Conjunto de la Batería de alta Tensión BATERY HV

Para el funcionamiento del vehículo es necesario que en momentos los Moto Generadores MG1 y MG2 sean accionados con carga almacenada, esta carga se encuentra en una batería denominada HV, la cual en carga nominal debe contener un mínimo de tensión de 201.6 V. Esta batería se encuentra en la parte posterior del automóvil y está compuesta por 14 pequeños paquetes de batería de aprox. 14 a 15 V cada uno colocados en serie.Todo este paquete suministra tensión al conjunto inversor y recibe carga de este en condiciones específicas como accionamiento de MG1 o mediante MG2 en el llamado freno Regenerativo.

El sistema de frenado regenerativo funciona cuando queremos disminuir la velocidad del vehículo, utilizando el motor térmico como freno o bien pisando el pedal de freno. En esta situación el motor eléctrico funciona como un generador, convirtiendo la energía cinética del vehículo en energía eléctrica, la cual se usa para cargar las baterías. Este sistema es particularmente efectivo en recobrar energía cuando se circula por ciudad, donde se producen aceleraciones y deceleraciones frecuentes.

Fig. Carga de la batería por freno regenerativo.(Tutorías banco de pruebas ESPE)

Cuando se pisa el pedal de freno, el sistema controla la coordinación entre el freno hidráulico del ECB (Electronic Control Braking) y el freno regenerativo y preferentemente usa el freno regenerativo, por consiguiente recobrando energía aun en las velocidades inferiores del vehículo. Con este sistema se consigue una regeneración de energía muy eficiente.

Conjunto de la Bateria de Alto Voltaje

El conjunto de la batería está construido a base de Níquel – Metal, cada uno de los pequeños paquetes no es más que un par de baterías de 7V aproximadamente colocadas en serie.

Fig. Conjunto de la Batería de Alto Voltaje.(CISE ELECTRONICS CORP. 2009)

Para seguridad del vehículo y procedimientos de reparación y diagnostico el circuito interno de la batería está dividido en dos a través de un Jumper de seguridad, si este Jumper abre el circuito o se saca, la tensión no llega al INVERSOR y el vehículo no se moverá.

Fig. Divisor de tensión de la batería de alto voltaje.(CISE ELECTRONICS CORP. 2009)

Control de la Temperatura

La batería de alta tensión dispone de un sistema de desfogue de vapores, para evitar que los mismos se depositen en las partes eléctricas y electrónicas del circuito. Además existe un ventilador de enfriamiento, el cual se acciona comandado por la unidad de control de la batería HV, a través de la información que ésta recibe de los sensores de temperatura que posee la batería de alto voltaje. Mientras más baja sea la temperatura, más alta será la resistencia de los sensores y mientras más alta sea la temperatura, más baja será dicha resistencia

Los sensores son tres o cuatro, dependiendo del diseño; son termistores del tipo NTC (Coeficiente Negativo de Temperatura), lo que quiere decir que varían su resistencia en función de la temperatura que vaya tomando la batería HV.

Fig. Diagrama resistencia vs Temperatura de los termistores de la batería.(CISE ELECTRONICS CORP. 2009)

Fig. Diagrama electrónico de los sensores de temperatura de la batería.(CISE ELECTRONICS CORP. 2009)

Control de alimentación de Voltaje

El sistema de funcionamiento de la batería HV dispone de un conjunto de relevadores de activación del sistema, denominado SMR. Este conjunto está formado por 3 tres relés que son: SMR1, SMR2 y SMR3.

Para el funcionamiento del conjunto, SMR3 está conectado al negativo de la batería y es el primer relé que se activa, luego en la parte positiva se activa SMR1, que lleva conectada en serie una resistencia de 20 ohm, que sirve de protección al sistema, midiendo la corriente que pasa; si todo está correcto se activa SMR2, que también está conectado al positivo de la batería y permite el paso de corriente de forma directa.

Por otra parte, si SMR1 detecta un problema en el paso de corriente, SMR2 no se activará y SMR3 se desactivará.

Sensor de Corriente

La batería de alto voltaje posee un sensor de corriente de efecto hall, como se muestra en la figura 24, que está montado en el polo negativo de la batería HV.

Este sensor emite una tensión que va desde 0 a 5 voltios; si la tensión del sensor de corriente es mayor a 2.5 V, indica que la batería HV se está descargando y si la tensión es menor a 2.5 V indica que se está cargando.

Fig. Esquema del sensor de corriente de la batería HV.(CISE ELECTRONICS CORP. 2009)

Bateria Auxiliar

La batería auxiliar suministra voltaje a los faros, a el sistema de audio y a todas las computadoras del vehiculo.

Fig. Baterías vehículo hibrido. (Tutorías banco de pruebas ESPE)

Transmisión (Conjunto de Engranajes Planetarios)

El conjunto de la transmisión de este vehículo cuenta con un sistema de transmisión continua en el cual intervienen de manera alternada tanto el MG2 como el motor de combustión interna, este proceso es realizado a través de un engranaje planetario el cual tiene como centro del sistema a MG1 y a su salida a MG2, para la salida el movimiento pasa a través de una banda que reduce el ruido generado en el sistema.

Fig. Unidad del Engranaje Planetario.(Tutorías banco de pruebas ESPE)

Para el parqueo del vehículo se cuenta con un mecanismo que bloquea y desbloquea de forma directa el eje de salida, esto lo gestiona directamente una unidad de control denominada ECU TRANSMISSION.

Este sistema varia un poco de las transmisiones convencionales puesto que en el interior no existen elementos multiplicadores que cambien de relación en los diferentes cambios, en este conjunto a medida que el vehículo está aumentando de velocidad aumenta la rotación RPM del conjunto, por lo tanto existe mucha eficiencia puesto que hay menos componentes en donde se pierda energía como ocurre con la fricción. En este conjunto la estrategia de operación del planetario está dada hacia la intervención de MG1 – MG2 y el motor de combustión en el conjunto de engranajes, pero controlada en todo momento por la unidad de control del sistema hibrido ECU HV.

En la salida de potencia del motor de combustión existe un amortiguador de vibraciones que permite un acople muy suave en el normal de funcionamiento del vehículo. El motor de combustión deberá encender y apagar en forma alternada de acuerdo a la conducción del vehículo. Para brindar mayor suavidad en el mecanismo existe una cadena silenciadora desde el conjunto planetario hasta el eje de salida. Vale aclarar que es muy extraña la conducción puesto que por

momentos el vehículo genera movimiento con el motor de combustión detenido, lo cual permite una conducción muy silenciosa.

La gran potencia de salida del sistema debe pasar a través de un complejo sistema planetario el cual está compuesto por tres partes.

Fig. Conjunto de engranajes planetarios.(TOYOTA MOTOR CORP. 2003)

En el proceso de estacionamiento del vehículo interviene la unidad de control denominada ECU TRANSMISSION. El funcionamiento que realiza el mecanismo es bloquear y desbloquear de forma directa el eje de salida.

Para controlar el correcto funcionamiento del conjunto de la transmisión, el sistema dispone de tres sensores que miden la velocidad del eje de salida e informan a la ECU HV

Fig. Sensor de velocidad del eje de salida.(CISE ELECTRONICS CORP. 2009)

Componentes de la unidad del engranaje planetario

Anillo

Fig. Anillo de la unidad del engranaje planetario(Tutorías banco de pruebas ESPE)

Unidad de engranajes planetarios

Fig. Unidad de engranajes planetarios(Tutorías banco de pruebas ESPE)

Engranaje Solar

Fig. Engranaje Solar(Tutorías banco de pruebas ESPE)

Esquema del Engranaje Planetario

MG1 (generador) – Acciona el engranaje solar. MG2 (motor eléctrico) – Acciona el anillo de engranajes. Motor de gasolina – Acciona el montaje que lleva los engranes planetarios.

Fig. Esquema del engranaje planetario.(Tutorías banco de pruebas ESPE)

Principio de Operación de la Unidad del Engranaje Planetario

Ralentí

Anillo (MG-2) está detenido.Engranaje solar (MG-1) se está ejecutando.El soporte planetario (motor IC) se está ejecutando.

Fig. Funcionamiento en Ralentí.(Tutorías banco de pruebas ESPE)

Aceleración

Engranaje solar (MG-2) está detenido.Anillo (MG-2) se está ejecutando.El soporte planetario (motor IC) se está ejecutando.

Fig. Funcionamiento al Acelerar(Tutorías banco de pruebas ESPE)

Reversa

El soporte planetario (motor IC) está detenido.Anillo (MG-2) se está ejecutando.Engranaje solar (MG-1) se está ejecutando.

Fig. Funcionamiento en reversa.(Tutorías banco de pruebas ESPE)

Bibliografía

GUEVARA, E. (2016). DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN “SISTEMA ELÉCTRICO Y ELECTRÓNICO, PARA AUMENTAR LA AUTONOMÍA ELÉCTRICA DE UN VEHÍCULO HÍBRIDO MARCA TOYOTA, MODELO PRIUS, ADAPTANDO UN SISTEMA PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle), EN UN SISTEMA HEV (Hybrid Electric Vehicle)”. LATACUNGA.

El resto de bibliografía saque del pdf mismo