Kiểu Mô tơ nam châm vĩnh cửu Chức năng Phát điện, dẫn động bánh Điện áp lớn nhất [V] AC 500
Công suất lớn nhất kW (PS)/rpm 50 (68)/1,200 ~ 1,540 Mô men xoắn lớn nhất Nm/rpm 400/0 ~ 1,200
Hệ thống làm mát Bằng nước
44
Mô tơ nam châm vĩnh cửu
Khi dòng điện 3 pha đi qua các vòng dây 3 pha của cuộn dây stato, tạo ra từ trường quay trong mô tơ điện. Bằng cách điều khiển từ trường quay này theo vị trí và tốc độ quay của roto, các nam châm vĩnh cửu nằm trong rôto sẽ bị hút bớt từ trường quay, vì vậy tạo ra mômen.
Mô men được tạo ra là để cho tất cả các mục đích thiết thực tương tỷ lệ với cường độ dòng điện và tốc độ quay được điều khiển bởi tần số của dòng điện xoay chiều. Hơn nữa, mức mô men xoắn cao, tất cả cách để đạt tốc độ cao có thể tạo ra một cách hiệu quả bằng việc điều khiển chính xác từ trường quay và các góc của nam châm rotor.
Hình 3.25 Nam châm vĩnh cửu
→ : Từ bộ đổi điện
# : Được nối ở bên trong môto
Trên xe Prius mới, cấu tạo của mỗi nam châm vĩnh cửu bên trong roto của MG2 đã được tối ưu hóa bằng cách thiết kế lại hình dạng chữ V nhằm cải tiến cả cơng suất và mô men của rôto. Đối với công suất, đã cải thiện được xấp xỉ 50% lớn hơn công suất của xe Prius cũ.
45
Đối với việc điều khiển MG2, đã áp dụng hệ thống điều khiển nhiều môđun cho phạm vi tốc độ trung bình, cộng thêm các phương pháp điều khiển tốc độ thấp và cao. Bằng việc cải tiến phương pháp thay đổi độ rộng của xung, công suất trong phạm vi tốc độ trung bình đã được tăng lên lớn nhất là xấp xỉ 30%.
Cảm biến tốc độ/Bộ phân tích
Đây là một cảm biến gọn và độ tin cậy rất cao, nó phát hiện chính xác vị trí cực nam châm và tuyệt đối cần thiết để đảm bảo cho việc điều khiển có hiệu quả MG1 và MG2.
Stato của cảm biến có 3 cuộn dây như trên hình vẽ và các cuộn dây đầu ra B và C được đặt so le nhau một góc 90 độ. Vì Roto có hình ơvan, khoảng cách giữa stato và roto thay đổi theo sự quay của roto. Vì vậy, bằng cách cho dịng điện xoay chiều đi qua cuộn dây A, đầu ra phát ra tín hiệu tương ứng với vị trí của roto cảm biến trên cuộn dây B và C. Sau đó vị trí chính xác có thể phát hiện được từ các sự khác nhau giữa các tín hiệu ra này.
Hơn nữa, lượng thay đổi vị trí nằm trong thời gian định trước được tính tốn bởi ECU HV, vì vậy làm cho cảm biến này có khả năng được sử dụng như một cảm biến tốc độ.
46
Các cuộn dây đầu ra B và C đặt so le trong điện một góc 90 độ. Vì rơto có hình bầu dục nên khoảng cách khe hở giữa stato và rôto thay đổi theo chiều quay của rơto. Bằng cách cho dịng điện xoay chiều qua cuộn dây A, đầu ra tương ứng với vị trí của rơto cảm biến được tạo ra bởi cuộn dây B và C. Sau đó, vị trí tuyệt đối có thể được phát hiện từ sự khác biệt giữa các đầu ra này.
3.2.3 Bộ đổi điện
Bộ đổi điện chuyển đổi điện áp cao một chiều của ắc quy HV thành điện xoay chiều 3 pha để dẫn động MG1 và MG2.
ECU HV điều khiển sự kích hoạt (bật/tắt) các tranzito cơng suất. Hơn nữa, bộ đổi điện truyền những thông tin cần cho việc điều khiển dòng điện, như cường độ dòng điện ra hoặc điện áp ra đến ECU HV. Cùng với MG1 và MG2, bộ đổi điện được làm mát bằng két nước chuyên dụng của hệ thống làm mát được tách riêng ra khỏi động cơ. Trong trường hợp bị đâm xe, cảm biến bộ ngắt mạch, phát hiện một tín hiệu va chạm để ngưng hệ thống.
47
48
3.2.3.1 Bộ chuyển đổi tăng cường
Bộ chuyển đổi tăng cường này tăng điện áp danh nghĩa DC 201.6 V đó là điện áp ra của ắc quy HV lên đến điện áp lớn nhất DC 500V. Bộ chuyển đổi này bao gốm IPM tăng cường với IGBT nằm bên trong nó thực hiện việc điều khiển chuyển và bộ phản ứng lưu năng lượng. Bằng cahcs sử dụng những bộ phận này, bộ chuyển đổi sẽ tăng điện áp.
Khi MG1 hoặc MG2 đóng vai trị như một máy phát, bộ đổi điện sẽ chuyển đổi dòng điện xoay chiều (trong vùng 201.6 V đến 500 V) được phát ra bởi một trong hai MG1 hoặc MG2 thành dòng điện một chiều và sau đố bộ chuyển đổi tăng cường giảm sút xuống đến DC 201.6 V, vì vậy sẽ nạp điện cho ắc quy HV. Sơ đồ hệ thống
Hình 3.29 Bộ đổi tăng cường 3.2.3.2 Bộ chuyển đổi DC/DC 3.2.3.2 Bộ chuyển đổi DC/DC
Nguồn điện cho các thiết bị phụ của xe như các đèn, hệ thống âm thanh và hệ thống điều hịa khơng khí (trừ máy nén A/C), cũng như các ECU đều dựa trên hệ thống DC 12V. Bởi vì máy phát THS-II phát ra điện áp danh nghĩa DC 201.6 V, bộ chuyển đổi được dùng để biến điện áp từ 201.6 V về DC 12V để nạp điện cho ắc quy phụ. Bộ chuyển đổi được lắp vào phía bên dưới của bộ đổi điện.
49
Hình 3.30 Bộ chuyển đổi DC/DC 3.2.3.3 Bộ đổi điện A/C 3.2.3.3 Bộ đổi điện A/C (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bộ đổi điện A/C để cấp điện cho việc dẫn động máy nén của hệ thống điều hòa khơng khí, nó đã được nằm trong bộ đổi điện.
Bộ đổi điện này chuyển điện áp danh nghĩa của ắc quy HV DC 201.6 V thành AC 201.6 V và cấp nguồn để hoạt động hệ thống điều hịa khơng khí.
Sơ đồ hệ thống
Hình 3.31 Bộ đổi điện A/C 3.2.4 Hệ thống làm mát (Cho bộ đổi điện, MG1 và MG2) 3.2.4 Hệ thống làm mát (Cho bộ đổi điện, MG1 và MG2)
Một hệ thống làm mát qua bơm nước cho bộ đổi điện, MG1 và MG2 đã được áp dụng. Nó tách rời với hệ thống làm mát động cơ.
50
Hệ thống làm mát này kích hoạt khi tình trạng cấp nguồn được chuyển đến IG. Két nước của hệ thống làm mát này được tích hợp với két nước của động cơ. Do đó, két nước được đơn giản hóa và khẳng khơng gian nó chiếm chỗ đã được tối ưu hóa.
Hình 3.32 Hệ thống làm mát cho bộ đổi điện, MG1, MG2 Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật
Bơm nước
Lưu lượng nước ra (lít/phút) 10 trở lên Dung tích (lít) 2.7
Kiểu Nước làm mát siêu bền của TOYOTA (SLLC)
Màu Hồng
Nước làm mát Kỳ bảo dưỡng
Lần đầu 160,000 km (100,000 mile) Lần tiếp theo Sau mỗi 80,000 km
51
3.2.5 Ắc quy HV
Xe Prius mới đã sử dụng các ắc quy niken (Ni-MH) loại kín cho ắc quy HV. Ắc quy HV này có mật độ tích điện cao, nó có trọng lượng nhẹ và có tuổi thọ phù hợp với đặc tính của hệ thống THS-II. Vì hệ thống THS-II thực hiện điều khiển việc nạp/phóng để duy trì ắc quy ở mức SOC (tình trạng nạp) khơng đổi trong khi xe đang hoạt động bình thường, nó khơng tin tưởng vào việc sử dụng của việc nạp lại bên ngoài. Ắc quy HV, ECU ắc quy và SMR (rơ le chính của hệ thống) được đi kèm với hộp tín hiệu và đạp ở trong khoang hành lý đằng sau ghế sau đạt hiệu quả cao hơn trong việc sử dụng không gian xe.
Nút sửa chữa đã tắt mạch được trang bị giữa 28 mô đun (giữa môđun No.18 và No.20).
Trước khi sửa chữa bất cứ phần nào của mạch điện áp cao, chắc chắn phải tháo nút sửa chữa. Để đảm bảo tính tăng của ắc quy HV, xem xét đến nhiệt được sinh ra trong ắc quy HV trong khi nạp và phóng điện, ECU ắc quy điều khiển sự hoạt động của quạt làm mát.
52
3.2.5.1 Môđun ắc quy HV
Các ngăn ắc quy trên Prius được nối bằng 2 điểm, bằng việc bổ sung thêm mỗi nối ở phần dưới của các ngăn. Điện trở trong của ắc quy đã được giảm xuống.
Hình 3.34 Mơđun ắc quy HV 3.2.5.2 Hệ thống làm mát ắc quy HV
Để đảm bảo tính năng chính xác của ắc quy HV trong khi nó phát ra nhiệt trong chu kỳ nạp điện hoặc phóng điện, hệ thống làm mát chuyên dụng cho ắc quy sẽ được áp dụng.
Có trang bị một quạt làm mát ở phía bên phải của khoang hành lý, để hút khí trong cabin giống như cách khi bộ dẫn khí nạp vào đặt tại phía bên phải của ghế sau. Sau đó, khí nạp này đi vào từ vùng phía trên bên phải của ắc quy thổi vào giữa các môđun ắc quy từ trên đỉnh xuống dưới đáy để làm mát các mơđun ắc quy. Sau đó, khí thổi qua ống dẫn khí xả ra ngồi xe.
ECU ắc quy điều khiển sự hoạt động của quạt làm mát. ECU ắc quy điều khiển nhiệt độ của ắc quy HV đến mức thích hợp theo các tín hiệu được cấp bởi 3 cảm biến nhiệt độ ắc quy, các cảm biến nằm trong ắc quy HV và một cảm biến nhiệt độ khí nạp.
53
Hình 3.35 Hệ thống làm mát ắc quy HV Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật quạt làm mát ắc quy
Loại Quạt Sirocco
Đường kính quạt x H mm (in.) 100 x 50 (4.0 x 2.0) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kiểu moto Moto DC
Thể tích dịng khí 𝑚3/h
Điều khiển vơ cấp
Min 40
Max 150
54
3.2.7 Cáp nguồn
Cáp nguồn là một dây chịu điện áp và dịng điện cao nó nối ắc quy HV với bộ đổi điện, bộ đổi điện với MG1 và MG2 và bộ đổi điện với máy nén của điều hòa. Bắt đầu từ giắc nối tại phía trước bên trái của ắc quy HV nằm trong khoang hành lý, cáp nguồn được đi phía dưới của ghế sau, đi qua tấm sàn xe, dọc theo tăng cứng dưới sàn và nối với bộ đổi điện trong khoang động cơ. Cáp bọc được dùng cho cáp nguồn để giảm sự ảnh hưởng của điện từ.
Dây điện DC 12V của ắc quy phụ cũng chạy theo đường này.
Nhằm mục đích dễ nhận biết, dây điện cao áp và các giắc nối đều có màu da cam để dễ dàng phân biệt với các dây điện áp thấp thơng thường khác.
Hình 3.36 Cáp nguồn 3.2.8 ECU pin
ECU pin cung cấp các chức năng sau:
Nó ước tính cường độ dịng điện sạc/xả và xuất các yêu cầu sạc và xả tới HV ECU để SOC có thể được duy trì liên tục ở mức trung tâm.
Nó ước tính lượng nhiệt tạo ra trong q trình sạc và xả, đồng thời điều chỉnh quạt làm mát để duy trì nhiệt độ của pin HV.
Nó giám sát nhiệt độ và điện áp của pin và nếu phát hiện sự cố, có thể hạn chế hoặc ngưng sạc và xả để bảo vệ pin HV.
55
Hình 3.37 ECU Pin
ECU pin 2004 Prius trở lên Phí của nhà nước (SOC):
ECU pin liên tục theo dõi nhiệt độ, điện áp và cường độ dòng điện HV của pin. Nó cũng kiểm tra rị rỉ trong pin HV.
Trong xe đang chuyển động, pin HV sẽ trải qua các chu kỳ sạc/ xả lặp đi lặp lại khi được MG2 phóng điện trong q trình tăng tốc và được sạc bằng phanh phục hồi trong quá trình giảm tốc. ECU pin ước tính cường độ dịng điện sạc/xả và đưa ra các yêu cầu sạc/xả tới HV ECU để duy trì SOC ở mức trung bình.
SOC mục tiêu là 60%. Khi SOC giảm xuống dưới phạm vi mục tiêu, ECU pin sẽ thông báo cho HV ECU. Sau đó, HV ECU báo hiệu cho ECM động cơ tăng công suất để sạc pin HV. Nếu SOC dưới 20%, động cơ không sản sinh công suất.
Delta SOC:
Độ lệch SOC bình thường, từ thấp đến cao là 20%. Nếu Delta SOC vượt qua 20%, điều này có nghĩa là ECU pin HV khơng thể sửa hoặc duy trì sự khác biệt SOC trong phạm vi chấp nhận được.
56
Hình 3.38 SOC
ECU pin xuất yêu cầu tới HV ECU để SOC có thể được duy trì ở mức trung tâm.
3.2.9 Ắc quy phụ
Prius sử dụng một tấm pin phụ miễn phí bảo trì 12V của tấm kính hấp thụ (AGM). Ắc quy 12V này cung cấp năng lượng cho hệ thống điện của xe tương tự như một chiếc xe thông thường. Pin được nối đất với khung kim loại của xe và được thơng khí ra khơng khí xung quanh (bên ngồi) bằng một ống.
Pin này rất nhạy cảm với điện áp cao. Khi sạc ắc quy phụ, bạn nên sử dụng bộ sạc được Toyota phê duyệt, vì bộ sạc ắc quy tiêu chuẩn khơng có khả năng kiểm sốt điện áp thích hợp và có thể làm hỏng ắc quy. Nếu khơng có bộ sạc được phê duyệt, bạn có thể sử dụng bộ sạc nhỏ giọt nếu cường độ dịng điện được duy trì dưới 3,5A. Cần tháo pin ra khỏi xe trong q trình sạc.
Tuy nhiên, có thể an tồn khi khởi động Prius từ pin hoặc thiết bị đầu cuối khởi động dưới mui xe. Điều này sẽ cho phép hệ thống sạc của xe khôi phục pin về SOC bình thường. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nếu xe khơng được sử dụng trong hơn hai tuần, hãy ngắt kết nối ắc quy 12V để ngăn nó phóng điện. Ln đảm bảo rằng tất cả các cửa được đóng đúng cách và đèn bên trong tắt, đặc biệt là qua đêm. Những trường hợp này sẽ nhanh chóng làm cạn kiệt bình ắc quy 12V.
57
Hình 3.39 Pin phụ trợ
Trong pin thảm thủy tinh, chất điện phân bị giữ lại trong các ngăn cách lại trong các ngăn cách để giảm lượng khí hidro thốt ra khi pin được sạc.
Pin thảm thủy tinh được niêm phong và không thể thay thế chất điện phân.
Hình 3.40 Sạc pin phụ trợ
Có một thiết bị đầu cuối B+ truy cập từ xa trong khối tiếp giáp chính dưới mui xe, vì vậy khơng cịn cần thiết phải tháo các miếng trang trí bên trong để tiếp cận pin.
58
Tùy thuộc vào thị trường hoặc các thiết bị sử dụng mà có thể trang bị các ắc quy khác nhau như S34B20R hay S46B24R.
3.2.10 Bình chứa nhiên liệu
Bình xăng làm giảm lượng nhiên liệu thất thoát khi bay hơi. Để ngăn chặn sự bay hơi nhiên liệu được lưu trữ bên trong bồn chứa nhựa dẻo được niêm phong trong một bể chứa bên ngoài bằng kim loại. Bể chứa nhựa mở rộng và co lại với thể tích nhiên liệu, vì vậy khơng gian mà nhiên liệu có thể bay hơi là giảm thiểu. Phương pháp này làm giảm đáng kể lượng khí thải bay hơi.
Nhựa thơng bàng quang trong bình xăng Prius mở rộng và hợp đồng với sự thay đổi lượng nhiên liệu
Hình 3.41 Bình trữ nhiên liệu 3.2.10.1 Đo nhiên liệu
Dụng cụ đo nhiên liệu tác động trực tiếp nằm trong thùng kín bên trong. Máy đo này bao gồm một đường ống được bao quanh bởi một cuộn dây. Một nam châm gắn với phao trong đường ống được bao quanh bởi một cuộn dây. Điều này dẫn đến sự khác biệt nhỏ về điện thế ở hai đầu cuộn dây được đọc bởi ECU đồng hồ đo.
Ghi chú: Bơm nhiên liệu được tích hợp với bình nhiên liệu và khơng thể được bảo dưỡng riêng.
59
Hình 3.42 Dụng cụ đo nhiên liệu 3.2.10.2 Cảm biến độ nghiêng 3.2.10.2 Cảm biến độ nghiêng
Có hai cảm biến độ nghiêng nằm trong ECU đồng hồ đo để phát hiện độ nghiêng dọc và vĩ độ của xe để điều chỉnh tính tốn mức nhiên liệu. Việc hiệu chỉnh được thực hiện dựa trên các tín hiệu từ cảm biến độ nghiêng và cảm biến nhiệt độ mơi trường đặt trong bình xăng.
Phải thiết lập lại đồng hồ đo độ nghiêng nếu người lái chỉ có thể bơm vài gallon xăng vào bình của mình, hoặc xe hết xăng với ba hoặc bốn vạch trên đồng hồ nhiên liệu. Máy đo độ nghiêng cũng phải thiết lập lại nếu Prius được đổ đầy trên một con dốc quá mức hoặc nếu đồng hồ đo nhiên liệu trở nên khơng chính xác. Vui lịng tham khảo sách hướng dẫn sửa chữa Prius để biết quy trình hiệu chuẩn máy đo độ nghiêng.