Предмети:
- въведение
- Включване на системата ВН
- блокировка
- Защита от късо съединение
- Постоянно наблюдение на изолацията
- Диагностика с мегаомметър
Предговор:
Системата HV в превозни средства с електрифицирано или напълно електрическо задвижване е оборудвана с множество защити. Системата не може да бъде активирана, докато не бъдат изпълнени всички изисквания за безопасност. В момента, в който се открие грешка, HV системата се изключва незабавно. Това може да се случи в следните ситуации:
- Част от ВН системата се демонтира и системата се включва.
- Поради сблъсък или повреда от вода, електрически части или кабели се късо съединение помежду си или със земята.
- Частите са повредени поради претоварване.
Изображението по-долу показва компонентите, които принадлежат към системата за сигурност. Част от HV батерията (1) може да се види в синьо, с оранжев сервизен щепсел (2) отляво. В средата има три релета (3 до 5), които се включват едно по едно от ECU (6). Под HV батерията е ECU (7), което е свързано с консуматорите (8), като електродвигател, отопление, климатична помпа, сервоуправление и система за зареждане.
Легенда:
1. HV батерия
2. Сервизен щепсел с предпазител
3. Реле 1
4. Реле 2
5. Реле 3
6. ECU на HV батерия
7. ECU на HV система
8. Електрически консуматори
Включване на системата HV:
Водачът активира HV системата чрез натискане на бутона за стартиране. В момента, в който съобщението “HV ready” се появи на дисплея, системата HV е активирана. Преди системата HV да е активна, релетата в HV батерия управлявани за свързване на акумулаторния пакет към консуматорите.
Когато HV системата е включена, ECU (6 на фигурата по-долу) управлява HV релетата в положителната верига (реле 4) и заземителната верига (реле 5). Първо, токовата верига от плюсовата страна се включва чрез резистор. На изображението по-долу виждаме, че релето (4) предава тока към резистора R1. Резисторът ограничава тока, преминаващ през него, като по този начин ограничава пусковия ток. Това позволява на кондензаторите в инвертора да се зареждат бавно. По това време системата може да извърши проверка за безопасност при по-ниско напрежение. След като напрежението на кондензаторите в инвертора е приблизително равно на напрежението на HV батерията, реле 3 се затваря и реле 4 се отваря, прилагайки пълно напрежение към инвертора и другите електрически компоненти.
Заключване:
Блокиращата система е системата за сигурност, която осигурява защита срещу електрически контакт, когато има отворени връзки. Във всеки компонент, свързан към ВН батерията, има поне един контакт, който може да изключи ВН системата, когато възникне прекъсване. Тези контакти могат да бъдат интегрирани в окабеляването или включени в корпуса на компонент като превключвател.
На изображението долу вляво виждаме активната система: релета 3 и 5 са затворени, което означава, че напрежението от ВН акумулатора се предава към консуматорите. Блокиращата верига е оцветена в синьо от ECU на автомобила (7). Към резистор R2 се прилага напрежение от ECU. Блокировката е прекарана през електрическите консуматори (8) като последователна верига. Блокировката е свързана към земята в батерията. Има разклонение между резистор R2 в ECU (7) и изхода към консуматорите, където се измерва напрежението на блокировката.
- Блокировката е ОК: напрежението след резистор R2 е 0 волта;
- Блокировката е прекъсната: напрежението не се консумира в резистора R2 и е (в зависимост от захранващото напрежение) 5, 12 или 24 волта.
Напрежението след резистор R2 се следи постоянно по време на включване, но и по време на движение.
Демонтирането на сервизния щепсел (2) или някой от електрическите компоненти (8) също прекъсва веригата на блокиране. Тази ситуация може да се види на дясното изображение по-горе, където сервизният щепсел е изместен. Както предпазителят между модулите на батерията, така и веригата за блокиране са отворени. Тъй като блокировката вече не е свързана към масата на превозното средство, напрежението след резистора R2 се повишава до стойността на захранващото напрежение. ECU на автомобила (7) директно управлява ECU на акумулатора (6), така че релета 3, 4 и 5 вече не са активирани. След това HV системата се изключва.
На изображението виждаме оранжевия сервизен щепсел с големите контакти в средата за свързване на положителните и отрицателните кабели на високоволтовата батерия, а отляво по-малка щепселна връзка с два щифта. Това са двата щифта на блокировката. Ние също намираме тези връзки на щепсели на HV компоненти.
Защита от късо съединение:
HV системата трябва да бъде защитена срещу прекомерни токове, които могат да бъдат причинени от късо съединение в окабеляването или в електрическите компоненти. Без защита това може да доведе до пламване на дъга, топене на тръби или дори пожар. Предпазител е предназначен да предпазва системата от тези опасности. Предпазителят може да се намира в сервизния щепсел, но също и на друго място в батерията. Превозните средства също могат да бъдат оборудвани с множество предпазители, всеки от които е проектиран да защитава определена верига.
В допълнение към факта, че предпазителят предпазва системата от прекомерни токове, токовият сензор в положителния или отрицателния кабел на HV акумулатора предава тока към ECU. ECU взема решение за изключване на релетата, когато има претоварване.
Постоянно наблюдение на изолацията:
Положителните и отрицателните страни на ВН батерията не влизат в контакт нито една с друга, нито с околната среда. Има няколко слоя изолация около плюсовата страна (от + батерията до + на инвертора) с плетена обвивка между тях. Но минусовата страна също е изолирана и не влиза в контакт с каросерията или корпуса на компонентите. Корпусът на самото превозно средство, от друга страна, е свързан към минуса на бордовия акумулатор (12 волта в леките автомобили). В частта ВН това не е така. Причините за неизправност могат да бъдат:
- След сблъсък може да е настъпила повреда на окабеляването, причинявайки контакт на медта на положителния и отрицателния проводник един с друг или докосване на каросерията на превозното средство;
- поради претоварване - и следователно прегряване - изолацията в електрически компонент е повредена (разтопена), което позволява контакт с околната среда;
- Или има проводяща течност, защото превозното средство е било във водата, възникнало е късо съединение между плюса и минуса поради изтичане на охлаждаща течност в пакета батерии HV Изтичането на хладилен агент в електрическата помпа на климатика също може да причини проводимост.
В електрическите компоненти лошата изолация може да причини връзка между положителните или отрицателните кабели от HV батерията и корпуса. Тъй като корпусът обикновено се монтира върху каросерията на превозното средство, може да възникне ток, ако защитата е лоша в случай на лоша изолация. Когато плюсът на HV акумулатора е свързан към каросерията на превозното средство чрез корпуса в резултат на повреда в изолацията, върху каросерията има високо напрежение от стотици волта. Тъй като обаче няма начин да се свърже с минуса на ВН батерията, нищо няма да се случи, защото няма да тече ток. Нещата ще се объркат само ако има множество повреди в изолацията, където и плюсът, и минусът на HV батерията влизат в контакт с каросерията.
На трите изображения по-долу виждаме HV батерия (1) с положителни и отрицателни кабели, с каросерията на превозното средство отдолу (2) и два електрически консуматора (3 и 4) между тях.
- лоша изолация на плюса на компонента: ако има лоша изолация между плюса и корпуса на консуматор (например електрически нагревател), корпусът ще влезе под напрежение. Тъй като няма връзка с отрицателния полюс на HV батерията, не протича ток;
- лоша изолация минус: отново ще има (малко) напрежение върху каросерията, но няма да тече ток;
- лоша изолация както на плюса, така и на минуса: в тази ситуация има късо съединение между плюса и минуса на ВН батерията. Каросерията се превръща във връзката между положително и отрицателно. Токът ще нараства бързо, докато предпазителят в сервизния щепсел и/или HV батерията изгори, за да защити системата.
Тъй като при лоша изолация в плюс или минус все още няма затворена верига, предпазителят в сервизния щепсел няма да се стопи. Постоянният мониторинг на изолацията в електрически превозни средства открива такова прехвърляне на ток, като предупреждава водача със съобщение за грешка. При повреда в изолацията автомобилът все още може да функционира, освен ако производителят не го е деактивирал чрез софтуер.
Номер 5 на фигурата по-долу показва компонента, при който се извършва постоянно наблюдение на изолацията. В действителност тази електрическа част, разбира се, е по-сложна.
Номер 6 показва измервателния резистор, върху който паралелно се измерва спадът на напрежението.
Двете изображения по-долу показват ситуациите, при които има лоша изолация в плюса (вляво) и в минуса (вдясно). Тъй като токът протича през измервателния резистор, напрежението се консумира в съпротивителната верига. Спадът на напрежението през измервателния резистор е мярка за количеството ток, протичащ през резисторите.
Веднага след като ECU открие аномалия с постоянен мониторинг на изолацията, той съхранява код за грешка. Възможните описания на P кодовете (като P1AF0 и P1AF4) могат да бъдат: „загубена изолация на системата за напрежение на батерията“ или „неизправност във веригата за изолация на напрежението на батерията“. Когато превозно средство влезе в сервиза с повреда в изолацията, механикът може да измери съпротивлението на изолацията след използване на диагностичното оборудване или ръчно с мегаомметър, за да провери дали някъде има изтичане на изолация.
Диагностика с мегаомметър:
Предишният раздел обясни концепцията за „изолационно съпротивление“ и показа как превозното средство използва постоянното наблюдение на изолацията, за да провери дали има теч от положителните или отрицателните връзки от HV акумулатора към каросерията на превозното средство. В този раздел ще обсъдим това по-подробно и ще опишем как вие, като техник, можете да откриете местоположението на повредата с мегаомметър. Естествено, като техник трябва да сте сертифицирани да работите с HV системи. Софтуерът в диагностичния тестер може сам да извърши тест за изолация за определени марки, например за компоненти, които показват повреда в изолацията само след включване, като електрическо отопление или електрическа климатизация.
В други случаи можем да измерим съпротивлението на изолацията с мегаомметър. Не е възможно да се измери съпротивлението на изолацията с нормален мултицет, тъй като вътрешното съпротивление на мултиметъра може да бъде до 10 милиона ома. Вътрешното съпротивление е твърде високо за измерване на високи стойности на съпротивление. Мегаомметърът е подходящ за това и извежда напрежение от 50 до 1000 волта, за да симулира работната ситуация. Това високо напрежение гарантира, че излъчваният ток намира своя път през медната сърцевина към изолацията, дори и през най-малката повреда в изолацията. За да измервате с мегаомметъра, настройте измервателния уред на същото напрежение като това на високоволтовата батерия или една стъпка по-високо. След като свържете измервателните кабели и правилно настроите измервателния уред, кликваме върху оранжевия бутон „тест на изолацията“. Зададеното напрежение (на изображението: 1000 волта) се прилага към измервателните кабели и следователно към компонента, след което отчитаме омичната стойност от дисплея.
- Изолационно съпротивление, по-голямо от 550 MΩ (мегаома, което означава 550 милиона ома), е ОК. Това е максималният обхват на измерване;
- Стойност по-ниска от 550 MΩ може да означава теч в изолацията, но това не е задължително да е така;
- Според Международната електротехническа комисия (IEC) и Института на инженерите по електротехника и електроника (IEEE), съпротивлението на изолацията на EV трябва да бъде поне 500 Ω на волт. При номинално HV напрежение от 400 волта съпротивлението трябва да бъде (500 Ω * 400 v) = 200.000 XNUMX Ω.
- Производителите често определят по-високи стандарти за качество и безопасност, което води до по-високи минимални изолационни съпротивления. Поради тази причина при извършване на диагностика винаги трябва да се спазват заводските инструкции.
Инструкциите на производителя винаги са водещи.
Фабричните спецификации описват стъпките, правилата за безопасност и минималните съпротивления на изолацията.
В следващото изображение виждаме екранна снимка от ръководство на Toyota. Показани са минималните изолационни съпротивления на кабелите към електродвигателя на съответния модел.
Мегаомметърът трябва да бъде настроен на 500 волта и минималното съпротивление на окабеляването (UV и W) към електрическия мотор в сравнение с корпуса трябва да бъде 100 MΩ (MegaOhm) или повече.
Изолационните съпротивления на, например, електрическия климатичен компресор и нагревателния елемент могат да бъдат различни. Когато измервате други компоненти, обърнете се към тази част от фабричните данни.
1. Измерване на изолацията на отрицателната страна (без повреда):
При изключен щепсел измерваме и отрицателната страна в сравнение с масата на превозното средство. Фигури 1 и 2 показват как изглежда това измерване в схематична форма и в действителност. Измерването води до съпротивление на изолацията >550 MΩ, което показва, че изолацията е в добро състояние.
2. Измерване на изолацията от положителната страна (без повреда):
След като изключим щепсела, например от инвертора, прикрепяме червената измервателна сонда към щифта в демонтирания щепсел (сега в плюсовата страна), а черната измервателна сонда към точка на заземяване, свързана с купето на автомобила. Фигура 1 показва отново диаграмата от предишния раздел, номерирайки HV батерията (1), масата на превозното средство (2) и два от консуматорите (3 и 4). Мегаомметърът е свързан и оранжевият бутон "тест на изолацията" е натиснат за измерване на изолационното съпротивление с предадено напрежение от 500 волта. Това възлиза на 133 мегаома. Съпротивлението на изолацията е по-ниско в сравнение с предишното измерване. Трябва да се консултират с инструкциите на производителя. Ние се придържаме към минималното изолационно съпротивление от 100 MΩ, посочено от производителя. Съпротивлението на изолацията е наред.
3. Измерване на изолацията от положителната страна (повреда):
Докато измервахме на същите връзки, измерихме съпротивление на изолацията от 65 MΩ. Въпреки че стойността на съпротивлението е по-висока от минималните 500 ома на волт, определени от IEC и IEEE (вижте предходния параграф), окабеляването и/или компонентът се отхвърлят, тъй като производителят е посочил минималната стойност на съпротивление от 100 MΩ. Окабеляването и/или щепселните връзки не могат да бъдат ремонтирани, а трябва да бъдат напълно сменени.
4. Измерване на изолацията от положителната страна (повреда):
Когато се измерва стойност на изолация от 0 MΩ, има директна връзка (т.е. късо съединение) между високоволновия проводник и корпуса. Окабеляването и/или щепселните връзки не могат да бъдат ремонтирани, а трябва да бъдат напълно сменени.
В случай на повреда в изолацията, щепселите на други консуматори могат да бъдат изключени един по един за измерване в щепсела, както е показано в текста и изображенията по-горе.
Свързана страница:
