Aiheet:
- esittely
- HV-järjestelmän kytkeminen päälle
- interlock
- Oikosulkusuojaus
- Pysyvä eristyksen valvonta
- Diagnoosi megohmimittarilla
Esipuhe:
HV-järjestelmä sähköistetyllä tai täyssähköisellä käytöllä varustetuissa ajoneuvoissa on varustettu useilla suojauksilla. Järjestelmää ei voi virittää ennen kuin kaikki turvallisuusvaatimukset on täytetty. Heti kun virhe havaitaan, HV-järjestelmä sammuu välittömästi. Tämä voi tapahtua seuraavissa tilanteissa:
- Osa HV-järjestelmästä puretaan ja järjestelmä kytketään päälle.
- Törmäyksen tai vesivahingon vuoksi sähköosat tai johdot oikosuluvat keskenään tai maadoitukseen.
- Osat ovat vaurioituneet ylikuormituksen vuoksi.
Alla olevassa kuvassa näkyvät osat, jotka kuuluvat turvajärjestelmään. Osa HV-akusta (1) näkyy sinisenä, oranssi huoltopistoke (2) vasemmalla. Keskellä on kolme relettä (3-5), jotka kytketään yksitellen päälle ECU:lla (6). HV-akun alla on ECU (7), joka on kytketty kuluttajiin (8), kuten sähkömoottoriin, lämmitykseen, ilmastointipumppuun, ohjaustehostimeen ja latausjärjestelmään.
Alaotsikko:
1. HV-akku
2. Huoltopistoke sulakkeella
3. Rele 1
4. Rele 2
5. Rele 3
6. ECU HV-akkua
7. HV-järjestelmän ECU
8. Sähkönkuluttajat
HV-järjestelmän kytkeminen päälle:
Kuljettaja aktivoi HV-järjestelmän painamalla käynnistyspainiketta. Kun näyttöön tulee viesti "HV ready", HV-järjestelmä aktivoituu. Ennen kuin HV-järjestelmä on aktiivinen, releet kytkeytyvät HV-akkupaketti ohjataan akun liittämiseksi kuluttajiin.
Kun HV-järjestelmä on kytketty päälle, ECU (6 alla olevassa kuvassa) ohjaa HV-releitä pluspiirissä (rele 4) ja maadoituspiirissä (rele 5). Ensin pluspuolen virtapiiri kytketään päälle vastuksen kautta. Alla olevassa kuvassa näemme, että rele (4) siirtää virran vastukseen R1. Vastus rajoittaa sen läpi kulkevaa virtaa ja rajoittaa siten käynnistysvirtaa. Tämä mahdollistaa invertterin kondensaattorien lataamisen hitaasti. Tällä hetkellä järjestelmä voi suorittaa turvatarkastuksen pienemmällä jännitteellä. Kun jännite invertterin kondensaattoreiden yli on suunnilleen yhtä suuri kuin HV-akun jännite, rele 3 sulkeutuu ja rele 4 avautuu, jolloin vaihtosuuntaaja ja muut sähkökomponentit syöttävät täyden jännitteen.
Lukitus:
Lukitusjärjestelmä on turvajärjestelmä, joka suojaa sähkökosketusta vastaan, kun liitännät ovat auki. Jokaisessa HV-akkuun liitetyssä komponentissa on vähintään yksi kosketin, joka voi katkaista HV-järjestelmän häiriön sattuessa. Nämä koskettimet voidaan integroida johdotukseen tai sisällyttää komponentin koteloon kytkimenä.
Alla olevassa kuvassa vasemmalla näkyy aktiivinen järjestelmä: releet 3 ja 5 ovat kiinni, mikä tarkoittaa, että HV-akun jännite siirtyy kuluttajille. Lukituspiiri on värjätty siniseksi ajoneuvon ECU:sta (7). ECU:sta syötetään jännite vastukseen R2. Lukitus reititetään sähkönkuluttajien (8) läpi sarjapiirinä. Lukitus on kytketty akun maahan. ECU:n (2) vastuksen R7 ja kuluttajille tulevan lähdön välillä on haara, jossa mitataan lukituksen jännite.
- Lukitus OK: jännite vastuksen R2 jälkeen on 0 volttia;
- Lukitus katkennut: jännitettä ei kuluteta vastuksessa R2 ja se on (syöttöjännitteestä riippuen) 5, 12 tai 24 volttia.
Vastuksen R2 jälkeistä jännitettä valvotaan jatkuvasti päällekytkennän aikana, mutta myös ajon aikana.
Huoltopistokkeen (2) tai minkä tahansa sähkökomponentin (8) irrottaminen rikkoo myös lukituspiirin. Tämä tilanne näkyy oikeasta yllä olevasta kuvasta, jossa huoltopistoke on siirtynyt. Sekä akkumoduulien välinen sulake että lukituspiiri ovat auki. Koska lukitus ei ole enää kytkettynä ajoneuvon maahan, vastuksen R2 jälkeinen jännite nousee syöttöjännitteen arvoon. Ajoneuvon ECU (7) ohjaa suoraan akun ECU:ta (6), joten releet 3, 4 ja 5 eivät enää aktivoidu. Tämän jälkeen HV-järjestelmä kytketään pois päältä.
Kuvassa näkyy oranssi huoltopistoke, jonka keskellä on suuret koskettimet HV-akun plus- ja miinuskaapeleiden yhdistämiseksi ja vasemmalla pienempi pistoke, jossa on kaksi nastaa. Nämä ovat lukituksen kaksi tappia. Löydämme nämä liitännät myös HV-komponenttien pistokkeista.
Oikosulkusuojaus:
HV-järjestelmä on suojattava liialliselta virroilta, jotka voivat johtua oikosulusta johdoissa tai sähkökomponenteissa. Ilman suojausta tämä voi johtaa valokaaren välähdykseen, putkien sulamiseen tai jopa tulipaloon. Sulake on suunniteltu suojaamaan järjestelmää näiltä vaaroilta. Sulake voi sijaita huoltopistokkeessa, mutta myös muualla akussa. Ajoneuvot voidaan myös varustaa useilla sulakkeilla, joista jokainen on suunniteltu suojaamaan tiettyä piiriä.
Sen lisäksi, että sulake suojaa järjestelmää liiallisilta virroilta, HV-akun positiivisessa tai negatiivisessa kaapelissa oleva virta-anturi välittää virran ECU:lle. ECU päättää katkaista releet ylikuormituksen sattuessa.
Pysyvä eristyksen valvonta:
HV-akun positiiviset ja negatiiviset puolet eivät joudu kosketuksiin toistensa tai ympäristön kanssa. Plus-puolen ympärillä on useita eristekerroksia (+-akusta invertterin +-kohtaan), joiden välissä on punottu vaippa. Mutta miinuspuoli on myös eristetty eikä kosketa koria tai komponenttien koteloa. Itse ajoneuvon runko puolestaan on kytketty ajoneuvon akun miinukseen (henkilöautoissa 12 volttia). Näin ei ole HV-osassa. Toimintahäiriön syyt voivat olla:
- Törmäyksen jälkeen johdot ovat saattaneet vaurioitua, jolloin positiivisten ja negatiivisten johtimien kupari joutui kosketuksiin toistensa kanssa tai kosketti ajoneuvon koria;
- ylikuormituksen - ja siten ylikuumenemisen - vuoksi sähkökomponentin eristys on epäonnistunut (sulanut), mikä mahdollistaa kosketuksen ympäristöön;
- Tai sähköä johtavaa nestettä, koska ajoneuvo on ollut vedessä, plus- ja miinuspisteiden välillä on syntynyt oikosulku HV-akun jäähdytysnesteen vuotamisen vuoksi.. Myös kylmäainevuoto sähköilmastointipumpussa voi aiheuttaa johtamista.
Sähkökomponenteissa huono eristys voi aiheuttaa yhteyden HV-akun positiivisten tai negatiivisten kaapelien ja kotelon välille. Koska kotelo on yleensä asennettu ajoneuvon runkoon, voi syntyä virtaa, jos suojaus on huono, jos eristys on huono. Kun HV-akun plus on kytketty ajoneuvon koriin kotelon kautta eristysvian seurauksena, päällirakenteessa on satojen volttien korkea jännite. Koska ei kuitenkaan voi muodostaa yhteyttä HV-akun negatiiviseen, mitään ei tapahdu, koska virtaa ei kulje. Asiat menevät pieleen vain, jos eristysvikoja on useita, jolloin sekä HV-akun plus- että miinuspuolet joutuvat kosketuksiin korirakenteen kanssa.
Alla olevissa kolmessa kuvassa näkyy HV-akkupakkaus (1) plus- ja negatiivijohtimilla, ajoneuvon runko alaosassa (2) ja kaksi sähkönkuluttajaa (3 ja 4) välissä.
- komponentin pluspuolen huono eristys: jos kuluttajan (esim. sähkölämmittimen) plus- ja kotelon välillä on huono eristys, kotelo tulee jännitteeksi. Koska HV-akun negatiiviseen ei ole yhteyttä, virtaa ei kulje;
- huono eristys miinus: jälleen korissa on (pieni) jännite, mutta virtaa ei kulje;
- huono eristys sekä plus- että miinuspuolella: tässä tilanteessa HV-akun plus- ja miinuspuolen välillä on oikosulku. Runko muodostaa yhteyden positiivisen ja negatiivisen välillä. Virta kasvaa nopeasti, kunnes huoltopistokkeen ja/tai HV-akun sulake palaa järjestelmän suojaamiseksi.
Koska plus- tai miinuspuolen huonolla eristyksellä ei ole vielä suljettua piiriä, huoltopistokkeen sulake ei sula. Sähköajoneuvojen pysyvä eristysvalvonta havaitsee tällaisen virransiirron ja varoittaa kuljettajaa virheilmoituksella. Eristysvian vuoksi ajoneuvo voi edelleen toimia, ellei valmistaja ole poistanut sitä ohjelmiston kautta.
Numero 5 alla olevassa kuvassa osoittaa komponentin, jossa jatkuva eristysvalvonta tapahtuu. Todellisuudessa tämä sähköinen osa on tietysti monimutkaisempi.
Numero 6 osoittaa mittausvastuksen, jonka päällä jännitehäviö mitataan rinnakkain.
Alla olevissa kahdessa kuvassa näkyy tilanteet, joissa plus (vasemmalla) ja miinus (oikea) eristys on huono. Koska virta kulkee mittausvastuksen läpi, vastuspiirissä kuluu jännitettä. Jännitehäviö mittausvastuksen yli on vastusten läpi kulkevan virran määrän mitta.
Heti kun ECU havaitsee poikkeaman jatkuvalla eristyksen valvonnalla, se tallentaa virhekoodin. P-koodien (kuten P1AF0 ja P1AF4) mahdolliset kuvaukset voivat olla: "akun jännitejärjestelmän eristys kadonnut" tai "akun jännitteen erotuspiirin toimintahäiriö". Kun ajoneuvo saapuu korjaamoon eristysvialla, mekaanikko voi mitata eristysvastukset diagnoosilaitteen käytön jälkeen tai manuaalisesti Megohmimetrillä tarkistaakseen, onko jossain eristysvuotoa.
Diagnoosi megohmimetrillä:
Edellisessä osassa selitettiin "eristysresistanssin" käsite ja näytettiin, kuinka ajoneuvo käyttää pysyvää eristysvalvontaa tarkistaakseen, vuotaako HV-akun positiivisista tai negatiivisista liitännöistä ajoneuvon runkoon. Tässä osiossa käsittelemme asiaa tarkemmin ja kuvailemme, kuinka sinä teknikkona voit havaita vian sijainnin megohmimittarilla. Teknikkona sinulla on luonnollisesti oltava pätevyys työskennellä HV-järjestelmien parissa. Diagnostiikan testaajan ohjelmisto voi itse suorittaa eristystestin tietyille merkeille, esimerkiksi komponenteille, jotka osoittavat eristysvian vasta päälle kytkemisen jälkeen, kuten sähkölämmitys tai sähköinen ilmastointi.
Muissa tapauksissa voimme mitata eristysvastuksen megohmimittarilla. Eristysresistanssin mittaaminen tavallisella yleismittarilla ei ole mahdollista, koska yleismittarin sisäinen resistanssi voi olla jopa 10 miljoonaa ohmia. Sisäinen vastus on liian suuri korkeiden vastusarvojen mittaamiseen. Tähän sopii megohmimittari, joka antaa 50-1000 voltin jännitteen simuloidakseen toimintatilannetta. Tämä korkea jännite varmistaa, että lähetetty virta kulkee kupariytimen kautta eristykseen, jopa pienimpien eristysvaurioiden kautta. Jos haluat mitata megohmimittarilla, aseta mittari samalle jännitteelle kuin HV-akun jännite tai yksi askel korkeammalle. Kun olet kytkenyt mittauskaapelit ja asettanut mittarin oikein, napsautamme oranssia "eristystesti" -painiketta. Mittauskaapeleihin ja siten komponenttiin syötetään asetettu jännite (kuvassa 1000 volttia), jonka jälkeen luemme ohmisen arvon näytöltä.
- Yli 550 MΩ (Megaohm, mikä tarkoittaa 550 miljoonaa ohmia) eristysvastus on OK. Tämä on suurin mittausalue;
- Arvo, joka on pienempi kuin 550 MΩ, voi viitata eristeen vuotoon, mutta näin ei välttämättä tarvitse olla;
- Kansainvälisen sähköteknisen komission (IEC) ja Institute of Electrical and Electronics Engineersin (IEEE) mukaan sähköauton eristysvastuksen on oltava vähintään 500 Ω volttia kohti. 400 V:n nimellisjännitteellä resistanssin tulee olla (500 Ω * 400 v) = 200.000 XNUMX Ω.
- Valmistajat asettavat usein korkeampia laatu- ja turvallisuusstandardeja, mikä johtaa korkeampiin vähimmäiseristysresistanssiin. Tästä syystä diagnoosia tehtäessä on aina noudatettava tehtaan ohjeita.
Valmistajan ohjeet ovat aina johtavat.
Tehdastiedot kuvaavat vaiheet, turvallisuusmääräykset ja vähimmäiseristysvastukset.
Seuraavassa kuvassa on kuvakaappaus Toyotan käsikirjasta. Kyseisen mallin sähkömoottoriin menevien kaapeleiden vähimmäiseristysvastukset on esitetty.
Megaohmimittari tulee asettaa 500 volttiin ja sähkömoottorin johdotuksen (UV ja W) minimiresistanssin koteloon verrattuna tulee olla 100 MΩ (MegaOhm) tai enemmän.
Esimerkiksi sähköisen ilmastointikompressorin ja lämmityselementin eristysvastukset voivat olla erilaisia. Kun mittaat muita osia, katso tehdastietojen osaa.
1. Eristysmitta negatiivisella puolella (ei vikaa):
Pistokkeen ollessa irrotettuna mittaamme myös negatiivisen puolen ajoneuvon massaan verrattuna. Kuvat 1 ja 2 näyttävät miltä tämä mittaus näyttää kaavamaisesti ja todellisuudessa. Mittauksen tuloksena eristysresistanssi on >550 MΩ, mikä osoittaa, että eristys on hyvässä kunnossa.
2. Eristysmitta plussalla (ei vikaa):
Kun pistoke on irrotettu esimerkiksi invertteristä, kiinnitämme punaisen mittapään puretun pistokkeen tappiin (nyt plus-puolella) ja musta mittapää ajoneuvon koriin kytkettyyn maadoituspisteeseen. Kuva 1 näyttää uudelleen edellisen osan kaavion, jossa on numeroitu HV-akku (1), ajoneuvon massa (2) ja kaksi kuluttajaa (3 ja 4). Megohmimittari on kytketty ja oranssia "eristystesti"-painiketta on painettu eristysresistanssin mittaamiseksi lähetetyllä 500 voltin jännitteellä. Tämä vastaa 133 megaohmia. Eristysvastus on pienempi kuin edellisessä mittauksessa. Valmistajan ohjeita tulee lukea. Noudatamme valmistajan ilmoittamaa vähimmäiseristysvastusta 100 MΩ. Eristysvastus on OK.
3. Eristysmitta plussalla (vika):
Mittattaessa samoista liitännöistä mittasimme eristysvastuksen 65 MΩ. Vaikka resistanssiarvo on suurempi kuin IEC:n ja IEEE:n asettama vähimmäisarvo 500 ohmia volttia kohti (katso edellinen kappale), johdotus ja/tai komponentti hylätään, koska valmistaja on määrittänyt resistanssin vähimmäisarvon 100 MΩ. Johtoja ja/tai pistokeliitäntöjä ei saa korjata, mutta ne on vaihdettava kokonaan.
4. Eristysmitta plussalla (vika):
Kun eristysarvoksi mitataan 0 MΩ, HV-johtimen ja kotelon välillä on suora yhteys (eli oikosulku). Johtoja ja/tai pistokeliitäntöjä ei saa korjata, mutta ne on vaihdettava kokonaan.
Eristysvian sattuessa muiden kuluttajien pistokkeet voidaan irrottaa yksitellen mittaamaan pistokkeeseen yllä olevan tekstin ja kuvien mukaisesti.
Aiheeseen liittyvä sivu:
