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FORMACIÓN VEHÍCULOS HÍBRIDOS
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Autor: Francisco
Barbadillo Divassón
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DESCRIPCION

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● El nuevo Prius opera bajo el
THS-II (Toyota Hybrid System-II – Sistema Híbrido
Toyota-II), que se basa en los componentes básicos del THS (Toyota Hybrid System – Sistema Híbrido Toyota) del Prius anterior. Para mejorar todavía más su eficiente
rendimiento, se han optimizado los controles para el motor de gasolina, MG1
(Motor Generador No. 1 – generador
del motor eléctrico Nº 1), MG2 (Motor Generador No.2 – generador del
motor eléctrico Nº 2), y la batería.
● En este modelo, la capacidad de la batería HV se ha ajustado
a la tensión nominal de 201,6 V CC, se ha reducido el número de células, y
se ha logrado reforzar la tensión hasta la máxima de 500 V CC en el
interior del inversor.
La corriente continua reforzada se convierta a corriente alterna
dentro del inversor para poder impulsar los MG1 y MG2. Como resultado, se
ha conseguido reducir el tamaño y el peso y se ha podido obtener alta
potencia.
● Se ha
adoptado una nueva función que permite que el vehículo corra sólo con MG2
presionando manualmente el selector del modo EV, situado en el tablero de
instrumentos.
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SISTEMAS VEHÍCULOS
HÍBRIDOS
ANTICONTAMINACION
- Introducción
- Por que contaminan los automóviles
- Alternativa de futuro en el transporte urbano
- Opiniones entorno a los vehículos eléctricos
TOYOTA
HYBRID SYNERGY DRIVE
- Componentes de un sistema hibrido
- El motor térmico 1NZ – FXE
- Descripción
- Distribución de válvulas
- Diferencias con respecto al Prius
anterior
- Sistema de control del motor
- Configuración de gestión del motor
- Diagrama del sistema
- Comunicación con otros equipos
- Comunicación entre unidades
- Sistema de control del motor ECM
- Sistema de encendido
- Comunicaciones MPX
- Diagrama del sistema de control del motor
- Disposición de los componentes principales
- El conjunto del convertidor/inversor
TOYOTA
PRIUS THS-II
- Descripción
- Principales diferencias
- Características del THS-II
- Sistema de alimentación de alta tensión
- Transeje híbrido
- Sistema sin embrague
- Operación básica
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- Freno regenerativo
- Diagrama del sistema
- Operación del sistema
- Estado de READY encendido
- Desaceleración en el margen “B”
- Construcción de los componentes principales
- Diagrama del sistema
- Motor de imán permanente
- Sensor de velocidad/separador
- Conjunto del inversor
- Diagrama del sistema
- Convertidor de elevación de tensión
- Convertidor de CC/CC
- Inversor del A/C
- Desmontaje del inversor convertidor
- Sistema de enfriamiento inversores
- Batería HV
- Cable de alimentación
- Sistema de control del THS-II
- Construcción
- Control de la ECU de HV
- Diagrama del sistema
- Control de monitorización del sistema
- Operación
- Control del SMR (System Main Relay)
- Control de la ECU del motor de gasolina
- Control del inversor
- Control de la ECU de antipatinaje
- Control de la ECU de la batería
- Mnitorización de la batería HV
- Control durante una colisión
- Indicador y luz de aviso
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BATERIA
HV
- Sistemas de almacenamiento
- Descripción del sistema
- Batería HV
- Función de los principales componentes
- Diagrama del sistema ECU batería
- Diagrama del sistema híbrido THS-II
- Ubicación unidades
- Despiece de batería HV
- Componentes batería HV
CONJUNTO
TRANSEJE
- Componentes de la transmisión
- El generador eléctrico de 500V
- El motor eléctrico de 500V
- El engranaje de reparto de potencia
- Transeje híbrido
- Unidad del transeje
- Unidad de reducción
- Sistema de control de cambios
- Diagrama del sistema
- Función de los componentes principales
- Conjunto de cambios de la transmisión
- Sensor de la posición de cambios
- Actuador del control de cambios
- Control del motor
- Terminales de la ECU HV
- Terminales de la ECM
- Códigos de averías
- Modo de comprobación del motor
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Tipología
Actualmente existen dos líneas de
desarrollo, los vehículos eléctricos (EV) propiamente tal, y los vehículos híbridos
eléctricos (HEV). El principio de funcionamiento de los EV se caracteriza
por su sencillez, y es prácticamente el mismo que en sus comienzos. Este
consiste en una fuente primaria de energía, baterías (Plomo Acido, Zinc
Aire, Níquel Metal Hidruro, Litio Ión, de Sodio, etc) o celda de combustible, y un elemento rotatorio
motriz: motor de inducción, Brushless DC, etc. Se
ha agregado un conversor DC-AC (inversor) para la transformación de la
energía proveniente de la fuente y el control de velocidad del vehículo. En
la figura se ilustra la dirección de los flujos de energía dentro de un EV.
Ventajas vehículo HEV
Las ventajas que poseen los HEV
sobre los automóviles convencionales se resumen en:
1.
Capacidad de frenado
regenerativo, permitiendo la recuperación de energía de cada frenada y
ayudando a minimizar las pérdidas.
2.
El motor de
combustión puede ser dimensionado para entregar la potencia media, lo cual
reduce significativamente su peso.
3.
Aumento en la
eficiencia de consumo de combustible.
4.
Las emisiones son
reducidas notablemente.
5.
La utilización de
materiales especiales ayudan a disminuir el peso total del vehículo.
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Estructura en vehículos híbridos
COMPONENTES DE UN SISTEMA HÍBRIDO

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SISTEMA
HSD
•Componentes
principales:
-Motor.
-Transeje
híbrido: Motor eléctrico, Generador, Tren epicicloidal y diferencial.
-Conjunto
Inversor.
-Batería
Alto Voltaje.
-Cablerías
Alta Tensión.
-Batería
12V.
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NUEVO SISTEMA HSD
-Motor
-Transeje del vehículo híbrido
-Tren epicicloidal de reparto de potencia
-Tren epicicloidal de reducción de
velocidad del motor
-Conjunto inversor
-Batería
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Motor 1.5
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Motor 1.8
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Motor
de gasolina: 1.5 1NZ-FXE
•Motor de gasolina de 1,5-litros, 16 válvulas
DOHC, VVT-I, ciclo Atkinson (puesta
a punto especial VVT-i con relación de compresión alta) con una potencia de
77,5 CV a 5000 rpm, y un par máximo de 115 Nm a 4000rpm
•Rendimiento
térmico alto
•Desarrollado
especialmente para el sistema híbrido
•Homologación europea Paso IV
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Motor
de gasolina: 1.8 2ZR-FXE
Primer motor sin
correa de accesorios
—Bomba agua y Compresor
aire acondicionado eléctricos
—Dirección asistida
eléctrica, sin alternador ni motor de arranque
Intercambiador de
calor en el escape
—Menor tiempo de
calentamiento, mejorando calefacción y emisiones
Construido para
reducir consumo combustible
—Rediseño cámaras
combustión, cigüeñal desplazado, tren de válvulas con rodamientos y taqués
hidráulicos, nuevos segmentos menor fricción, chorro aceite pistones, etc.
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Transeje Híbrido
1
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MG2
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2
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Bomba de aceite mecánica
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3
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Engranaje transmisor final
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4
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Engranaje impulsado intermedio
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5
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Tren epicicloidal de reparto de potencia
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6
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Amortiguador del transeje
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7
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MG1
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8
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Engranaje impulsado final
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9
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Tren de engranajes diferencial
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Generador
MG1:
GENERADOR ELECTRICO DE 500 V
● Carga la
batería de alto voltaje HV, en cuanto su nivel de carga disminuye por
debajo de un nivel determinado.
● Alimenta de
corriente al motor eléctrico.
● Arranca el motor
térmico (lo voltea como un motor de arranque).
● Como el
sistema electrónico regula la cantidad de potencia eléctrica generada
(rpm), puede controlar la desmu
ltiplicación de la
transmisión, dado que el generador está unido al PSD.
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•Motor
eléctrico MG2:
MOTOR
ELECTRICO DE 500V
● Mueve físicamente el vehículo.
● Lleva a cabo el frenado regenerativo, funcionando entonces
como generador.
● Aporta 50 kW al sistema. Se trata de la mayor potencia
eléctrica por unidad de peso o de volumen del mundo.
● Puede lanzar al PRIUS de forma eléctrica hasta 50 km/h, o ayudar al
térmico para alcanzar 100
km/h en 10,9 segundos.
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Tren de engranajes
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Vista tren engranajes
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Situación Convertidor
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Vista
Convertidor/Inversor
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MOTORES

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Nuevos motores
En los nuevos modelos fabricados a partir
del año 2009 han sido cambiados según ilustra la imagen, estos motores.
Se consigue una reducción de peso
(aproximadamente en un 33%) y la potencia máxima del motor (MG2) se aumenta
de 50Kw a 60Kw.
Motor mas compacto, diseño de peso más
ligero mediante el arrollamiento centralizado de las bobinas.
La velocidad de rotación del motor se
aumentó considerablemente, mejorando el rendimiento de la potencia.
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BATERIA HIBRIDA (HV)
● Colocada en el maletero, bajo el piso,
detrás del asiento trasero.
● Permite aún 408 l de capacidad de
maletero.
● Tiene un peso de 39 Kgs.

CONJUNTO BATERIA
● 1) Batería
● 2) Electrónica de control batería.
● 3) Entrada aire para refrigeración.
CONTROL ELECTRONICO DE LA BATERIA
● Situado junto a las células de la
batería.
● Electrónica para el control de carga, estado y temperatura.
● Diagnosis integrada en la propia
centralita.
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CONJUNTO DE BATERÍA CON
PROTECTOR
Vista
del desconectador de la batería.
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DETALLES DESCONECTADOR DE BATERÍA
● A) Batería activada.
●B) Inicio de desconexión.
● C) Batería desconectada.
 CIRCUITO
DE REFRIGERACIÓN
● 1) Filtro y entrada de aire.
● 2) Compresor.
● 3) Entrada de aire a batería.
● 4) Salida aire de refrigeración.
● 5) Conductos refrigeración.

DETALLE DE CONDUCTOS DE REFRIGERACIÓN DE CELDAS
● 1) Entrada forzada de aire.
● 2) Conductos de refrigeración de celdas.
CONJUNTO
DEL CONVERTIDOR / INVERSOR
● Convierte los 201,6 V DC que entrega la
batería HV en 201,6 V AC trifásica.
● Amplifica estos 201,6 V AC trifásica
hasta un máximo de 500 V AC trifásica para alimentar el motor y el generador
eléctrico del HSD (Boost).
● Convierte los 201,6 V DC en 201,6 V AC
para el funcionamiento del compresor eléctrico del aire acondicionado.
● Convierte los 201,6 V DC en 12V DC para
recargar la batería de 12V, dada la ausencia de alternador.
Bibliografía
En la confección de este documento se han
utilizado imágenes diversas de publicaciones técnicas de fabricantes de
automóviles. Estas publicaciones están extraídas de los manuales o
documentación de los fabricantes que suelen entregar en sus cursos de
formación técnica. (Toyota, Volkswagen, Volvo..….).
Esto es un resumen de las materias que se
imparten en el curso de formación de Vehículos Híbridos. Para consultas sobre
este curso pueden dirigirse a la siguiente dirección www.tecnomovil.com o enviar mail a tecnomovil@tecnomovil.com .
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Autor: Francisco Barbadillo Divassón
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