SISTEMA DE VEHÍCULOS HÍBRIDOS

Transcripción

1 SISTEMA DE SISTEMA DE INTRODUCCIÓN ALTA TENSIÓN TIPOS DE HÍBRIDO TOYOTA

2 ELECTROMAGNESTISMO SISTEMA DE Es un efecto de la corriente eléctrica. Al circular una corriente eléctrica por un conductor se produce un campo magnético alrededor del conductor que se intensifica al doblar el hilo conductor y formar una bobina. Cuando acercamos a la bobina un trozo de hierro dulce el campo se refuerza y se forma un electroimán.

3 INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA SISTEMA DE Al contrario que ocurre cuando se hace circular una corriente eléctrica por un conductor y se genera un campo magnético, cuando se mueve un conductor en el seno de un campo magnético se induce en el una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica será mayor cuanto mayor sea la fuerza de campo magnético.

4 Un vehículo híbrido es aquel que utiliza dos sistemas de propulsión distintos. Comúnmente llamamos vehículo híbrido a los vehículos híbridos eléctricos, que utilizan un motor eléctrico y uno de combustión interna.

5 CIRCUITO ALTA TENSIÓN: AC: >30 VOLTIOS. DC: >60 VOLTIOS.

6 CIRCUITO ALTA TENSIÓN

7 CIRCUITO ALTA TENSIÓN

8 El vehículo es movido por el motor eléctrico, el motor de combustión solo sirve para cargar la batería.

9 El vehículo es movido por el motor de combustión, el motor eléctrico asiste a éste y realiza la frenada regenerativa.

10 El vehículo puede ser movido por el motor eléctrico o por la combinación del eléctrico y el motor de combustión.

11 OPEL AMPERA Utiliza dos motores eléctricos para el movimiento del vehículo y un motor de combustión para la carga de la batería.

12 OPEL AMPERA

13 VOLVO V60 El Volvo híbrido monta un sistema que consiste en un motor eléctrico en cada rueda que se encargan del movimiento del vehículo y de la frenada regenerativa. El motor de combustión arrancará para mover un generador que cargará la batería cuando sea necesario.

14 GRUPO PSA HÍBRIDO

15 HONDA INSIGHT Utiliza un motor de combustión para mover el vehículo y un motor eléctrico de asistencia (IMA).

16 SISTEMA HÍBRIDO TOYOTA

17 SISTEMA DE BATERÍA SISTEMA HÍBRIDO INVERSOR MOTOR DE GASOLINA MOTO-GENERADORES TRANSEJE SISTEMA DE FRENADO Procedimientos especiales

18 BATERÍA SISTEMA HÍBRIDO La batería híbrida está formada por un conjunto de baterías de baja tensión (7,4 voltios) unidas en serie. Estas baterías se denominan módulos que unidas por parejas forman bloques. Son de NiMH (Níquel metal hidruro).

19 UBICACIÓN BATERÍA HÍBRIDA Toyota Yaris HV Toyota Auris Toyota Prius

20 CONJUNTO BATERÍA HÍBRIDA

21 CONJUNTO BATERÍA HÍBRIDA Conector de servicio

22 CONJUNTO BATERÍA HÍBRIDA MÓDULOS DE BATERÍA REFRIGERACIÓN BATERÍA SENSORES DE TEMPERATURA SENSOR DE CORRIENTE UNIDAD BATERÍA RELÉS DECONEXIÓN Y RESISTENCIA CONECTOR DE SERVICIO

23 MÓDULOS DE BATERÍA La batería está compuesta por 28 módulos de 7,2 voltios cada uno conexionados en serie, que suman un total de 201,6 voltios. Cada módulo está compuesto por 6 celdas de 1,2 voltios cada una. La unidad diagnostica los módulos por parejas (bloques) debiendo de tener 14,4 voltios cada bloque. En el Toyota Yaris la batería solo tiene 20 módulos sumando así un total de 144 voltios. Estos voltaje solo son aplicables cuando el coche está parado, cuando éste está en marcha el voltaje sería de voltios y 160 voltios en el caso del Yaris.

24 MÓDULOS DE LA BATERÍA Entre bloques no puede haber una diferencia de más de 0,5 voltios. Cada módulo tiene una resistencia interna de 0,01 Ω aproximadamente.

25 REFRIGERACIÓN BATERÍA V= R*I P= V*I Sabiendo la intensidad que recibe la batería y la resistencia total de esta podemos averiguar que voltaje se pierde en el proceso de carga. Una vez sepamos el voltaje podemos averiguar los vatios perdidos en forma de calor.

26 REFRIGERACIÓN BATERÍA Para forzar la circulación del aire a través de la batería híbrida la ECU de batería activa un ventilador soplador situado en el lateral de la batería. El aire entra por un registro hacia el ventilador y de ésta a la batería, atravesándola y saliendo después hacia la parte trasera del vehículo. Cuando el aire no circula o el ventilador no funciona la unidad registra el código P0A88 (Aireinsuficiente, temperatura alta batería)

27 REFRIGERACIÓN BATERÍA Toyota Yaris HV Ventilador Batería híbrida

28 REFRIGERACIÓN BATERÍA

29 REFRIGERACIÓN BATERÍA

30 SONDAS DE TEMPERATURAS BATERÍA Debido a los ciclos de carga y descarga se produce un aumento de temperatura en la batería. Para controlar esta temperatura se montan 4 sondas de temperatura. Estas sondas son del tipo NTC (Disminuye el voltaje al aumento de la temperatura). La unidad de batería recibe la señal de las sondas y activa el ventilador según éstas.

31 SONDAS DE TEMPERATURA BATERÍA

32 SONDAS DE TEMPERATURA BATERÍA Sonda de temp. Batería Yaris HV

33 SONDAS DE TEMPERATURA BATERÍA En la grafica podemos observar como la resistencia aumenta cuando disminuye la temperatura (NTC). Las sondas de temperatura informan a la ECU de batería y trabajan con 5 voltios y masa.

34 SENSOR DE CARGA DE LA BATERÍA El sensor de carga controla el flujo e intensidad de corriente que entra y sale de la batería e informa de esto a la unidad HV.

35 SENSOR DE CARGA DE LA BATERÍA La señal del sensor es un voltaje variable, aumenta cuanto mayor es la descarga y disminuye cuanto mayor sea la carga. El sensor de batería tiene 3 cables, alimentación, masa y la señal.

36 UNIDAD DE BATERÍA La ECU de batería recibe información de carga y voltaje e informa de esto a la ECU HV. También recibe información de las sondas de temperatura y en función de la temperatura la ECU actuará sobre el ventilador de la batería.

37 UNIDAD DE BATERÍA

38 RELÉS DE CONEXIÓN

41 RELÉS DE CONEXIÓN Contacto ON (Sistema activo)

44 RELÉS DE CONEXIÓN Contacto OFF (Sistema inactivo)

45 RELÉS DE CONEXIÓN Contacto OFF (Sistema inactivo)

47 CONECTOR DE SERVICIO El conector de servicio desactiva el sistema de alta tensión.

48 CONECTOR DE SERVICIO Con estos terminales la unidad detecta si el conector esta conectado Estos son los terminales que cierran el circuito de alta tensión de la batería. Es importante seguir unos pasos para la desconexión del conector de servicio.

49 CONECTOR DE SERVICIO El conector de servicio incorpora un fusible de 125 A que protege el circuito de alta tensión.

50 CONECTOR DE SERVICIO Para poder abrir la carcasa de la batería híbrida hay incorporado unos clip especiales que solo pueden quitarse con el conector de seguridad, asegurando así la desconexión del sistema.

51 DESACTIVACIÓN SISTEMA ALTA TENSIÓN

52 DESACTIVACIÓN SISTEMA ALTA TENSIÓN Al quitar la tapa del inversor un interruptor informa a la unidad HV de que está quitada y se desactiva el sistema de alta tensión.

53 DESACTIVACIÓN SISTEMA ALTA TENSIÓN ECU HV Interruptor tapa inversor Inversor

54 DESACTIVACIÓN SISTEMA ALTA TENSIÓN

55 MOTOR DE GASOLINA

56 BOMBA DE AGUA MOTOR GASOLINA La bomba de agua es de accionamiento eléctrico, funciona con 12 voltios de corriente continua. Ésta se encarga de proporcionar el caudal necesario para refrigerar el motor de gasolina y para el sistema de calefacción. Tiene 4 cables, positivo, masa y dos cables hacia la unidad para controlar su funcionamiento.

57 REFRIGERACIÓN MOTOR GASOLINA Toyota Yaris Toyota Prius El anticongelante del motor de gasolina es independiente al del inversor y MG por lo que utilizan botes expansores distintos.

58 SISTEMA VVT-I El sistema VVT-I es la distribución variable utilizada por Toyota. Este sistema modifica la posición del árbol de levas de admisión o admisión y escape (Dual VVT-I). Cambia el ángulo de rotación con respecto al cigüeñal hasta unos 40º. Con esto conseguimos disminuir mucho el consumo a costa de la potencia.

59 SISTEMA VVT-I El retraso del cierre de las válvulas de admisión se consigue mediante accionamiento hidráulico (aceite motor). Una electroválvula controla el paso de aceite hacia el actuador, ésta es controlada por la unidad mediante pulsos de masa.

60 SISTEMA VVT-I

61 SISTEMA VVT-I

62 INTERCAMBIADOR DE CALOR DEL ESCAPE En el escape se instala un intercambiador de calor que aprovecha el calor de los gases de escape para aumentar la temperatura de el liquido refrigerante del motor y así conseguir un calentamiento más rápido mejorando la calefacción y reduciendo los gases contaminantes.

63 INVERSOR

64 INVERSOR

65 INVERSOR Terminales entrada 201,6V. DC Batería híbrida. Terminales corriente trifásica 650V. AC MG2. Terminales corriente trifásica 650V. AC MG1

66 INVERSOR Alimentación alto voltaje DC desde batería. MG1 MG2

67 INVERSOR Fusible de seguridad

68 INVERSOR Booster 201,6v DC 650v AC Inversor 650v DC 650v AC -MG1 -MG2 Inversor 201,6v DC 201,6v AC Compresor A/C Conversor 201,6v DC 14v DC Batería auxiliar Inversor

69 INVERSOR Funciónelevación de tensión Batería HV 201,6v DC 650v AC Función bajada de tensión 650v AC 201,6 DC Función alimentación de tensión 650v AC- 650v AC

70 REFRIGERACIÓN INVERSOR Inversor 2ª generación El radiador está dividido en dos pares: Una para el motor de gasolina y otra para el conjunto Inversor y los motores MG1 y MG2. Utiliza anticongelante SLLC de color rosa, el primer cambio se realiza a los KM y después cada KM.

71 REFRIGERACIÓN INVERSOR Inversor 2ª generación La bomba de agua del conjunto híbrido es eléctrica (12 voltios de corriente continua). Es activada por un relé controlado por la UCE del sistema híbrido.

72 REFRIGERACIÓN INVERSOR Inversor 2ª generación Vaciado-llenado

73 REFRIGERACIÓN INVERSOR Inversor 3ª generación A diferencia que en la generación anterior, aquí el radiador del refrigerante del grupo híbridova encima del radiador del refrigerante del motor de gasolina.

74 REFRIGERACIÓN INVERSOR

75 MOTO-GENERADORES

76 MOTO-GENERADORES

77 MOTO-GENERADORES

78 MG1: MOTOR DE ARRANQUE - GENERADOR Es un motor síncrono de imán permanente cuyo voltaje máximo de trabajo es de 650 voltios (AC) y alcanza unas rpm. Necesita refrigeración por agua. Estator Rotor

79 MG2: MOTOR ELÉCTRICO - GENERADOR Es un motor síncrono de imán permanente cuyo voltaje máximo de trabajo es de 650 voltios (AC) y alcanza unas rpm. Su refrigeración en los nuevos es por aire.

80 SENSOR POSICIÓN DEL ROTOR Sensor de posición del tipo Resolver. Consiste en un sensor formado por tres bobinas, la unidad genera una señal inductiva en una de las bobinas y esta se ve reflejada en las otras dos. En el rotor se mecanizan dos levas que al enfrentarse al sensor hacen que desaparezca la señal, de esta manera la unidad sabe en que posición se encuentra el rotor y puede excitar el estator haciendo que el rotor gire de manera síncrona.

81 SENSOR POSICIÓN DEL ROTOR Esta es la señal generada por el sensor Resolver, la señal roja es la inducida por la unidad en la primera bobina, en las otras dos se ve esta señal pero vemos como hay dos puntos en los que la señal desaparece, es ahí justo donde se enfrentan las bobinas a las levas del rotor.

82 PALANCA DE CAMBIOS Toyota Prius y Auris Toyota Yaris

83 PALANCA DE CAMBIOS

84 PALANCA DE CAMBIOS: Prius y Auris La palanca de cambios incorporados dos sensores Hall, uno de selección y otro de cambio. De esta manera la unidad sabe que posición hemos seleccionado. La palanca es de tipo joystick, es decir, cuando la soltamos vuelve a su posición inicial.

85 PALANCA DE CAMBIOS: Prius y Auris Valores: En la posición B el valor del sensor estaría entre 0,5 y 2v. En la posición R, N ó D el valor del sensor estaría entre 3 y 4 8v.

86 PALANCA DE CAMBIOS: Prius y Auris Valores: En la posición N el valor es de 2,5v. En la posición R el valor es de 4,5v. En la posición D ó B el valor es de 0 5v.

87 PALANCA DE CAMBIOS: Prius y Auris

88 POSICIÓN PARKING: Prius y Auris El bloqueo de la transmisión es accionado por la UCE de transmisión mediante el actuador de bloqueo cuando es seleccionada la posición P mediante el botón de parking y el freno pisado.

89 POSICIÓN PARKING: Yaris El Toyota Yaris no monta botón de Parking, en su defecto la P debe ser seleccionada con la palanca de cambios, esta información es recogida por la UCE de transmisión que acciona el motor de bloqueo de la transmisión. Para poder salir de la posición P es necesario tener el pedal de freno accionado.

90 POSICIÓN PARKING

91 POSICIÓN PARKING Rueda de bloqueo Piñón motor del bloqueo de parking Mecanismo de bloqueo del parking

92 POSICIÓN PARKING

93 CUADRO DE INSTRUMENTOS: Yaris Contacto ON: Sistema desactivado (No READY).

94 CUADRO DE INSTRUMENTOS: Yaris Contacto ON: Sistema activo y motor de gasolina Off (READY)

95 CUADRO DE INSTRUMENTOS: Yaris Contacto ON: Sistema activo y motor de gasolina ON (READY)

96 CUADRO DE INSTRUMENTOS: Yaris Motor eléctrico + motor gasolina Nivel de gasolina Conducción eléctrica Carga por frenada regenerativa Velocímetro Posición de la palanca

97 CUADRO DE INSTRUMENTOS: Auris Estado de alimentación Velocímetro Posición palanca Funcionamiento de los motores

98 TRANSEJE HÍBRIDO

102 TRANSEJE HÍBRIDO Corona: MG2 Sol: MG1 Portasatélites: Motor de gasolina

103 TRANSEJE HÍBRIDO: MODELO ANTIGUO

107 TRANSEJE HÍBRIDO: MODELO ANTIGUO Cantidad y líquido utilizado: 3,8 litros de ATF WS. Sustitución cada KM.

110 TRANSEJE HÍBRIDO: MODELO NUEVO

111 TRANSEJE HÍBRIDO: MODELO NUEVO

112 TRANSEJE HÍBRIDO: MODELO NUEVO Tren repartidor de potencia: Unifica los esfuerzos de los tres motores (MG1, MG2 y motor de gasolina). Tren reductor de velocidad: Reduce la elevada velocidad del motor MG2 y aumenta su par.

113 TRANSEJE HÍBRIDO Sol: MG1 Corona: MG2 Portasatélites: Motor de gasolina

114 TRANSEJE HÍBRIDO Para evitar excesivas revoluciones del MG2 los nuevos sistemas montan un tren doble para desmultiplicar las rpm y evitar así el fallo típico del MG2.

115 CONDICIONES DE MARCHA Vehículo parado: Arranque motor gasolina.

116 CONDICIONES DE MARCHA Vehículo parado: Carga batería HV.

117 CONDICIONES DE MARCHA Inicio de la marcha motor eléctrico MG2.

118 CONDICIONES DE MARCHA Vehículo en movimiento motor eléctrico MG2 + arranque de motor gasolina.

119 CONDICIONES DE MARCHA Vehículo en movimiento + carga de batería.

120 CONDICIONES DE MARCHA Vehículo en movimiento MG2 + Motor de gasolina.

121 CONDICIONES DE MARCHA Aceleración suave: Motor gasolina + MG2.

122 CONDICIONES DE MARCHA Aceleración fuerte: Motor de gasolina + MG2 + aporte corriente de batería.

123 CONDICIONES DE MARCHA Deceleración o frenada regenerativa.

124 CONDICIONES DE MARCHA Vehículo en movimiento marcha atrás: Motor eléctrico MG2

125 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB La fuerza de frenada necesaria gestionada por la unidad de ECB se consigue de dos maneras: Freno regenerativo: Utiliza el motor MG2 para frenar y cargar la batería. Freno hidráulico: Utiliza presión hidráulica mandada hacia las pinzas de freno.

126 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB

127 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB La unidad del ECB determina mediante diversos factores (SOC de batería, demanda de frenada ) que cantidad de freno regenerativo e hidráulico utiliza en cada momento.

128 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB La UCE de frenos recibe información del pedal de freno (sensor de presión y sensor de recorrido) y de las condiciones de marcha y esta decide si utilizar freno hidráulico o informar a la UCE híbrida para que el inversor actúe sobre el MG2 para hacer la frenada regenerativa

129 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB Freno hidráulico. El servofreno hidráulico ejerce una presión hidráulica dependiendo de la fuerza ejercida por el conductor sobre el pedal de freno.

130 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB Estructura del servofreno hidráulico en reposo. Mientras no se accione el pedal de freno el líquido se encuentra en reposo. No hay presión hidráulica hacia las pinzas delanteras y traseras.

131 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB Estructura del servofreno hidráulico en funcionamiento normal. En el momento que el conductor acciona el pedal de freno el pistón del cilindro maestro empuja al pistón regulador. En ese momento la presión del líquido en el acumulador pasa a la cámara del reforzador y a los frenos traseros. Por otro lado el pistón regulador al desplazarse permite el paso de líquido a los frenos delanteros y al actuador del freno.

132 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB El grupo hidráulico manda más o menos presión hacia las ruedas dependiendo de las necesidades del conductor y la información de sensores.

133 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB En los vehículos convencionales cuando pisamos el freno notamos una dureza producida por la presión del líquido de frenos, cuando actúa el freno regenerativo esta presión no existe, por lo que debe haber una pieza encargada de simular esa sensación, el simulador de carrera es la pieza encargada de hacer esa función.

134 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB Conjunto de la bomba servofreno. Es el elemento encargado de generar y almacenar la presión hidráulica en el sistema. Está formada por la bomba, su motor, el acumulador, la válvula de seguridad y el sensor de presión. La implantación de este elemento es necesaria ya que no siempre la presión del pedal de freno es transmitida al líquido al existir el freno regenerativo.

135 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB Freno regenerativo. El freno regenerativo consiste en una fuerza que se genera en el eje de rotación del MG2 en la dirección inversa a la rotación de generación de corriente. A mayor amperaje generado (carga de batería), mayor fuerza de resistencia. El freno regenerativo sólo actúa mientras la batería admita carga y no haya ninguna avería en el sistema.

136 SISTEMA DE FRENADO ELECTRÓNICO ECB Sensor posición pedal de freno. En el pedal de freno nos encontramos aparte del micro de las luces de stop un sensor de posición del pedal, este sensor está compuesto por dos potenciómetros que marcan voltajes opuestos. Con estas señales la unidad de frenos sabe en que posición se encuentra el pedal.

137 Vw Golf GTE

138 Vw Golf GTE El Volkswagen Golf GTE combina el motor 1.4 TSI con un motor eléctrico, pudiendo circular en eléctrico exclusivamente o utilizando la combinación del motor de gasolina y el eléctrico. El movimiento es transmitido a las ruedas a través del cambio manual automatizado DSG de 6 velocidades.

139 Vw Golf GTE: Sistema alta tensión Cargador de batería de alto voltaje y UCE de cargador de batería. Toma de carga. Módulo de propulsión a corriente trifásica. Módulo de control de potencia y control para propulsión eléctrica.

140 Vw Golf GTE: Sistema alta tensión Batería 12v. Batería alta tensión Cableado alta tensión

141 Vw Golf GTE: Sisema alta tensión 1. Enchufe de servicio. 2. Módulo control potencia y control motor eléctrico. 3. Moto-Generador. 4. Batería alta tensión. 5. Cargador batería alta tensión. 6. Calefacción alta tensión. 7. Compresor aire acondicionado.

142 Vw Golf GTE: Batería alta tensión

143 Vw Golf GTE: Batería alta tensión

144 Vw Golf GTE: Batería alta tensión Ventajas de las baterías Li-on Acumulan grandes cantidades de energía por tamaño y peso. Ligeras. Alto voltaje por celda. No tienen efecto memoria. Se pueden dejar conectadas al cargador una vez cargadas completamente. Desventajas de las baterías Li-on Vida útil baja. Número limitado de cargas. Son más costosas que las baterías. de Ni-MH. Reducen su rendimiento a bajas temperaturas. Descarga lineal, su voltaje varía muy poco durante la descarga. Reducida autodescarga.

145 Vw Golf GTE: Toma de carga Al ser un híbrido de tipo enchufable el Golf GTE monta una toma de carga en el símbolo de Volkwagen delantero. Al conectar el enchufe de carga debemos selecciona que queremos cargar mediante unos pulsadores al lado de la toma, carga inmediata o programar carga, esta corriente va al módulo de carga y de ahí al inversor que transforma la corriente alterna en continua para su acumulación en la batería de alta tensión.

146 Vw Golf GTE: Motor gasolina

147 Vw Golf GTE: Moto-Generador Entre el motor de gasolina y la caja de cambios este sistema monta un motor-generador eléctrico. Está compuesto por un estator, un rotor y un embrague para acoplarlo a la caja de cambios.

148 Vw Golf GTE: Moto-Generador El moto-generador utilizado es un motor eléctrico síncrono por lo que la unidad necesita saber en todo momento la posición del rotor, para ello monta un sensor de posición, este sensor está formado por tres bobinas y está enfrentado a una corona generatriz. Viendo la señal la unidad sabe la posición del rotor y así puede excitar al estator para generar un movimiento síncrono.

149 Vw Golf GTE: Motor-Generador Señal generada por el captador de posición del rotor (Resolver).

150 Vw Golf GTE: Transmisión En este sistema híbrido el movimiento que del motor de gasolina y del motor eléctrico es transmitido a las ruedas mediante un cambio manual automatizado de doble embrague DSG con 6 marchas.

151 DESACTIVACIÓN DEL SISTEMA (Conector servicio)

152 MODO INSPECCIÓN (ITV)

153 REMOLCADO