Обзор
Узел модуля инвертора мощности электродвигателя-генератора преобразует электрическую энергию постоянного тока высокого напряжения в электрическую энергию переменного тока 3 фазы. Модуль управления мощностью вспомогательного устройства постоянного тока преобразует электрическую энергию постоянного тока высокого напряжения в низкое напряжение (14V) и промежуточное напряжение (42V) для зарядки аккумуляторной батареи вспомогательного устройства транспортного средства и подачи электрической энергии в систему рулевого управления с 42V усилителем. Вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока и модуль инвертора мощности скреплены вместе и называются узлом модуля управления электродвигателем-генератором. Блок модуля управления электродвигателем-генератором охлаждается предварительно смешанным Dexcool ®, циркулирующим через систему охлаждения, которая отделена от системы охлаждения двигателя. Гибридная система охлаждения использует теплообменник в передней части транспортного средства и электрические насосы для циркуляции хладагента. Модуль управления двигателем (МУД) контролирует датчик температуры в гибридной системе охлаждения и приводит в действие вентилятор радиатора и гибридные насосы охлаждающей жидкости в ответ на температуру системы.
Постоянный ток (DC)
Блок модуля управления электродвигателем-генератором соединен с каждым полюсом высоковольтной батареи электродвигателя-генератора постоянного тока. Как отрицательный, так и положительный высоковольтные полюса батареи постоянного тока изолированы от шасси автомобиля определенной величиной сопротивления. Каждый высоковольтный кабель постоянного тока включается или выключается высоковольтным сильноточным контакторным реле, содержащимся в узле батареи приводного электродвигателя-генератора. Все высоковольтные отрицательные и положительные кабели постоянного тока индивидуально экранированы и окрашены в оранжевый цвет, чтобы предупредить техника о потенциальном наличии высокого напряжения. Высоковольтные кабели постоянного тока модуля электрического компрессора кондиционирования воздуха подсоединены снаружи к узлу модуля управления электродвигателем-генератором. Вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока и модуль инвертора мощности совместно используют внутреннее соединение, которое снабжает вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока постоянным током высокого напряжения.
Трехфазный переменный ток (AC)
Три кабеля соединяют каждый мотор-генератор с модулем инвертора питания. Каждый индивидуально экранированный кабель имеет оранжевый цвет, чтобы предупредить техника о потенциальном наличии высокого напряжения.
Цепи среднего и низкого напряжения
Вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока преобразует высокое напряжение 300V постоянный ток как в промежуточное напряжение, 42V, так и в низкое напряжение, 12 В.
Промежуточное напряжение 42V постоянный ток
Кабели 42V промежуточного напряжения индивидуально экранированы и имеют синий цвет, чтобы предупредить техника о потенциальном наличии промежуточного напряжения.
Низкое напряжение (12 В) Постоянный ток
Кабели низкого напряжения (12 В) на гибридном электромобиле не требуют уникальных процедур окраски или обслуживания.
Внутри узла модуля инвертора мощности находятся модуль управления гибридным силовым агрегатом и два модуля управления двигателем. Каждый модуль управления двигателем управляет соответствующим двигателем-генератором. Все три модуля являются флэш-программируемыми микропроцессорами.
Местоположение
Модуль управления гибридным силовым агрегатом представляет собой необслуживаемый, программируемый флэш-микропроцессор, содержащийся в узле модуля инвертора мощности.
Рабочие функций
Модуль управления гибридным силовым агрегатом является основным контроллером работы гибрида. Модуль управления гибридным силовым агрегатом определяет, когда выполнять гибридные режимы работы, такие как автостоп двигателя и рекуперативное торможение. Модуль управления гибридным силовым агрегатом также работает совместно с модулем управления энергией аккумулятора, чтобы определить, когда включать и отключать высоковольтные цепи постоянного тока. Каждый модуль управления двигателем приводит в действие соответствующий электродвигатель-генератор на основе команд модуля управления гибридным силовым агрегатом.
Связь и размещенная диагностика
Модуль управления гибридным силовым агрегатом является главным контроллером для получения расшифровка кодов ошибок для следующих модулей управления:
- Вспомогательный модуль управления питанием постоянного тока
- Модуль контроля энергии аккумулятора
- Модуль управления двигателем 1
- Модуль управления двигателем 2
- Модуль управления насосом вспомогательной трансмиссионной жидкости
Эти модули диагностируют собственную работу и определяют наличие состояния отказа. Диагностический статус передается в модуль управления гибридным силовым агрегатом по следующим цепям:
- Дополнительный модуль управления мощностью постоянного тока использует коммуникационную схему GM Hi-скорость, Hybrid LAN
- Модуль управления энергией аккумулятора использует высокоскоростной гибридный канал связи GM LAN
- Каждый модуль управления двигателем и модуль управления гибридным силовым агрегатом обмениваются информацией и командами по внутренней схеме связи шины SPI, а также по высокоскоростной гибридной схеме связи GMLAN.
- Модуль управления насосом вспомогательной трансмиссионной жидкости использует специальную схему диагностики состояния
В случае, когда размещенный модуль сообщает о неисправном состоянии, модуль управления гибридным силовым агрегатом определяет, осуществляется ли гибридная работа, и уведомляет оператора транспортного средства, запрашивая освещение контрольная лампа неисправности (проверить двигатель) и/или отображая сообщение о необходимости гибридной услуги. Кроме того, модуль управления гибридным силовым агрегатом будет хранить соответствующую информацию расшифровка кода ошибки для поиска сканирующим устройством. Для некоторых размещенных модулей может потребоваться цикл зажигания для очистки определенных расшифровка кода ошибки от модуля управления гибридным силовым агрегатом.
Входы цепи
Помимо параметров GMLAN, модуль управления гибридным силовым агрегатом непосредственно контролирует следующие сигнальные цепи:
- Переключатель переключения передач внутренний переключатель режимов (IMS) Сигналы переключения направления и парковки/нейтрали
- Сигнал датчика положения коленчатого вала двигателя (положение коленвала)
- Диагностическая схема насоса вспомогательной трансмиссионной жидкости
- Цепь блокировки высокого напряжения (HVIC)
Схемные выходы
В дополнение к командам шины GMLAN и SPI модуль управления гибридным силовым агрегатом напрямую управляет следующими выходными цепями:
- Схема управления насосом вспомогательной трансмиссионной жидкости
- Схема управления широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) реле высоковольтного контактора модуля управления энергией аккумулятора
Каждый электродвигатель-генератор, расположенный в узле трансмиссии, управляется своим собственным модулем управления электродвигателем, программируемым флэш-памятью, микропроцессором. Каждый модуль управления двигателем содержится в модуле инвертора мощности. В модуле инвертора мощности также содержится микропроцессор модуля управления гибридным силовым агрегатом.
Каждый модуль управления двигателем приводит в действие соответствующий электродвигатель-генератор на основе команд модуля управления гибридным силовым агрегатом. Каждый модуль управления двигателем управляет скоростью, направлением и выходным крутящим моментом своего соответствующего тягового двигателя посредством последовательного приведения в действие сильноточных переключающих транзисторов, называемых биполярными транзисторами с изолированным затвором (IGBT).
В дополнение к внутренней схеме связи шины SPI между модулем управления гибридным силовым агрегатом и каждым модулем управления двигателем, модули управления двигателем также взаимодействуют по высокоскоростным и гибридным схемам связи GMLAN. Модуль управления двигателем не хранит собственную диагностическую информацию о коде неисправности (расшифровка кода ошибки). Модуль управления гибридным силовым агрегатом будет хранить связанную с модулем управления двигателем информацию расшифровка кода ошибки для извлечения сканирующим устройством. Сканирующее устройство может осуществлять связь непосредственно с каждым модулем управления двигателем для извлечения только параметров данных.
В дополнение к параметрам GMLAN, каждый модуль управления двигателем контролирует соответствующий двигатель-генератор на напряжение, ток, скорость, направление и температуру. Кроме того, модуль управления двигателем контролирует температуру и правильную работу компонентов БТИЗ. Некоторые данные о работе модуля управления двигателем передаются в модуль управления гибридным силовым агрегатом.
Каждый модуль управления электродвигателем управляет своей соответствующей платой драйвера БТИЗ, которая, в свою очередь, управляет каждым электродвигателем-генератором. Мотор-генераторы работают с использованием электроэнергии трехфазного переменного тока (AC). Три кабеля соединяют каждый мотор-генератор с модулем инвертора питания. Каждый индивидуально экранированный кабель имеет оранжевый цвет, чтобы предупредить техника о наличии потенциала для высокого напряжения.
Вспомогательный модуль управления питанием постоянного тока прикреплен к модулю инвертора питания и расположен под ним. Крепится к модулю силового инвертора с помощью внешних монтажных креплений и 2 внутренних креплений подключения высоковольтной цепи. Вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока совместно использует канал хладагента с модулем инвертора мощности и как таковой уплотнен с модулем инвертора мощности.
Вспомогательный модуль управления питанием постоянного тока - это устройство, которое преобразует постоянный ток высокого напряжения (300V) в постоянный ток низкого напряжения (12 В) для электрической работы вспомогательного устройства и для зарядки аккумуляторной батареи вспомогательного устройства на 12 В. Вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока также преобразует высокое напряжение постоянного тока в промежуточное (42V) постоянное напряжение для питания электрической системы рулевого управления напряжением. Вспомогательный модуль управления питанием постоянного тока способен питать до 175 А постоянного тока напряжением 12 вольт и до 50 А постоянного тока напряжением 42 вольта. В режиме Jump ассистент дополнительный модуль управления питанием постоянного тока преобразует 12 вольт постоянного тока в высокое напряжение постоянного тока для зарядки высоковольтных гибридных батарей. Дополнительный модуль управления питанием постоянного тока способен при работе в Jump ассистент подавать на высоковольтную цепь напряжение до 2,7 А при напряжении 290 В постоянного тока. Во время режима Jump ассистент требуется внешнее зарядное устройство постоянного тока 12 В, потому что вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока и контроллеры транспортного средства могут потреблять до 80 ампер тока от системы постоянного тока 12 вольт транспортных средств.
Вспомогательный модуль управления питанием постоянного тока имеет внутренние диагностические тесты, которые выполняются как при включении питания, так и во время работы. Все расшифровка кода ошибки из вспомогательного модуля управления мощностью постоянного тока сообщаются и размещаются в модуле управления гибридным силовым агрегатом. Вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока напрямую взаимодействует только с модулем управления гибридным силовым агрегатом и только по высокоскоростной гибридной коммуникационной схеме GMLAN.
Входы, поддерживаемые вспомогательным модулем управления питанием постоянного тока, включают цепи высокого напряжения и 12 В. Дополнительный модуль управления питанием постоянного тока также контролирует различные внутренние компоненты на ток, напряжение и температуру. Вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока также подключен к высокоскоростной гибридной схеме связи GMLAN. Отдельная 12-вольтовая дискретная схема включает вспомогательный модуль управления питанием постоянного тока. Однако вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока не начнет преобразование напряжения до тех пор, пока соответствующий сигнал включения GMLAN не будет передан ему модулем управления гибридным силовым агрегатом.
Единственными выходами, поддерживаемыми вспомогательным модулем управления питанием постоянного тока, являются преобразование 12 вольт и 42 вольта во время нормальной работы автомобиля и преобразование высокого напряжения во время Jump ассистент.
На транспортные средства обычно распространяются определенные законодательные требования, которые ограничивают величину электромагнитных помех (ЭМП), которые могут генерироваться электронными устройствами транспортных средств. Кроме того, электронные устройства в транспортном средстве должны быть способны выдерживать определенное количество электромагнитных помех, не влияя на их работу. ЭМП генерируется всякий раз, когда электрический ток протекает по цепи. Величина генерируемого ЭМП, или амплитуда, обычно зависит от величины протекающего тока, силы тока и характера включения-выключения протекающего через схему тока, частоты. Требования к электромагнитным помехам обычно называют электромагнитной совместимостью (ЭМС).
Существует множество способов обеспечения соответствия транспортного средства требованиям EMC. К ним относятся:
- Добавление конденсаторов и резисторов в определенные электрические цепи
- Регулирование частоты, на которой может работать компонент
- Экранирование проводов, кабелей и компонентов
Проектирование цепей
Модуль инвертора мощности электродвигателя-генератора привода и вспомогательный модуль управления мощностью постоянного тока содержат конденсаторы фильтра, подключенные к высоковольтным цепям. Эти конденсаторы необходимы для уменьшения всплесков напряжения, возникающих в результате переключения тока Вкл и Выкл. Уменьшение всплесков напряжения снижает ЭМИ. Частота переключения тока также тщательно регулируется. Слишком высокая частота может вызвать увеличение генерации ЭМИ.
Проектирование проводки/кабелей
В транспортном средстве используются различные способы экранирования проводов/кабелей. К распространенным типам экранирования цепей относятся витая пара и внутренняя оплетка или фольга. Витая пара обычно используется в таких схемах, как высокоскоростные схемы связи GMLAN. Пара проводов скручена вместе с определенным отношением витков к длине. Экранированный кабель используется для всех других цепей, требующих либо защиты от внешних электромагнитных помех, либо уменьшения электромагнитного излучения самого кабеля в другие близлежащие компоненты или цепи.
Высоковольтный кабель
- Сборка положительного и отрицательного 300V кабеля аккумуляторной батареи
- Модуль инвертора питания электродвигателя-генератора привода 3 кабель фазы в сборе
- Компрессорный модуль системы кондиционирования воздуха в сборе
В высоковольтных кабелях используется внутреннее экранирование оплетки. Как правило, оба конца экрана внутренней оплетки крепятся к земле шасси. Все высоковольтные кабели с внутренним экранированием заземляются в точках их присоединения. Монтажные блоки, если они используются, выполняют заземление экрана на корпус. Точки подключения, не обслуживаемые монтажным блоком, используют отдельный кольцевой вывод.
Проводка низкого и среднего напряжения
Сигнальные цепи для датчиков передачи используют экранирующую защиту. В схемах датчика положения и датчика температуры двигателя привода используется внутреннее экранирование фольгой. Жгут проводов, внешний по отношению к узлу передачи, соединен с массой шасси кольцевыми клеммами в узле модуля управления приводным двигателем. Жгут проводов внутренней передачи крепится к заземлению шасси с помощью кольцевой клеммы на корпусе клапана в сборе.
В 3-фазных кабелях насоса вспомогательной трансмиссионной жидкости используется внутреннее экранирование фольгой. Экран жгута проводов соединен с землей шасси в модуле управления жидкостным насосом вспомогательной передачи.
Проводка промежуточного напряжения усилителя рулевого управления использует внутреннее экранирование фольгой. Экран жгута проводов подключен к заземлению шасси через разъем вспомогательного модуля управления питанием постоянного тока и внутри узла двигателя усилителя рулевого управления.
Экранирование компонентов
Некоторые компоненты используют свою структуру для эффективного экранирования ЭМП. Металлические крышки, заземленные металлические корпуса шасси и электро-магнитопроводящие прокладки могут быть частью конструкции компонентов ЭМС.
Потеря экранирования
Потеря надлежащего экранирования может привести к плохому радиоприему АМ-диапазона и/или неправильным показаниям схемы датчика в зависимости от места потери экранирования. Высоковольтные кабели не подлежат ремонту. Никогда не следует пытаться отремонтировать какую-либо часть высоковольтных кабелей. Некоторые экранированные электрические жгуты низкого и среднего напряжения могут быть ремонтопригодными. См. Ремонт проводки.
Описание высоковольтных систем мониторинга
Гибридная система контролирует несколько высоковольтных компонентов на предмет попытки доступа. Кроме того, минимальная величина сопротивления изоляции всегда поддерживается между отрицательным и положительным полюсами гибридной батареи и шасси транспортного средства. Микропроцессоры модуля инвертора мощности электродвигателя-генератора привода и модуля управления энергией аккумулятора контролируют гибридную систему на предмет доступа и обнаружения потери изоляции.
Цепь блокировки высокого напряжения (HVIC)
HVIC представляет собой проводную петлю, которая проходит через определенные высоковольтные компоненты. HVIC используется для определения попытки доступа к высоковольтным компонентам. Открытие этих высоковольтных компонентов вызывает открытие HVIC. Гибридная система может реагировать на потерю непрерывности HVIC путем размыкания высоковольтных контакторных реле и разряда высоковольтных конденсаторов. Сигнал HVIC генерируется модулем управления энергией батареи. Состояние HVIC контролируется каждым модулем управления двигателем, а также модулем управления гибридным силовым агрегатом и модулем управления энергией аккумулятора.
Высоковольтная изоляция корпуса постоянного тока
Гибридная система контролирует электрический потенциал между высоким напряжением и шасси автомобиля. Высокое напряжение всегда должно быть изолировано от шасси автомобиля определенным сопротивлением, чтобы избежать потенциальной опасности для жизни пути тока. В случае обнаружения пути утечки высокого напряжения на шасси транспортного средства гибридная система установит расшифровка кодов ошибок. Высоковольтная изоляция шасси постоянного тока контролируется как модулями управления двигателем, так и модулем управления энергией аккумулятора.
Тестирование на изоляцию требует специальных инструментов и процедур. Из-за высокого напряжения, присутствующего в гибридной системе, может произойти потеря изоляции из-за пробоя изоляции. Пробой изоляции обычно происходит только при наличии высоких напряжений и/или тока. Такие состояния, как пробой изоляции, не могут быть диагностированы с помощью типичного DMM, поскольку высокое напряжение не используется DMM при измерении сопротивления.
Описание гибридных режимов работы
Этот обзор не является исчерпывающим перечнем всех аспектов двухрежимного гибридного транспортного средства. Информацию о работе коробки передач см. в 2ML70 автоматической коробки передач Электронное описание компонентов. Более подробная и исчерпывающая информация также доступна через программу обучения дилеров.
Запуск двигателя
В этом автомобиле не используется стартер 12 В для проворачивания двигателя внутреннего сгорания. Гораздо более мощный двигатель/генератор 300 В, расположенный внутри трансмиссии, используется для проворачивания двигателя. Приводной мотор-генератор на 300 В может вращать двигатель до рабочей скорости (800 об/мин) всего за несколько сотен миллисекунд. Приводной мотор-генератор на 300 В позволяет почти мгновенный запуск двигателя. После запуска работа двигателя может циклически переключаться между Autostop (двигатель выключен) и Autostart (двигатель работает) на время поездки.
Автостоп
После успешного запуска двигателя модуль управления гибридным силовым агрегатом может выключить двигатель и работать в режиме Autostop. Некоторые из состояний транспортного средства, которые позволяют двигателю остановить работу и войти в режим Autostop, включают в себя:
- Режим питания автомобиля правильный: Переключатель зажигания находится в положении Run после первого поворота в положение кривошипа, что привело к успешному запуску двигателя, ИЛИ Переключатель зажигания поворачивается в положение Run после успешного запроса дистанционного запуска автомобиля.
- Состояние переключателя капота - «Закрыто».
- Блок управления двигателем не запрашивает продолжение работы двигателя для диагностических целей.
- Переключатель передач не находится в положении «Реверс» или «Ручной».
- Уровень заряда гибридного аккумулятора составляет более 20 процентов.
- Не превышаются предельные значения напряжения, температуры или мощности гибридного аккумулятора.
- Температура охлаждающей жидкости двигателя (температура охлаждающей жидкости) превышает допустимый предел.
- Не превышены предельные значения температуры электродвигателя-генератора привода.
- Температурные пределы модуля инвертора мощности электродвигателя-генератора привода не превышены.
- Отказов гибридной системы не существует.
Звуковой сигнал будет звучать, если дверь водителя открыта, находясь в Autostop, в качестве напоминания о том, что двигатель не находится в режиме OFF.
На дисплее тахометра индицируются режимы «двигатель выключен» и «АВТОСТОП».
- Когда стрелка тахометра показывает ВЫКЛЮЧЕНО, двигатель не работает и будет оставаться Выключенным до тех пор, пока ключ зажигания не будет помещен в положение Коленчатый рычаг или не будет получен запрос на дистанционный запуск автомобиля от датчика бесключевого доступа.
- Когда стрелка тахометра указывает на AUTOSTOP, двигатель не работает, но может запустить Autostart в любое время без предварительного уведомления.
Автоначать
Двухрежимный гибридный автомобиль не требует работы двигателя внутреннего сгорания постоянно. После успешного запуска двигателя модуль управления гибридным силовым агрегатом может выключить двигатель (Autostop), когда это не требуется для текущих условий автомобиля. Двигатель будет оставаться выключенным в режиме Autostop до тех пор, пока условия транспортного средства не потребуют работы двигателя. Почти мгновенный запуск двигателя из режима Autostop называется Autostart. Некоторые из состояний транспортного средства, которые могут привести к выходу модуля управления гибридным силовым агрегатом из режима Autostop и Autostart двигателя, включают в себя:
- Состояние переключателя капота изменяется на «Открыто»
- Запрос блок управления двигателем
- Переключатель передач установлен в положение «Реверс» или «Вручную»
- Слишком низкий уровень заряда гибридной батареи
- Превышение предельных значений напряжения, температуры или мощности гибридной батареи
- Слишком низкая температура охлаждающей жидкости двигателя (температура охлаждающей жидкости)
- Превышены предельные значения температуры электродвигателя-генератора
- Превышены температурные пределы модуля инвертора питания электродвигателя-генератора
- Обнаружен отказ гибридной системы
- Превышена возможность электрического запуска и требуется работа двигателя
Электрический запуск/помощь
Узел трансмиссии содержит два узла электродвигателя-генератора привода 300 В. Эти мощные приводные мотор-генераторы мощностью 60 кВт способны двигать автомобиль, пока двигатель находится в режиме Autostop, или они могут помочь уже работающему двигателю. В зависимости от положения педали акселератора транспортное средство может приводиться в движение исключительно с помощью электродвигателей-генераторов со скоростью, превышающей 41 км/ч (26 миль/ч), прежде чем потребуется помощь двигателя. Двигатель будет Автозапуск, когда условия вождения требуют помощи двигателя. В условиях работы двигателя крутящий момент, обеспечиваемый приводными мотор-генераторами, дополняется выходным крутящим моментом двигателя.
Рекуперативное торможение
Когда транспортное средство движется накатом или тормозит, модуль управления гибридным силовым агрегатом может управлять приводными электродвигателями-генераторами в режиме электрической генерации. Работая как электрические генераторы, приводные мотор-генераторы оказывают нагрузку на трансмиссию, которая помогает замедлить автомобиль. Электрическая энергия, которую создают приводные электродвигатели-генераторы, передается модулем инвертора мощности приводного электродвигателя-генератора к узлу батареи приводного электродвигателя-генератора (гибридные батареи). Постоянная связь между модулем управления гибридным силовым агрегатом и электронным модулем управления тормозами (EBCM) позволяет смешивать силу рекуперативного торможения с силой гидравлического торможения.
Улучшения в работе двигателя
Хотя они не являются уникальными для двухрежимного гибридного транспортного средства, следующие режимы работы выигрывают от расширенных рабочих диапазонов. Расширенный рабочий диапазон возможен потому, что приводные электродвигатели-генераторы могут использоваться для сглаживания возмущений трансмиссии, которые были бы нежелательны без вмешательства приводного электродвигателя-генератора.
Режим сброса
Когда водитель отпускает педаль акселератора, поток воздуха в двигатель уменьшается. ЕСМ отслеживает соответствующие изменения в положение дроссельной заслонки, абсолютное давление во впускном коллекторе и массовый расход воздуха. МУД полностью перекрывает подачу топлива, если замедление происходит очень быстро или в течение длительных периодов времени, например, в течение длительного времени при закрытой дроссельной заслонке. Топливо выключается для предотвращения повреждения каталитических нейтрализаторов. Этот режим активируется быстрее и на более длительный срок в двухрежимном гибридном автомобиле.
Деактивация цилиндра (активное управление топливом)
Для обеспечения максимальной экономии топлива в условиях движения с небольшой нагрузкой модуль управления двигателем (МУД) подает команду на включение системы отключения цилиндров для отключения цилиндров 1 и 7 двигателя на левом берегу и цилиндров 4 и 6 на правом берегу, переключаясь в режим V4. Двигатель будет работать на 8 цилиндрах, или режиме V8, во время запуска двигателя, работы двигателя на холостом ходу и применения дроссельной заслонки от средней до тяжелой. Этот режим активируется быстрее и на более длительный срок в двухрежимном гибридном автомобиле.
Примечание