Tiểu luận - Hệ Thống Thông Minh Trên Ô Tô - đề tài - Hoạt Động Của Xe Hybrid, Cụm Chi Tiết & Hệ Thống Điều Khiển

High technic Diagnosis Course (HV Introduction) 1 1 Hoạt động của xe Hybrid, Cụm chi tiết & Hệ thống điều khiển 1 2 Tổng quát Cụm chi tiết chính – So sánh với xe thông thường Xe thông thường Xe Hybrid[.]

Cụm chi tiết & Hệ thống điều khiển

Tổng quát

Cụm chi tiết chính

– So sánh với xe thông thường

Xe thông thường Xe Hybrid Ghi chú cho xe Hybrid

• Motor 2 điều khiển xe chạy khi động

cơ không hoạt động

• Động năng của động cơ được chia

ra để điều khiển xe chạy và tạo ra điện năng

Ắc quy Ắc quy 12V •• Ắc quy 12V (DC)Ắc quy 201.6V (DC) Điện áp cao để điều khiển motor

Hệ thống truyền

lực ECU động cơ

• Hybrid ECU

• Bộ chuyển đổi điện năng

Điều khiển động cơ, motor và máy phát

Các cụm chi tiết chính

Bộ ắc quy HV

Dây nguồn cao áp

Bộ chuyển đổi điện

Ắc quy phụ 12V (Loại được che kín)

ECU động cơ

Động cơ

2ZR-FXE

ECU điều khiển nguồn Máy nén điều hòa

Hoạt động của xe Hybrid

Motor và động cơ Motor và động cơ

(điện năng được cung cấp nhiều hơn từ ắc

quy)

Nạp điện ắc quy Động cơ tự động

ngừng hoạt động

Cơ cấu vi sai

Hoạt động của xe Hybrid

Xe vận hành sau khi khởi động bằng MG2

– Chỉ MG tạo công suất vận hành xe khi xe vừa khởi động và hoạt động dưới điều kiện tải nhẹ

Xe chạy với MG2 và động cơ

– MG1 khởi động động cơ khi xe nhận thêm tải

Khi xe chạy trong điều kiện tải nhẹ và tốc độ không đổi– Động cơ truyền công suất cho bánh xe và MG1

– Điện năng tạo ra được đưa tới để dẫn động MG2

Khi xe hoạt động toàn tải

– Ắc quy HV cung cấp điện năng đến MG2 theo mức độ tải trọng

Điều khiển hoạt động của động cơ

– Không giống như xe thông thường, động cơ trên xe Hybrid ngừng hoạt động khi không cần thiết

Yêu cầu hâm nóng động cơ: ON Khi động cơ cần hâm nóng

Yêu cầu hâm nóng TWC: ON Khi TWC cần hâm nóng

Điều hòa chế độ sưởi: ON Đảm bảo chức năng của A/C

Tình trạng nạp của ắc quy HV (SOC) Dẫn động MG1 để nạp ắc quy

Nhiệt độ ắc quy HV quá cao hoặc quá

thấp

Khi đó ắc quy sẽ không có đủ điện năng để khởi động động cơ, vì vậy động cơ sẽ tiếp tục hoạt động

mà không dừng lại

Khi ECM đang thực hiện học lại chế

độ không tải Khi tháo cực (-) của ắc quy phụ, giá trị học lại của ECM sẽ bị xóa bỏ

Điều kiện khởi động động cơ (khi xe đang đứng yên)

Hoạt động của xe Hybrid

EV mode ( )

– Ở chế độ EV Mode, xe chạy chỉ bằng motor

– Khi thỏa mãn các điều kiện trong bảng dưới đây, có thể sử dụng được chế độ EV mode

ECO Mode ( )

– Tạo suất tiêu thụ nhiên liệu tối ưu và khả năng vận hành êm

ái của xe dựa trên tín hiệu từ bàn đạp ga– Eco Mode được hỗ trợ bằng việc tối ưu hóa hoạt động của A/C

ECO MODE

Góc mở bàn đạp ga

PWR Mode

Hoạt động bình

thường

ECO Mode

ECO Mode

Hoạt động bình

thường

ECO Mode

Cụm chi tiết trên xe Hybrid

MG1  Tạo ra điện năng nhờ công suất của động cơ Hoạt động như một máy khởi động

Bộ chia công suất và bộ

bánh răng giảm tốc

 Phân chia công suất động cơ đến MG1 và bánh xe tùy theo điều kiện hoạt động

Bộ giảm chấn

MG1 Làm mát bằng nước 

Ắc quy HV

 Lư trữ điện năng được tạo ra bởi MG1 và MG2

 Cung cấp điện năng đến MG1 và MG2

New PRIUS Previous Model

Cấu tạo

Loại Vỏ Nickel chống thấm nước 

Số lượng cell (6 cells X 28 modules)168 cells  Điện áp danh

nghĩa 201.6 V (1.2 V X 168 cells) Nút sửa chữa

Công tắc khóa

Quạt làm mát Kiểu motor Loại không chổi than Loại chổi than

Cảm biến nhiệt độ ắc quy Cảm biến nhiệt độ không khí x 1Nhiệt độ của ắc quy x 3 

-A -K -W -Q

Cảm biến nhiệt độ

không khí

Hệ thống làm mát

– Để đảm bảo tính năng của ắc quy HV luôn sinh nhiệt trong quá trình nạp điện và phóng điện liên tục, một hệ thống làm mát riêng được thiết kế cho ắc quy HV

Quạt gió Cửa hút gió

Cửa thoát gió

Ắc quy HV

Hộp rơle, cầu chì

– Ba rơle nguồn (SMR) được sử dụng để đóng, ngắt nguồn cao áp từ ắc quy HV dựa trên tín hiệu từ bộ điều khiển nguồn

Cảm biến dòng

SMRP

SMRB SMRG

Điện trở chính

SMR P

Hộp cảm

biến ắc quy

Bộ điều khiển nguồn - Bộ chuyển đổi và khuếch đại điện áp

Dây cao áp từ MG1

Dây cao áp từ MG2 Dây cao áp từ

ắc quy HV

Chuyển đổi (DC  AC)

Chuyển đổi và khuếch đại điện áp

DC/DC Chuyển đổi [Ắc quy phụ]

(DC 201.6 V  DC 14 V)

for MG2 for MG1

SMR

DC

201.6 V

Điều khiển SMR ON hoặc OFF

Bộ điều khiển nguồn Hoạt động dựa trên các tín hiệu điều khiển (PWM)

Điều khiển khuếch đại điện áp Quy định mức điện áp cao nhấtChuyển đổi DC-DC Điều khiển nạp cho ắc quy phụ ECU điều khiển motor Ngăn chặn sự hoạt động quá công suất của MG2

Phanh tái tạo năng lượng Thực hiện việc tái tạo ra điện năng khi xe giảm tốc độ

Điều khiển

Điều

Ắc Quy

SOC Điều khiển tình trạng nạp của ắc quy HV

Quạt làm mát Điều khiển nhiệt độ ắc quy đến một mức độ hợp lý

Phát hiện vấn đề về cách điện Phát hiện những tình trạng bất thường của hệ thống cách điện, điện áp cao

Cảm biến vị trí tay số Cảm biến vị trí

bàn đạp ga

CAN

ECU điều khiển trượt

Hộp cảm biến ắc quy

Bộ chuyển đổi

MG2 MG1

Cảm biến tốc độ

DC / DC Bộ chuyển đổi

Bộ chuyển đổi A/C

ECM

DLC3

Nút sửa

chữa

SMRs

Cắt khi có tai nạn

Cắt khi ngắt công tắc liên động

HV

(Bộ chuyển đổi, khuếch đại điện áp) Công tắc liên động(Nút sửa chữa)

Công tắc liên động (Dây cao áp đến bộ chuyển đổi điện áp)

Cảm biến ngắt mạch(Nếu có)

Công tắc nguồn Cảm biến túi khí trung tâm

SMR

Hoạt động (SMRP (SMR1) ở phía cực âm)

– SMR Là các rơ-le làm chức năng đóng ngắt nguồn cao áp theo tín hiệu điều khiển từ ECU HV

Cảm biến dòng

Hộp cảm biến ắc quy

PRIUS (ZVW30)

Hoạt động (SMRP (SMR1) ở phía cực âm ắc quy)

Điện thế

Thời gian

SMRB SMRP SMRG

(+)

(-)

0

ON OFF ON OFF ON OFF

Điều khiển chuyển đổi điện áp

Điều khiển

– MG ECU Phát tín hiệu điều khiển (PWM) Dựa trên yêu cầu

về giá trị mô men từ HV ECU

PWM (U,V,W) Motor Speed, Diagnosis

Torque Command

Communication

MG ECU

Shut Down

Start Animation

– Có 3 chế độ điều khiển MG được mô phỏng bên dưới, và có thể kiểm tra với Data list của GTS

Chế độ Kiểu hình sin Kiểu biến thiên Kiểu xung chữ nhậtVùng điều khiển Tốc độ thấp Tốc độ trung bình Tốc độ cao

Điều khiển phóng của tụ điện cao áp

– Sau khi READY OFF, bộ chuyển đổi hoạt động để tiêu thụ hết điện năng còn lại trong cuộn dây của MG2 trong tụ cao

Điều khiển phóng của tụ điện cao áp

– Nếu hệ thống không thể thực hiện điều khiển phóng điện, điện năng còn lại sẽ được tiêu thụ bởi điện trở

Điện trở phóng Bộ chuyển đổi khuếch đại điện áp

Tụ điện cao áp

Điều khiển ắc quy HV

SOC (Trạng thái nạp)

– SOC được hiển thị trên màn hình đa thông tin

Ví dụ:

1 2 3 4 5 6 7 8

IG OFF

IG ON

IG-ON

– SOC (trạng thái nạp)

HV ECU thực hiện điều khiển dựa trên tính toán nạp/phóng để duy trì

SOC đạt gần với mức mục tiêu

Quá nạp

Quá phóng

Mức mục tiêu SOC SOC

Nút sửa chữa

CPU)

Điều khiển SOC

Điều khiển SOC

Điều khiển quạt làm mát

HV ECU điều khiển nhiệt độ của ắc quy HV đến một mức thích hợp bằng việc

kiểm tra nhiệt độ của ắc quy.

Tốc độ quạt

Thông tin ắc quy

Phát hiện rò điện

Cách điện tiêu chuẩn

1 M – 100 M hoặc cao hơn

Điều khiển ắc quy HV

• Mạch điện áp cao của xe Hybrid được cách điện kỹ lưỡng với mục đích an toàn

• Một “mạch phát hiện rò điện” được thiết lập trong hộp cảm biến ắc quy, liên tục theo dõi tình trạng cách điện của hệ thống với mát thân xe

Mạch phát hiện rò

điện

• Mạch phát hiện rò điện cho phép một dòng xoay chiều nhỏ chạy qua đến

mạch cao áp và kiểm tra dòng xoay chiều quay trở lại thân xe qua tụ điện

• Sự cách điện càng giảm thì dòng xuay chiều qua tụ điện càng thấp Khả

năng cách điện được đánh giá dựa theo biên độ của sóng điện dòng xoay chiều

Bình thường Không bình thường

Điều khiển ắc quy HV

Nhiệt độ giàn lạnh mục tiêu

Tốc độ máy nén mục tiêu

Tốc độ máy nén mục tiêu

Điều khiển tốc độ máy nén

*

Dây cao áp– Màu da cam