فاعل، موضوع:
- مقدمه
- روشن کردن سیستم HV
- همگام سازی
- حفاظت از اتصال کوتاه
- مانیتورینگ عایق دائمی
- تشخیص با مگاهم متر
معرفی:
سیستم HV در وسایل نقلیه با درایو برقی یا کاملاً الکتریکی مجهز به چندین محافظ است. تا زمانی که تمام الزامات ایمنی برآورده نشده باشد، نمی توان سیستم را مسلح کرد. به محض تشخیص خطا، سیستم HV بلافاصله خاموش می شود. این می تواند در شرایط زیر رخ دهد:
- بخشی از سیستم HV برچیده شده و سیستم روشن می شود.
- در اثر برخورد یا آسیب آب، قطعات الکتریکی یا سیم‌کشی با یکدیگر یا با زمین اتصال کوتاه می‌کنند.
- قطعات به دلیل بار اضافی آسیب دیده اند.
تصویر زیر اجزای مربوط به سیستم امنیتی را نشان می دهد. قسمتی از باتری HV (1) به رنگ آبی دیده می شود و دوشاخه سرویس نارنجی (2) در سمت چپ است. در وسط سه رله (3 تا 5) وجود دارد که توسط ECU (6) یکی یکی روشن می شوند. زیر باتری HV ECU (7) قرار دارد که به مصرف کنندگان (8) مانند موتور برق، گرمایش، پمپ تهویه مطبوع، فرمان برق و سیستم شارژ متصل است.
شرح:
1. باتری HV
2. دوشاخه سرویس با فیوز
3. رله 1
4. رله 2
5. رله 3
6. ECU باتری HV
7. ECU سیستم HV
8. مصرف کنندگان برق
روشن کردن سیستم HV:
راننده با فشار دادن دکمه استارت، سیستم HV را فعال می کند. لحظه ای که پیام "HV آماده" در صفحه نمایش ظاهر می شود، سیستم HV فعال می شود. قبل از اینکه سیستم HV فعال شود، رله ها در بسته باتری HV برای اتصال بسته باتری به مصرف کنندگان کنترل می شود.
هنگامی که سیستم HV روشن می شود، ECU (6 در شکل زیر) رله های HV را در مدار مثبت (رله 4) و مدار زمین (رله 5) را کنترل می کند. ابتدا مدار جریان در سمت مثبت از طریق یک مقاومت روشن می شود. در تصویر زیر می بینیم که رله (4) جریان را به مقاومت R1 می دهد. مقاومت جریان عبوری از خود را محدود می کند، بنابراین جریان هجومی را محدود می کند. این اجازه می دهد تا خازن های اینورتر به آرامی شارژ شوند. در این زمان سیستم می تواند یک بررسی ایمنی را با ولتاژ پایین تر انجام دهد. پس از اینکه ولتاژ دو سر خازن در اینورتر تقریباً برابر با ولتاژ بسته باتری HV شد، رله 3 بسته می شود و رله 4 باز می شود و ولتاژ کامل را به اینورتر و سایر اجزای الکتریکی اعمال می کند.
اینترلاک:
سیستم اینترلاک سیستم امنیتی است که در صورت وجود اتصالات باز در برابر تماس الکتریکی محافظت می کند. در هر جزء متصل به باتری HV حداقل یک کنتاکت وجود دارد که می تواند در صورت بروز وقفه، سیستم HV را خاموش کند. این کنتاکت ها را می توان در سیم کشی ادغام کرد یا به عنوان سوئیچ در محفظه یک جزء قرار داد.
در تصویر زیر سمت چپ سیستم فعال را می بینیم: رله های 3 و 5 بسته هستند، به این معنی که ولتاژ باتری HV به مصرف کنندگان منتقل می شود. مدار اینترلاک از ECU خودرو آبی رنگ شده است (7). یک ولتاژ به مقاومت R2 از ECU اعمال می شود. اینترلاک از طریق مصرف کننده های الکتریکی (8) به صورت یک مدار سری هدایت می شود. اینترلاک در بسته باتری به زمین متصل است. یک انشعاب بین مقاومت R2 در ECU (7) و خروجی به مصرف کننده وجود دارد که در آن ولتاژ روی اینترلاک اندازه گیری می شود.
- اینترلاک OK: ولتاژ بعد از مقاومت R2 0 ولت است.
- اینترلاک قطع شده: ولتاژ در مقاومت R2 مصرف نمی شود و (بسته به ولتاژ تغذیه) 5، 12 یا 24 ولت است.
ولتاژ پس از مقاومت R2 به طور مداوم در هنگام روشن شدن و همچنین هنگام رانندگی کنترل می شود.
جدا کردن دوشاخه سرویس (2) یا هر یک از اجزای الکتریکی (8) نیز باعث شکسته شدن مدار اینترلاک می شود. این وضعیت را می توان در تصویر سمت راست بالا، جایی که دوشاخه سرویس جابجا شده است، مشاهده کرد. هر دو فیوز بین ماژول های باتری و مدار اینترلاک باز هستند. از آنجا که اینترلاک دیگر به زمین خودرو متصل نیست، ولتاژ پس از مقاومت R2 به مقدار ولتاژ تغذیه افزایش می یابد. ECU خودرو (7) مستقیماً ECU باتری (6) را کنترل می کند، به طوری که رله های 3، 4 و 5 دیگر فعال نمی شوند. سپس سیستم HV خاموش می شود.
در تصویر دوشاخه سرویس نارنجی با کنتاکت های بزرگ در وسط برای اتصال کابل های مثبت و منفی باتری HV و در سمت چپ یک اتصال فیش کوچکتر با دو پین را مشاهده می کنیم. این دو پین اینترلاک هستند. ما همچنین این اتصالات را در شاخه های قطعات HV پیدا می کنیم.
حفاظت از اتصال کوتاه:
سیستم HV باید در برابر جریان های بیش از حد محافظت شود که می تواند در اثر اتصال کوتاه در سیم کشی یا قطعات الکتریکی ایجاد شود. بدون حفاظت، این می تواند منجر به فلاش قوس، ذوب لوله ها یا حتی آتش سوزی شود. یک فیوز برای محافظت از سیستم در برابر این خطرات طراحی شده است. فیوز ممکن است در دوشاخه سرویس و همچنین در جای دیگری در بسته باتری قرار داشته باشد. وسایل نقلیه همچنین ممکن است به چندین فیوز مجهز باشند که هر یک برای محافظت از مدار خاصی طراحی شده اند.
علاوه بر این که فیوز از سیستم در برابر جریان های بیش از حد محافظت می کند، سنسور جریان در کابل مثبت یا منفی باتری HV جریان را به ECU منتقل می کند. ECU تصمیم می گیرد که رله ها را در صورت اضافه بار خاموش کند.
مانیتورینگ عایق دائمی:
جنبه های مثبت و منفی باتری HV نه با یکدیگر و نه با محیط تماس دارند. چندین لایه عایق در اطراف طرف مثبت (از باتری + تا + اینورتر) با یک غلاف بافته شده در بین آن وجود دارد. اما سمت منفی نیز عایق است و با بدنه یا محفظه قطعات تماسی ندارد. از طرف دیگر، بدنه خودرو به منفی باتری داخلی (12 ولت در خودروهای سواری) متصل است. در قسمت HV اینطور نیست. علل نقص می تواند موارد زیر باشد:
- پس از برخورد، ممکن است آسیبی به سیم‌کشی وارد شده باشد و باعث شود مس سیم‌های مثبت و منفی با یکدیگر تماس پیدا کرده یا بدنه خودرو را لمس کند.
- به دلیل اضافه بار - و در نتیجه گرمای بیش از حد - عایق در یک جزء الکتریکی شکست خورده است (ذوب شده) و امکان تماس با محیط را فراهم می کند.
- یا مایع رسانایی وجود دارد زیرا خودرو در آب بوده است، اتصال کوتاه بین مثبت و منفی به دلیل نشت مایع خنک کننده در بسته باتری HV رخ داده است. نشت مبرد در پمپ تهویه مطبوع الکتریکی نیز می تواند باعث رسانایی شود.
در قطعات الکتریکی، عایق ضعیف می تواند باعث اتصال بین کابل های مثبت یا منفی باتری HV و محفظه شود. از آنجایی که محفظه معمولاً روی بدنه خودرو نصب می‌شود، در صورت ضعیف بودن محافظ در صورت عایق‌بندی ضعیف، جریانی ایجاد می‌شود. هنگامی که به علاوه باتری HV در نتیجه خرابی عایق از طریق محفظه به بدنه خودرو متصل می شود، ولتاژ بالای صدها ولت روی بدنه وجود دارد. با این حال، چون هیچ راهی برای اتصال به منفی باتری HV وجود ندارد، هیچ اتفاقی نمی افتد زیرا هیچ جریانی جریان نخواهد داشت. همه چیز فقط در صورتی خراب می شود که چندین خرابی عایق وجود داشته باشد، جایی که هم مزیت و هم منفی باتری HV با بدنه تماس پیدا می کند.
در سه تصویر زیر بسته باتری HV (1) را با کابل های مثبت و منفی، با بدنه خودرو در پایین (2) و دو مصرف کننده برق (3 و 4) در بین آن ها مشاهده می کنیم.
- عایق ضعیف طرف مثبت قطعه: اگر عایق ضعیفی بین پلاس و محفظه در مصرف کننده وجود داشته باشد (مثلاً یک بخاری برقی)، محفظه زنده می شود. از آنجا که هیچ اتصالی به منفی باتری HV وجود ندارد، هیچ جریانی جریان ندارد.
- عایق ضعیف منفی: دوباره ولتاژ (کمی) روی بدنه وجود خواهد داشت، اما جریانی جریان نخواهد داشت.
- عایق ضعیف در هر دو مثبت و منفی: در این شرایط یک اتصال کوتاه بین مثبت و منفی باتری HV وجود دارد. بدنه به رابط بین مثبت و منفی تبدیل می شود. جریان به سرعت افزایش می یابد تا زمانی که فیوز در دوشاخه سرویس و/یا باتری HV برای محافظت از سیستم منفجر شود.
از آنجا که با عایق ضعیف در مثبت یا منفی هنوز مدار بسته وجود ندارد، فیوز در دوشاخه سرویس ذوب نمی شود. مانیتورینگ عایق دائمی در خودروهای الکتریکی چنین انتقال جریانی را تشخیص می‌دهد و با پیغام خطا به راننده هشدار می‌دهد. با نقص عایق، خودرو همچنان می تواند کار کند، مگر اینکه سازنده آن را از طریق نرم افزار غیرفعال کرده باشد.
شماره 5 در شکل زیر قطعه ای را نشان می دهد که در آن نظارت دائمی عایق صورت می گیرد. در واقعیت، این بخش الکتریکی البته پیچیده تر است.
عدد 6 مقاومت اندازه گیری را نشان می دهد که افت ولتاژ روی آن به صورت موازی اندازه گیری می شود.
دو تصویر زیر موقعیت هایی را نشان می دهد که عایق بندی ضعیفی در مثبت (چپ) و در منهای (راست) وجود دارد. از آنجایی که جریان از مقاومت اندازه گیری عبور می کند، ولتاژ در مدار مقاومت مصرف می شود. افت ولتاژ در مقاومت اندازه گیری اندازه گیری مقدار جریانی است که از مقاومت ها عبور می کند.
به محض اینکه ECU یک ناهنجاری را با نظارت دائمی عایق تشخیص دهد، یک کد خطا را ذخیره می کند. توضیحات احتمالی کدهای P (مانند P1AF0 و P1AF4) می تواند اینگونه باشد: «ایزولاسیون سیستم ولتاژ باتری از بین رفته است» یا «عیب عملکرد مدار جداسازی ولتاژ باتری». هنگامی که وسیله نقلیه ای با عیب عایق وارد کارگاه می شود، مکانیک می تواند پس از استفاده از تجهیزات عیب یاب یا به صورت دستی با یک مگاهم متر مقاومت های عایق را اندازه گیری کند تا بررسی کند که آیا در جایی نشتی عایق وجود دارد یا خیر.
تشخیص با مگاهم متر:
بخش قبل مفهوم "مقاومت عایق" را توضیح داد و نشان داد که چگونه خودرو از نظارت دائمی عایق برای بررسی اینکه آیا نشتی از اتصالات مثبت یا منفی باتری HV به بدنه خودرو وجود دارد استفاده می کند. در این بخش با جزئیات بیشتری در مورد این موضوع بحث خواهیم کرد و توضیح می دهیم که چگونه شما به عنوان یک تکنسین می توانید محل خطا را با یک مگاهم متر تشخیص دهید. به طور طبیعی، به عنوان یک تکنسین باید گواهینامه کار بر روی سیستم های HV را داشته باشید. نرم افزار موجود در یک تستر عیب یابی می تواند خود یک تست عایق را برای مارک های خاص انجام دهد، به عنوان مثال برای قطعاتی که تنها پس از روشن شدن، عیب عایق را نشان می دهند، مانند گرمایش الکتریکی یا تهویه مطبوع الکتریکی.
در موارد دیگر می توان مقاومت عایق را با مگاهم متر اندازه گیری کرد. اندازه گیری مقاومت عایق با مولتی متر معمولی امکان پذیر نیست، زیرا مقاومت داخلی مولتی متر می تواند تا 10 میلیون اهم باشد. مقاومت داخلی برای اندازه گیری مقادیر مقاومت بالا خیلی زیاد است. یک Megohmmeter برای این کار مناسب است و ولتاژ 50 تا 1000 ولت را برای شبیه سازی وضعیت عملکرد خروجی می دهد. این ولتاژ بالا تضمین می کند که جریان ساطع شده از طریق هسته مسی به عایق راه پیدا می کند، حتی از طریق کوچکترین آسیب در عایق. برای اندازه گیری با Megohmmeter، متر را روی همان ولتاژ باتری HV یا یک پله بالاتر قرار دهید. پس از اتصال کابل های اندازه گیری و تنظیم صحیح متر، روی دکمه نارنجی “تست عایق” کلیک می کنیم. ولتاژ تنظیم شده (در تصویر: 1000 ولت) به کابل های اندازه گیری و در نتیجه به قطعه اعمال می شود و سپس مقدار اهمی را از صفحه نمایش می خوانیم.
- مقاومت عایق بیشتر از 550 MΩ (مگااهم، به معنای 550 میلیون اهم) مشکلی ندارد. این حداکثر محدوده اندازه گیری است.
- مقدار کمتر از 550 MΩ ممکن است نشان دهنده نشتی در عایق باشد، اما لزوماً اینطور نیست.
- با توجه به کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی (IEC) و موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE)، مقاومت عایق یک EV باید حداقل 500 Ω در هر ولت باشد. در ولتاژ اسمی HV 400 ولت، مقاومت باید (500 Ω * 400 ولت) = 200.000 Ω باشد.
- تولید کنندگان اغلب استانداردهای کیفیت و ایمنی بالاتری را تعیین می کنند که در نتیجه حداقل مقاومت عایق بالاتری را به همراه دارد. به همین دلیل هنگام تشخیص باید دستورالعمل های کارخانه را همیشه رعایت کرد.
دستورالعمل های سازنده همیشه پیشرو هستند.
مشخصات کارخانه مراحل، مقررات ایمنی و حداقل مقاومت های عایق را توضیح می دهد.
در تصویر بعدی اسکرین شات از دفترچه راهنمای تویوتا را می بینیم. حداقل مقاومت های عایق کابل ها به الکتروموتور مدل مربوطه نشان داده شده است.
مگاهم متر باید روی 500 ولت تنظیم شود و حداقل مقاومت سیم کشی (UV و W) به موتور الکتریکی در مقایسه با محفظه باید 100 مگا اهم (مگا اهم) یا بیشتر باشد.
مقاومت عایق، به عنوان مثال، کمپرسور تهویه مطبوع الکتریکی و المنت گرمایش ممکن است متفاوت باشد. هنگام اندازه گیری اجزای دیگر، به آن قسمت از داده های کارخانه مراجعه کنید.
1. اندازه گیری عایق در سمت منفی (بدون ایراد):
با جدا شدن دوشاخه، طرف منفی را نیز در مقایسه با جرم خودرو اندازه می‌گیریم. شکل های 1 و 2 نشان می دهد که این اندازه گیری در شکل شماتیک و در واقعیت چگونه به نظر می رسد. این اندازه گیری منجر به مقاومت عایق بیش از 550 MΩ می شود که نشان می دهد عایق در شرایط خوبی قرار دارد.
2. اندازه گیری عایق در طرف مثبت (بدون ایراد):
پس از جدا کردن دوشاخه، به عنوان مثال از اینورتر، پروب اندازه گیری قرمز را به پین در شاخه جدا شده (اکنون در سمت مثبت) و پروب اندازه گیری مشکی را به نقطه زمین متصل به بدنه خودرو وصل می کنیم. شکل 1 نمودار بخش قبل را با شماره گذاری باتری HV (1)، جرم خودرو (2) و دو مصرف کننده (3 و 4) دوباره نشان می دهد. Megohmmeter متصل شده است و دکمه نارنجی "تست عایق" برای اندازه گیری مقاومت عایق با ولتاژ ارسالی 500 ولت فشار داده شده است. این مقدار برابر با 133 مگا اهم است. مقاومت عایق کمتر از اندازه گیری قبلی است. دستورالعمل های سازنده باید مشورت شود. ما به حداقل مقاومت عایق 100 MΩ مشخص شده توسط سازنده پایبند هستیم. مقاومت عایق خوب است.
3. اندازه گیری عایق در سمت مثبت (عیب):
در حین اندازه گیری روی همان اتصالات، مقاومت عایق 65 MΩ را اندازه گیری کردیم. اگرچه مقدار مقاومت بالاتر از حداقل 500 اهم بر ولت تعیین شده توسط IEC و IEEE است (به پاراگراف قبلی مراجعه کنید)، سیم کشی و/یا جزء رد می شود زیرا سازنده حداقل مقدار مقاومت 100 MΩ را مشخص کرده است. سیم کشی و/یا اتصالات دوشاخه ممکن است تعمیر نشوند، اما باید به طور کامل تعویض شوند.
4. اندازه گیری عایق در سمت مثبت (عیب):
هنگامی که مقدار عایق 0 MΩ اندازه گیری می شود، یک اتصال مستقیم (یعنی اتصال کوتاه) بین سیم HV و محفظه وجود دارد. سیم کشی و/یا اتصالات دوشاخه ممکن است تعمیر نشوند، اما باید به طور کامل تعویض شوند.
همانطور که در متن و تصاویر بالا نشان داده شده است، در صورت نقص عایق، دوشاخه های مصرف کنندگان دیگر را می توان یکی یکی جدا کرد تا در دوشاخه اندازه گیری شود.
صفحه مرتبط:
