de comando )

    La energa no tiene a donde ir, esto da resultado in incremento delvoltaje

    Desconexin

    Sobrevoltaje

    Estado de compuerta MG (Condicin de IGBT) puede ser verificado con la lista de datos de la ECU

    Control del Inversor

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    51/82

    Apagado de IGBT (para la posicin N) Cuando la palanca de cambios est en la posicin N, la

    ECU HV apaga los IGBTs de MG1 y MG2 para prevenir

    la generacin de torque de MG1 y MG2

    El sistema no puede realizar la operacin de carga

    (La batera HV no puede ser cargada)

    MG1

    MG2Posicin N

    No hay generacinde torque

    Convertidor de alta Control

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    52/82

    Convertidor de alta Control El control de elevacin se realiza cuando MG1 necesita un alto torque

    debido al arranque del motor a gasolina o cuando MG2 necesita un altotorque

    La ECU HV detecta el voltaje antes/despus de la elevacin yprovee retroalimentacin para verificar si la elevacin objetivo es

    alcanzada

    Voltaje del sistema

    Torque

    Velocidad de MG2

    Voltaje de labatera HV

    650V

    Voltaje antes de elevar, Voltaje despus de elevar, Relacin de presin de elevacin yPortador de freq. del convertidor pueden ser verificador con la lista de datos de la ECU

    Convertidor de alta Control

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    53/82

    Apagado de compuerta del convertidor de alta Cuando se detecta un malfuncionamiento, la ECU HV

    apaga los IGBTs del convertidor de alta IGBTs

    Estado de compuerta del convertidor (condicin de los IGBTs)puede ser verificado con la lista de datos de la ECU

    Sensor devotlaje

    Sensor devoltaje

    ECU MG

    ECU HV

    Control del convertidor DC-DC

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    54/82

    Bateraauxiliar

    DC201.6VConvertidor DC-DC

    DC14V

    Control del convertidor DC-DC El volatje de la batera HV es reducido a DC 14 V para

    cargar a la batera auxiliar

    ECU HV Amplificador de A/C

    Circuito de control

    ECU HV usa la terminal NODD para monitorear el convertidor DC-DC y crea un comandopara parar la operacin del convertidor DC-DC cuando ocurre una anormalidad

    El convertidor DC-DC tambin cambia la salida de voltaje, dependiando de las condicionesde operacin (VLO terminal)

    NODD VLO IDH

    Filtrodeentrada

    Control de traccin del motor elctrico

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    55/82

    Control de traccin del motor elctrico La ECU HV inmediatamente detecta el patinado de las

    ruedas usando un sensor de velocidad de alta presicin

    (resolver) y controla la fuerza de manejo de MG2 paraprevenir cambios repentinos de voltaje y incrementosrepentinos de velocidad de los engranajes planetarios

    PRIUS (NHW11, 20) / HIGHLANDER HV / RX400h

    Tiempo (segundos)

    Vel. Delvehculoaumenta

    Cuadro de controlde traccin del

    motor elctrico

    Posicindel

    acelerador(%)

    Control de traccin del motor elctrico

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    56/82

    Control de traccin del motor elctrico Condicin del engranaje planetario cuando las ruedas

    patinanConduccin normal Cuando las ruedas patinan

    Cambio mnimo en lavelocidad de las ruedas

    Cambio significativo en lavelocidad de la ruedas

    Control de freno regenerativo

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    57/82

    Operacin del sistema

    Sensor de carrera delpedal del freno

    Fuerza de frenoregenerativo

    Fuerza de frenohidrulico

    : Presin del fliudo: Seal elctrica

    Sensor de regulador depresin

    ECU de control de patinaje

    Porcin de la fuente depotencia hidrulica

    Genera potencia hidrulicausando la bomba

    Porcin de control hidrulico

    La potencia hidrulica esajustada a la fuerza de frenadorequerida, y se distribuye a lasruedas

    ECU HV

    Fuerza defrenado

    demandada

    Fuerza de frenoregenerativo actual

    Clculo defuerza de frenoregenerativo

    Clculo de fuerza defreno regenerativo

    Control de freno hidrulico

    Control de freno regenerativo

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    58/82

    Control de freno regenerativo Prorrateo fuerza de frenado entre el freno hidrulico y

    freno regenerativo

    Fuerza de frenoregenerativo

    Fuerza de frenohidrulicoFuerza

    defrenado

    Tiempo

    Demanda delconductor

    Cambios en el prorrateo de fuerza de frenado

    Control de freno regenerativo

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    59/82

    Control de freno regenerativo Divisin del frenado hidrulico y frenado de MG2 (en

    comparacin con la velocidad del vehculo)

    Fuerzadefren

    ado

    Velocidad del vehculoes alta

    Velocidad del vehculoes mediana o baja

    Velocidad del vehculo esextremadamente baja o la

    palanca de cambios est en N

    : Freno hidrulico

    : Freno regenerativo

    : Freno del motor a

    gasolina

    Carrera del pedalde frenos

    Cuando el motor agasolina opera

    Cuando el motor a

    gasolina est parado

    Control 4WD (Sistema E-four)

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    60/82

    Descripcin

    Transeje traseroMGR

    Transeje hbridoMG1MG2

    Motor a

    gasolina

    RX400h

    Freno

    regenerativo estdisponible entodas las ruedas

    Control 4WD (Sistema E-four)

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    61/82

    Sistema 4WD ECU de control de patinaje calcula la distribucin de

    torque de las ruedas delanteras / traseras

    ECU de control depatinaje

    Sensor dengulo dedireccin

    Sensor deaceleracin y

    yaw rateMotor a gasolina

    MGRMG1 MG2

    Distribucinde Torque

    Fuerza motriz objetivo,Posicin de la palanca

    Calcula ladistribucin de

    torque delantero /trasero

    4 Sensores de velocidadECU HV

    Clculo de lafuerza motriz

    objetivo

    Fuerza motrizdelantera

    Fuerza motriztrasera

    Clculo deSOC

    Control 4WD (Sistema E-four)

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    62/82

    Sistema 4WD Operacin 2WD / 4WD

    2WD

    Conduccin normal

    4WD

    Saliendo,Baja carga

    AceleracinDesaceleracin

    Sobre superficie resbaloza

    4WD4WD

    Curva cerrada

    Control de la batera HV

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    63/82

    SOC Control del SOC (Estado de carga)

    La ECU HV ECU siempre realiza contol de carga/descarga

    basado en el nivel de carga/descarga calculado con el objetivode mantener el SOC lo ms cerca de su nivel objetivo

    Rango de sobrecarga

    Rango de sobredescarga

    Ejemplo de cargaen SOC

    Lmite de controlsuperior de SOC

    Control deSOC objetivo

    SOC

    Tiempo

    Lmite de controlinferior de SOC

    Control de la batera HV

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    64/82

    Tapn deservicio

    Sensores detemp. (Termistor)

    Batera HV

    Sensorde corriente

    Voltaje x 14

    +

    -

    Temp. x 3

    SOC Control del SOC (Estado de carga)Cuando el SOC est por debajo del nivel bajo, la ECU HV opera a

    MG1 como generador para cargar la batera HV

    Unidad Smart

    de la batera

    Informacin dela batera HV

    ECU de control demanejo de potencia

    (CPU HV)

    Control de SOC

    MG1

    Carga

    Motor a gasolina

    Control de la batera HV

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    65/82

    SOC Clculo del SOC

    Voltaje de la batera HV

    Clculo del SOC

    Temperatura de la batera

    HVCorriente de la batera HVClculo de nivel de carga /

    descarga

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    66/82

    Control de la batera HV

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    67/82

    Control del abanico de enfriamiento

    ECU HV ECU controla la temperatura de la batera HV a un nivel

    apropiado verificando su temperatura y controlando con propiedad losabanicos de enfriamiento cuando la temperatura aumente

    Unidad Smart de labatera

    Rel delabanico

    12V

    Sensor de temp. de aire de entrada

    Sensores detemp. de la

    Batera HV (x3)

    Soplador de enfriamiento de laBatera HV

    Controlador del motor

    ECU HVControl del abanico de

    enfriamiento

    Voltaje del sopladorVel. delabanico

    Informacin de la Batera HV

    Control de la batera HV

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    68/82

    Control del abanico de enfriamiento Control de la velocidad del abanico

    Volumendeair

    e

    delabanico

    Temperatura de la batera HV

    Control de la batera HV

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    69/82

    Deteccin de fuga

    Resistencia de aislamiento estndar

    1 100 M o mayor(Los valores pueden diferir dependiendo del rea)

    Control de la batera HV

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    70/82

    Deteccin de fuga

    Unidad Smart de la batera

    ECU HV Medidor a

    Carga

    Resistencia deaislamiento

    Circuito dealto voltaje

    Carrocera

    Los circuitos de alto voltaje estn aislados de la carrocera por

    razones de seguridad Un Circuito de deteccin de fuga, que est integrado en la

    Unidad Smart de la batera, monitorea constantemente que laresistencia de aislamiento entre el sistema de alto voltaje y lacarrocera se mantenga constante

    Circuito dedeteccin de fuga

    Control de la batera HV

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    71/82

    Deteccin de fuga Mtodo de deteccin

    Unidad Smart de la batera

    Circuito dedeteccin de fuga

    ECU HV Medidor a

    CargaCircuito deAlto voltaje

    Carrocera

    El circuito de deteccin de fugas permite que una pequea cantidad

    de AC fluya por el circuito de alto voltaje, y verifica si la AC regresadel lado de la carrcera atravs del capacitor Mientras ms se reduce la resistencia de aislamiento, ms pequeas

    son las ondas AC que regresan del capacitor. El valor de la resistenciade aislamiento es detectada en base a la amplitud de las ondas AC

    Normal

    Anormal

    Resistencia deaislamiento

    Control de la batera HV

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    72/82

    Deteccin de fuga

    El decremento en la resistencia de aislamiento es convertido a la

    data de la ECU Short Wave Highest Value, que es detectada por elcircuito de deteccin de fuga en la Unidad Smart de la batera

    Esto puede ser verificado en la lista de datos de la ECU con el testerinteligente

    1.0

    2.0

    3.0

    4.0

    5.0

    100 ~ 200

    ShortWave

    HighestValue(V)

    Resistencia de aislamiento (k)

    Caracterstica de Short Wave Highest Value

    Rango de deteccin de DTC

    Motor a gasolina Control

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    73/82

    Control de operacin intermitente del motor a gasolina A diferencia de un vehculo convencional, el Motor a gasolina

    se para cuando la potencia del mismo no es necesaria

    Condicin Descripcin

    La solicitud de calentamiento delMotor a gasolina est ON Cuando el motor a gasolina necesita calentarse

    Catalyst Warm-up Request is ON Cuando el TWC necesita calentarse

    La solicitud del calentador est ON Para asegurar el rendimiento del calor

    Cada de SOC Controla MG1 para cargar a la Batera HV

    La temperatura de la batera HVest alta o baja

    Debido a que la energa para arrancar al Motora gasolina de la Batera HV es insuficiente, elMotor a gasolina contina operando

    Aprendizaje de ISC incompletoISC learning has not been completedWhen the Batera auxiliar isdisconnected, the learned value is cleared

    Condicin de arranque del motor a gasolina (Cuando el vehculo est parado)

    Control del compresor de A/C

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    74/82

    Diagrama del sistema El amplificador de A/C calcula la velocidad objetivo del

    compresor

    Amplificadorde A/C

    Temp.objetivo delevaporador

    Velocidadobjetivo delcompresor

    *: Bus de manejo de potencia

    Sensoresvarios e

    interruptores

    Sensor detemp. del

    evaporador

    Conjunto compresor conmotor

    (Inversor de A/C includo)

    Batera HV

    ECU HVControl de

    la velocidaddel

    compresor

    *

    Limitacin de potencia

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    75/82

    Control de la limitacin de potencia Se limita la potencia en las siguientes situaciones

    Item Descripcin

    Batera HV

    Disminucin deSOC

    Cuando el SOC es menor que el nivel especificado.(WOUT (wataje de salida) es gradualmentedisminuido)

    Temperaturabaja

    Cuando la actividad de la batera es ms baja debidoa temperatura, la energa de la batera a MG2 eslimitada (WOUT)

    Temperatura altaCuando una gran cantidad de calor es generado porla batera debido ciclos de carga / descargarepetitivos con una gran cantidad de corriente

    PCU

    Alta temperatura

    en el inversor

    Cuando la temperatura de los IGBTs del Inversorexcede un nivel especfico debido a una alta carga de

    manejo

    Alta temperaturaen el convertidorde alta

    Cuando la temperatura del convertidor de alta en elinversor excede un nivel especfico debido a una altacarga de manejo

    Motor y

    Generador Alta temperatura

    Cuando la temperatura de MG1 y MG2 exceden un

    nivel especfico debido a una alta carga de manejo

    Limitacin de potencia

    C t l d l li it i d t i

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    76/82

    Control de la limitacin de potencia Cuando la salida de la batera HV es limitada, el rendimiento a

    conduccin llega a ser ms bajo que en las condiciones normales

    : Batera HV MG2

    : MG1 MG2

    : Toque directo del

    motor a gasolina

    Fuerzademanejo

    Velocidad del vehculo

    Fuerza mximade manejo

    Fuerza max. demanejo en operacin

    sin-batera HV

    Control del Sistema HV

    l d l l d

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    77/82

    Control de la limitacin de potencia Cuando el SOC es bajo

    Cuando el SOC es bajo, la descarga de la potencia elctrica

    Control de energa WOUT es reducida para limitar la salida

    Potenciae

    lctrica(kW)

    0

    Salida Max. (WOUT)

    Entrada Max. (WIN)

    SOC (%)

    Relacin de SOC, WIN (Wataje de entrada), WOUT (Wataje de salida)

    0

    Control del Sistema HV

    C l d l li i i d i

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    78/82

    Control de la limitacin de potencia Efecto de la temperatura de la Batera HV Manejando con gran carga puede causar que la temperatura de

    la batera HV se incremente, pero esto no indica un problema.Cuando la temperatura de la batera HV es muy alta, la salida eslimitada como se muestra abajo

    La temperatura de la batera HV es baja justo despus que elvehculo es puesto en el estado READY-ON en una condicinfra, por lo tanto la salida de la batera es reducida

    Potenciae

    lctrica(kW)

    0

    Temperatura dela Batera HV

    Salida Max. (WOUT)

    Entrada Max. (WIN)

    Control del Sistema HV

    C t l d l li it i d t i

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    79/82

    Control de la limitacin de potencia Alta temperatura del Inversor o MG

    Cuando la temperatura del inversor y/o MG excede un nivel

    especfico al momento de una conduccin contnua de bajavelocidad en una pendiente o conduccin de una pendienteescalonada, la potencia es limitada como se muestra abajo

    0%

    Temperatura del inversor(Temperatura del motor)

    100%

    La temperatura especficapara el Inversor y motorno es la misma

    Poten

    ciaelctrica(kW)

    Control del Sistema HV

    P b d f ll

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    80/82

    Prueba de falla

    Ejemplo de problemas

    Componentes no funcionales (= ) Condicindel vehculo

    (Modo

    prueba defallas)MG2 Motor a

    gasolinaMG1 Batera

    HVMGR

    MG1[Resolver, sensor de corriente, etc.]

    Motor a gasolina[Sistema EFI, bomba de combustible,etc.]

    ConducccinMG2

    MG2

    [Resolver, sensor de corriente, etc.] Conduccin

    por motor agasolina

    MGR[Resolver, sensor de corriente, etc.] ConduccinFF

    Batera HV[Cable de comunicacin, UnidadSmart de la batera, etc.]

    (SMR

    OFF)

    Sin BateraHV

    Sensor de Temperatura Slo luz deadvertencia

    ECU HVSW de interbloqueoFalla de aislamiento del sistema dealto voltaje

    Sobrecorriente o sobrevoltaje

    (SMROFF)

    Not in

    READY-ONState

    Control del Sistema HV

    P b d f ll

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    81/82

    Prueba de falla Conduccin por MG2

    Cuando hay problema con MG1, la salida del motor a gasolinano puede ser transmitida a las ruedas.En este caso, Se relaliza la conduccin por MG2.

    Motor a gasolina Ruedas MG2MG1

    No se puedetransmitir la salida

    del motor a

    gasolina

    Malfuncionamiento

    Control del Sistema HV

    P b d f ll

  • 7/28/2019 03-3 Sistema Hbrido (Controles)

    82/82

    Prueba de falla Conduccin por Motor a gasolina

    La energa del motor a gasolina puede ser transmitida a ruedas pormedio de la operacin de carga de MG1.En este caso, el vehculo puede ser manejado hasta que la batera HV

    est totalmente cargada.

    Motor a gasolina Ruedas MG2MG1

    Toque negativo (= Carga) esnecesario para transmitir laenerga del motor a gasolina