المواضيع:
- مقدمة
- تشغيل نظام الجهد العالي
- تشابك
- حماية ماس كهربائى
- مراقبة العزل الدائم
- التشخيص باستخدام مقياس الضخامة
مقدمة:
تم تجهيز نظام الجهد العالي في المركبات ذات المحرك الكهربائي أو الكهربائي بالكامل بوسائل حماية متعددة. لا يمكن تفعيل النظام إلا بعد استيفاء جميع متطلبات السلامة. في اللحظة التي يتم فيها اكتشاف خطأ، يتم إيقاف تشغيل نظام الجهد العالي على الفور. يمكن أن يحدث هذا في المواقف التالية:
- يتم تفكيك جزء من نظام الجهد العالي، ويتم تشغيل النظام.
- بسبب الاصطدام أو التلف الناتج عن الماء، قد يحدث قصر في الأجزاء الكهربائية أو الأسلاك مع بعضها البعض أو مع الأرض.
- لقد تضررت الأجزاء بسبب التحميل الزائد.
الصورة أدناه توضح المكونات التي تنتمي إلى نظام الأمان. يمكن رؤية جزء من بطارية الجهد العالي (1) باللون الأزرق، مع وجود قابس الخدمة البرتقالي (2) على اليسار. يوجد في المنتصف ثلاثة مرحلات (3 إلى 5)، يتم تشغيلها واحدًا تلو الآخر بواسطة وحدة التحكم الإلكترونية (6). أسفل بطارية الجهد العالي توجد وحدة التحكم الإلكترونية (7)، وهي متصلة بالمستهلكين (8)، مثل المحرك الكهربائي والتدفئة ومضخة تكييف الهواء ونظام التوجيه والشحن.
أسطورة:
1. بطارية الجهد العالي
2. قابس الخدمة مع المصهر
3. التتابع 1
4. التتابع 2
5. التتابع 3
6. وحدة نقدية أوروبية للبطارية ذات الجهد العالي
7. وحدة نقدية أوروبية لنظام الجهد العالي
8. مستهلكي الكهرباء
تشغيل نظام الجهد العالي:
يقوم السائق بتنشيط نظام الجهد العالي بالضغط على زر التشغيل. في اللحظة التي تظهر فيها رسالة "HV Ready" على شاشة العرض، يتم تنشيط نظام HV. قبل أن يتم تنشيط نظام الجهد العالي، يتم تشغيل المرحلات في حزمة بطارية الجهد العالي يتم التحكم فيها لتوصيل حزمة البطارية بالمستهلكين.
عند تشغيل نظام الجهد العالي، تتحكم وحدة التحكم الإلكترونية (6 في الشكل أدناه) في مرحلات الجهد العالي في الدائرة الإيجابية (المرحل 4) والدائرة الأرضية (المرحل 5). أولاً، يتم تشغيل الدائرة الحالية على الجانب الموجب عبر مقاومة. في الصورة أدناه نرى أن المرحل (4) يمرر التيار إلى المقاومة R1. تقوم المقاومة بتحديد التيار الذي يمر عبرها، وبالتالي الحد من تيار التدفق. وهذا يسمح بشحن المكثفات الموجودة في العاكس ببطء. في هذا الوقت يمكن للنظام إجراء فحص السلامة عند جهد أقل. بعد أن يصبح الجهد عبر المكثفات في العاكس مساويًا تقريبًا لجهد حزمة بطارية الجهد العالي، يتم إغلاق المرحل 3 وفتح المرحل 4، مع تطبيق الجهد الكامل على العاكس والمكونات الكهربائية الأخرى.
الانترلوك:
نظام التعشيق هو نظام الأمان الذي يوفر الحماية ضد التلامس الكهربائي عند وجود توصيلات مفتوحة. يوجد في كل مكون متصل ببطارية الجهد العالي جهة اتصال واحدة على الأقل يمكنها إيقاف تشغيل نظام الجهد العالي عند حدوث انقطاع. يمكن دمج جهات الاتصال هذه في الأسلاك أو دمجها في غلاف أحد المكونات كمفتاح.
في الصورة أدناه نرى النظام النشط: المرحلات 3 و 5 مغلقة، مما يعني أنه يتم نقل الجهد من بطارية الجهد العالي إلى المستهلكين. دائرة التعشيق ملونة باللون الأزرق من وحدة التحكم الإلكترونية في السيارة (7). يتم تطبيق الجهد على المقاوم R2 من وحدة التحكم الإلكترونية. يتم توجيه التعشيق عبر مستهلكات الكهرباء (8) كدائرة متوالية. يتم توصيل التعشيق بالأرض في حزمة البطارية. يوجد فرع بين المقاومة R2 في وحدة التحكم الإلكترونية (7) والخرج للمستهلكين حيث يتم قياس الجهد على التعشيق.
- التعشيق موافق: الجهد بعد المقاوم R2 هو 0 فولت؛
- انقطاع التعشيق: لا يتم استهلاك الجهد في المقاوم R2 ويكون (حسب جهد المصدر) 5 أو 12 أو 24 فولت.
تتم مراقبة الجهد بعد المقاوم R2 باستمرار أثناء التشغيل، ولكن أيضًا أثناء القيادة.
كما يؤدي تفكيك قابس الخدمة (2) أو أي من المكونات الكهربائية (8) إلى كسر دائرة التعشيق. يمكن رؤية هذا الوضع في الصورة اليمنى أعلاه، حيث تحول قابس الخدمة. كل من المصهر الموجود بين وحدات البطارية ودائرة التعشيق مفتوح. نظرًا لأن التعشيق لم يعد متصلاً بأرض السيارة، فإن الجهد بعد المقاوم R2 يرتفع إلى قيمة جهد المصدر. تتحكم وحدة التحكم الإلكترونية في السيارة (7) مباشرة في وحدة التحكم الإلكترونية في البطارية (6)، بحيث لا يتم تنشيط المرحلات 3 و4 و5. يتم بعد ذلك إيقاف تشغيل نظام الجهد العالي.
في الصورة نرى قابس الخدمة البرتقالي مع نقاط الاتصال الكبيرة في المنتصف لتوصيل الكابلات الموجبة والسالبة للبطارية ذات الجهد العالي، وعلى اليسار وصلة قابس أصغر ذات طرفين. هذان هما دبوسا التعشيق. نجد أيضًا هذه التوصيلات على مقابس مكونات الجهد العالي.
حماية ماس كهربائى:
يجب حماية نظام الجهد العالي من التيارات الزائدة، والتي يمكن أن تنتج عن ماس كهربائي في الأسلاك أو في المكونات الكهربائية. بدون حماية، يمكن أن يؤدي ذلك إلى حدوث وميض قوسي، أو ذوبان الأنابيب، أو حتى نشوب حريق. تم تصميم المصهر لحماية النظام من هذه المخاطر. قد يكون المصهر موجودًا في قابس الخدمة، ولكن أيضًا في مكان آخر في مجموعة البطارية. يمكن أيضًا تجهيز المركبات بصمامات متعددة، كل منها مصمم لحماية دائرة معينة.
بالإضافة إلى حقيقة أن المصهر يحمي النظام من التيارات الزائدة، فإن مستشعر التيار الموجود في الكابل الموجب أو السالب للبطارية ذات الجهد العالي ينقل التيار إلى وحدة التحكم الإلكترونية. تتخذ وحدة التحكم الإلكترونية قرارًا بإيقاف تشغيل المرحلات عند وجود حمل زائد.
مراقبة العزل الدائم:
لا تتلامس الجوانب الإيجابية والسلبية للبطارية ذات الجهد العالي مع بعضها البعض أو مع البيئة. توجد عدة طبقات من العزل حول الجانب الإيجابي (من البطارية + إلى + للعاكس) مع وجود غلاف مجدول بينهما. لكن الجانب السالب معزول أيضًا ولا يتلامس مع هيكل السيارة أو غلاف المكونات. من ناحية أخرى، يتم توصيل جسم السيارة نفسها بالبطارية السلبية الموجودة على متن السيارة (12 فولت في سيارات الركاب). هذا ليس هو الحال في الجزء عالي الجهد. يمكن أن تكون أسباب الخلل:
- بعد الاصطدام، قد يحدث تلف في الأسلاك، مما يتسبب في تلامس الأسلاك النحاسية الموجبة والسالبة مع بعضها البعض أو ملامسة جسم السيارة؛
- بسبب الحمل الزائد - وبالتالي ارتفاع درجة الحرارة - فشل (ذاب) العزل في المكون الكهربائي، مما يسمح بالاتصال بالبيئة؛
- أو وجود سائل موصل لأن السيارة كانت في الماء، وقد حدث ماس كهربائي بين الموجب والسالب بسبب تسرب سائل التبريد في مجموعة البطاريات ذات الجهد العالي، كما يمكن أن يؤدي تسرب غاز التبريد في مضخة تكييف الهواء الكهربائية إلى حدوث التوصيل.
في المكونات الكهربائية، يمكن أن يؤدي العزل السيئ إلى حدوث اتصال بين الكابلات الإيجابية أو السلبية من بطارية الجهد العالي والمبيت. نظرًا لأن الغلاف يتم تركيبه عادةً على جسم السيارة، فقد ينشأ تيار إذا كانت الحماية ضعيفة في حالة سوء العزل. عندما يتم توصيل البطارية ذات الجهد العالي بجسم السيارة عبر الهيكل نتيجة لفشل العزل، يوجد جهد عالي يصل إلى مئات الفولتات على هيكل السيارة. ومع ذلك، نظرًا لعدم وجود طريقة لتوصيل البطارية ذات الجهد العالي بالسالب، فلن يحدث شيء لأنه لن يتدفق أي تيار. لن تسوء الأمور إلا إذا كان هناك فشل متعدد في العزل، حيث يتلامس كل من البطارية ذات الجهد العالي والموجب والسالب مع هيكل السيارة.
في الصور الثلاث أدناه نرى حزمة بطارية الجهد العالي (1) مع الكابلات الموجبة والسالبة، مع وجود جسم السيارة في الأسفل (2) ومستهلكين للكهرباء (3 و 4) بينهما.
- عزل ضعيف للجانب الإيجابي للمكون: إذا كان هناك عزل ضعيف بين الزائد والمبيت لدى المستهلك (على سبيل المثال سخان كهربائي)، فسوف يصبح السكن حيًا. نظرًا لعدم وجود اتصال بالسالب للبطارية ذات الجهد العالي، لا يتدفق التيار؛
- ضعف العزل ناقص: مرة أخرى سيكون هناك جهد (صغير) على هيكل السيارة، ولكن لن يتدفق أي تيار؛
- ضعف العزل في كل من الموجب والسالب: في هذه الحالة يوجد ماس كهربائي بين الموجب والسالب للبطارية ذات الجهد العالي. يصبح هيكل السيارة همزة الوصل بين الإيجابية والسلبية. سيزداد التيار بسرعة حتى ينفجر المصهر الموجود في قابس الخدمة و/أو البطارية ذات الجهد العالي لحماية النظام.
لأنه مع ضعف العزل في الموجب أو الناقص لا توجد دائرة مغلقة بعد، فلن يذوب المصهر الموجود في قابس الخدمة. تكتشف مراقبة العزل الدائم في السيارات الكهربائية مثل هذا النقل للتيار، وتحذر السائق برسالة خطأ. في حالة وجود خطأ في العزل، تظل السيارة قادرة على العمل، ما لم تقم الشركة المصنعة بتعطيلها عبر البرنامج.
يشير الرقم 5 في الشكل أدناه إلى المكون الذي تتم فيه مراقبة العزل الدائم. في الواقع، هذا الجزء الكهربائي هو بالطبع أكثر تعقيدًا.
يشير الرقم 6 إلى مقاومة القياس التي يتم قياس انخفاض الجهد عليها على التوازي.
الصورتان أدناه توضحان الحالات التي يكون فيها العزل ضعيفًا في الزائد (يسار) وفي السالب (يمين). نظرًا لأن التيار يتدفق عبر مقاومة القياس، يتم استهلاك الجهد في دائرة المقاومة. إن انخفاض الجهد عبر مقاومة القياس هو مقياس لكمية التيار المتدفق عبر المقاومات.
بمجرد أن تكتشف وحدة التحكم الإلكترونية أي خلل من خلال مراقبة العزل الدائمة، تقوم بتخزين رمز خطأ. الأوصاف المحتملة لرموز P (مثل P1AF0 وP1AF4) يمكن أن تكون: "فقدان عزل نظام جهد البطارية" أو "عطل في دائرة عزل جهد البطارية". عندما تدخل مركبة إلى الورشة وهي تعاني من خلل في العزل، يستطيع الميكانيكي قياس مقاومات العزل بعد استخدام معدات التشخيص، أو يدويًا باستخدام جهاز قياس الضغط، للتحقق مما إذا كان هناك تسرب عازل في مكان ما.
التشخيص باستخدام مقياس الضخامة:
شرح القسم السابق مفهوم "مقاومة العزل" وبين كيفية استخدام السيارة لمراقبة العزل الدائم للتحقق مما إذا كان هناك تسرب من التوصيلات الموجبة أو السلبية من بطارية الجهد العالي إلى جسم السيارة. في هذا القسم، سنناقش هذا الأمر بمزيد من التفاصيل ونصف كيف يمكنك، كفني، اكتشاف موقع الخلل باستخدام مقياس ميغاأومتر. وبطبيعة الحال، باعتبارك فنيًا، يجب أن تكون معتمدًا للعمل على أنظمة الجهد العالي. يمكن للبرنامج الموجود في جهاز الاختبار التشخيصي إجراء اختبار العزل لعلامات تجارية معينة، على سبيل المثال للمكونات التي تظهر خطأ في العزل فقط بعد تشغيلها، مثل التدفئة الكهربائية أو تكييف الهواء الكهربائي.
وفي حالات أخرى يمكننا قياس مقاومة العزل باستخدام مقياس ميغا أومتر. لا يمكن قياس مقاومة العزل بمقياس متعدد عادي، لأن المقاومة الداخلية للمقياس المتعدد يمكن أن تصل إلى 10 مليون أوم. المقاومة الداخلية عالية جدًا بحيث لا يمكن قياس قيم المقاومة العالية. يعتبر مقياس Megohmmeter مناسبًا لهذا الغرض ويخرج جهدًا يتراوح من 50 إلى 1000 فولت لمحاكاة حالة التشغيل. يضمن هذا الجهد العالي أن التيار المنبعث يجد طريقه عبر قلب النحاس إلى العزل، حتى من خلال أصغر تلف في العزل. للقياس باستخدام مقياس ميغا أوهمتر، اضبط جهاز القياس على نفس جهد البطارية ذات الجهد العالي، أو أعلى بخطوة واحدة. بعد توصيل كابلات القياس وضبط العداد بشكل صحيح، نضغط على زر "اختبار العزل" البرتقالي. يتم تطبيق الجهد المحدد (في الصورة: 1000 فولت) على كابلات القياس وبالتالي على المكون، ثم نقرأ القيمة الأومية من الشاشة.
- لا بأس بمقاومة العزل التي تزيد عن 550 ميجا أوم (ميجا أوم، وهو ما يعني 550 مليون أوم). هذا هو الحد الأقصى لنطاق القياس.
- قد تشير القيمة الأقل من 550 ميجا أوم إلى وجود تسرب في العزل، ولكن ليس من الضروري أن يكون هذا هو الحال؛
- وفقًا للجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) ومعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE)، يجب أن تكون مقاومة عزل السيارة الكهربائية 500 أوم لكل فولت على الأقل. عند الجهد العالي الاسمي 400 فولت، يجب أن تكون المقاومة (500 Ω * 400 فولت) = 200.000 Ω.
- غالبًا ما يضع المصنعون معايير أعلى للجودة والسلامة، مما يؤدي إلى ارتفاع الحد الأدنى من مقاومة العزل. ولهذا السبب، يجب دائمًا الالتزام بتعليمات المصنع عند إجراء التشخيص.
تعليمات الشركة المصنعة هي الرائدة دائمًا.
تصف مواصفات المصنع الخطوات وأنظمة السلامة والحد الأدنى من مقاومات العزل.
في الصورة التالية نرى لقطة شاشة من دليل تويوتا. يتم عرض الحد الأدنى لمقاومات عزل الكابلات للمحرك الكهربائي للطراز ذي الصلة.
يجب ضبط مقياس الضخامة على 500 فولت ويجب أن يكون الحد الأدنى لمقاومة الأسلاك (الأشعة فوق البنفسجية والواط) للمحرك الكهربائي مقارنة بالجسم 100 ميجا أوم أو أكثر.
قد تختلف مقاومات العزل، على سبيل المثال، لضاغط تكييف الهواء الكهربائي وعنصر التسخين. عند قياس المكونات الأخرى، راجع هذا الجزء من بيانات المصنع.
1. قياس العزل على الجانب السلبي (لا يوجد خطأ):
مع فصل القابس، نقوم أيضًا بقياس الجانب السلبي مقارنة بكتلة السيارة. يوضح الشكلان 1 و2 كيف يبدو هذا القياس في شكل تخطيطي وفي الواقع. وينتج عن القياس مقاومة عزل أكبر من 550 ميجا أوم، مما يشير إلى أن العزل في حالة جيدة.
2. قياس العزل على الجانب الزائد (لا يوجد خطأ):
بعد فصل القابس، مثلاً عن العاكس، نقوم بتوصيل مسبار القياس الأحمر إلى الدبوس الموجود في القابس المفكك (الآن في الجانب الإيجابي) ومسبار القياس الأسود إلى نقطة أرضية متصلة بجسم السيارة. يعيد الشكل 1 عرض الرسم التخطيطي من القسم السابق، مع ترقيم بطارية الجهد العالي (1)، وكتلة السيارة (2)، واثنين من المستهلكين (3 و4). تم توصيل جهاز Megohmmeter وتم الضغط على زر "اختبار العزل" البرتقالي لقياس مقاومة العزل بالجهد المرسل البالغ 500 فولت. وهذا يصل إلى 133 ميجا أوم. مقاومة العزل أقل مما كانت عليه في القياس السابق. ينبغي الرجوع إلى تعليمات الشركة المصنعة. نحن نلتزم بالحد الأدنى لمقاومة العزل وهو 100 متر مكعب المحدد من قبل الشركة المصنعة. مقاومة العزل على ما يرام.
3. قياس العزل على الجانب الزائد (الخطأ):
أثناء القياس على نفس التوصيلات قمنا بقياس مقاومة العزل بمقدار 65 ميجا أوم. على الرغم من أن قيمة المقاومة أعلى من الحد الأدنى 500 أوم لكل فولت الذي حددته اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) ومعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (انظر الفقرة السابقة)، فقد تم رفض الأسلاك و/أو المكون لأن الشركة المصنعة قد حددت الحد الأدنى لقيمة المقاومة البالغة 100 ميجا أوم. قد لا يتم إصلاح توصيلات الأسلاك و/أو القابس، ولكن يجب استبدالها بالكامل.
4. قياس العزل على الجانب الزائد (الخطأ):
عندما يتم قياس قيمة العزل بمقدار 0 MΩ، يكون هناك اتصال مباشر (أي ماس كهربائى) بين سلك الجهد العالي والمبيت. قد لا يتم إصلاح توصيلات الأسلاك و/أو القابس، ولكن يجب استبدالها بالكامل.
في حالة وجود خلل في العزل، يمكن فصل قوابس المستهلكين الآخرين واحدًا تلو الآخر لقياس القابس، كما هو موضح في النص والصور أعلاه.
الصفحة ذات الصلة:
