Sự khác biệt cơ bản giữa PCU Prius 2010 và các thiết kế PCU trước đó là sự ra đời của kỹ thuật làm mát tích hợp với mô-đun PEs. Trong các thiết kế trước đây của Toyota, mô-đun PEs là một đơn vị độc lập được gắn vào bộ trao đổi nhiệt bằng nhôm đúc, trong khi mô-đun Prius PEs 2010 được gắn trực tiếp với bộ làm mát. Điều này cải thiện đáng kể khả năng của hệ thống làm mát để loại bỏ nhiệt từ các thiết bị PEs. Mặc dù điều này không hiệu quả bằng kỹ thuật làm mát hai mặt được sử dụng trong PCU LS 600h, nhưng nó đơn giản hơn và tiết kiệm chi phí hơn.
2010 Prius PCU nặng 13,0 kg so với khoảng 17,4 kg và 17,9 kg cho các PCU Camry và LS 600h tương ứng. Dự kiến sẽ giảm khối lượng khi xem xét xếp hạng công suất thấp hơn của 2010 Prius. Một lời giải thích khác cho việc giảm khối lượng là Prius 2010 sử dụng bộ làm mát bằng nhôm trọng lượng nhẹ, trong khi các thiết kế của Prius 2004 và Camry 2007 sử dụng bộ trao đổi nhiệt bằng nhôm đúc. Điều thú vị là khối lượng của Prius PCU 2010 là 16,2 L lớn hơn đáng kể so với khối lượng 11,7 L và
Khối lượng 13,7 L của các PCU Camry và LS 600h, tương ứng. Cần lưu ý rằng cả PCU Prius thế hệ thứ hai và thứ ba đều bao gồm bộ chuyển đổi DC-dc 202V sang 12V cho nguồn điện áp phụ kiện, thay thế máy phát điện. Các cực đầu nối được kết nối với nguồn pin 202 V và các đầu nối bổ sung cung cấp liên kết hợp nhất từ nguồn pin 202 V cho bộ biến tần bên ngoài điều khiển máy nén điều hòa không khí (A / C). Biến tần ba pha nhỏ này cho máy nén nằm trong PCU năm 2004 Prius. Một cổng làm mát, được thấy trong Hình, nằm bên dưới giao diện với ECU của xe và cổng làm mát khác nằm ở đầu đối diện của PCU. Hỗn hợp ethylene- glycol và nước chảy từ cổng đầu ra PCU qua bộ trao đổi nhiệt trên ECVT và sau đó đến bộ tản nhiệt tách biệt với bộ tản nhiệt làm mát ICE nhiệt độ cao. Kết nối động cơ và máy phát điện khác biệt đáng kể so với thiết kế của Camry, trong đó chỉ có ba bu lông giữ chặt dây cáp vào PCU, trong khi các thiết kế của Prius và LS 600h 2010 bao gồm các bu lông giúp giữ chặt dây cáp trực tiếp với các thiết bị đầu cuối ngoài sự hỗ trợ cơ học từ dây cáp bu lông.
Trong PCU Prius 2010 là các thành phần được liên kết với bộ biến đổi điện một chiều hai chiều, biến tần động cơ và biến tần máy phát điện và vị trí chung của chúng được thể hiện trong Hình. Trái ngược với thiết kế PCU của Camry được mô tả trong, nhưng tương tự như LS 600h, bộ điều khiển Prius 2010, bộ nguồn và thiết bị điện tử điều khiển cho bộ chuyển đổi và biến tần dc-dc hai chiều được nhóm lại với nhau trên hai bản in bảng mạch (PCB) nằm ở ngăn trên cùng được
chỉ ra trong Hình 2.25. Thiết kế PCU của Camry bao gồm bốn PCB riêng biệt dành riêng cho các chức năng này và PCB và PE của bộ chuyển đổi DC-dc hai chiều được đặt trong một ngăn riêng biệt.
Hình 2.25 PCU của prius 2010
Mô-đun tụ điện chính chia sẻ ngăn trên cùng và bao gồm nhiều tụ điện nhỏ được kết hợp để đóng vai trò như hai tụ điện lớn; một ở mức pin và một ở đầu ra của bộ chuyển đổi tăng cường. Tương tự như năm 2004 Prius, mô-đun tụ điện chính là một khối riêng biệt và không được đúc với vỏ của PCU, cũng như Mô- đun tụ 600h của Camry và LS. Được gắn vào mặt bên của mô-đun tụ điện chính là một điện trở gốm 54 kΩ nhỏ được kết nối qua các cực của tụ điện liên kết dc HV và nằm ở phía bên của PCU. Điện trở, có kích thước tương tự như Camry và LS 600h, hoạt động như một dòng điện áp cho tụ điện và có thể đóng góp một số hiệu ứng lọc.
Hình 2.26 Các bộ phận của bộ biến tần và bộ chuyển đổi Prius 2010
Các thiết bị PEs 2010 Prius và LS 600h được đặt trong ngăn bên dưới bộ điều khiển và thiết bị điện tử trình điều khiển và các PE của bộ chuyển đổi dc-dc hai chiều được nhóm cùng với các PE biến tần. Trong khi mô-đun PEs và cơ sở hạ tầng làm mát là một khối, các phần riêng biệt được thể hiện trong Hình vì ngăn dưới cùng cũng sử dụng bộ trao đổi nhiệt. Ngăn dưới cùng chứa bộ chuyển đổi dc- dc 200V sang 12V cũng như cuộn cảm lớn và tụ điện nhỏ được liên kết với bộ chuyển đổi tăng dc-dc hai chiều cung cấp cho động cơ và biến tần của máy phát.
Vì pin Ni-MH được đánh giá ở mức 27 kW, nên giả định rằng bộ chuyển đổi điện một chiều hai chiều sẽ không hoạt động ở mức công suất vượt quá 27 kW. Tương tự, giả định rằng biến tần động cơ có định mức công suất đỉnh phù hợp với định mức công suất đo được của động cơ. Sơ đồ mạch tổng thể của PCU được thể hiện trong Hình. Pin 201,6 Vdc cấp nguồn cho PCU, được kết nối với phía điện áp thấp (LV) của bộ chuyển đổi tăng cường. Tụ điện 470 V, 315 μF được kết nối qua đầu vào với cuộn cảm 225,6 μH giữa pin và mô-đun PEs của bộ chuyển đổi tăng cường. Một điện trở nhỏ 53,8 kΩ mắc song song với tụ điện 860 V, 0,562 μF,
được tích hợp vào mô-đun tụ điện chính. Ngoài ra, các mô-đun tụ lọc 900 V, 0,8 μF và 950 V, 0,562 μF riêng biệt (nằm ở phần dưới cùng của PCU) và tụ làm mịn 750 V, 888 μF là một phần của cấu hình song song này được kết nối với HV bên của bộ chuyển đổi tăng cường. Bus HV này đóng vai trò là liên kết dc cho cả biến tần của động cơ và máy phát. Bảng dưới cung cấp các so sánh thông số kỹ thuật giữa các thành phần được tìm thấy trong PCU 2004 Prius, Camry, LS 600h và 2010 Prius. Điện áp tăng cường dao động từ 202– 650 Vdc tùy thuộc vào điều kiện lái xe như tăng tốc mong muốn và phanh phục hồi cần thiết và được điều khiển tương ứng bằng các lệnh từ bộ điều khiển điện tử (ECU) động cơ-máy phát (MG) và ECU của xe.
Hình 2.27 Sơ đồ mạch điện PCU của prius 2010