Tárgyak:
- bevezetés
- A HV rendszer bekapcsolása
- Interlock
- Rövidzárlat elleni védelem
- Állandó szigetelés felügyelet
- Diagnózis a Megohméterrel
Bevezetés:
A villamosított vagy teljesen elektromos hajtással rendelkező járművek HV-rendszere többféle védelemmel van felszerelve. A rendszer nem élesíthető mindaddig, amíg az összes biztonsági követelmény nem teljesül. Amint hibát észlel, a HV rendszer azonnal kikapcsol. Ez a következő helyzetekben fordulhat elő:
- A HV rendszer egy részét szétszerelik, a rendszert bekapcsolják.
- Ütközés vagy vízkár miatt az elektromos alkatrészek vagy vezetékek rövidre zárják egymást vagy a földeléssel.
- A túlterhelés miatt az alkatrészek megsérültek.
Az alábbi képen a biztonsági rendszerhez tartozó komponensek láthatók. A HV-akkumulátor (1) egy része kéken látható, a narancssárga szervizdugóval (2) a bal oldalon. Középen három relé található (3-5), amelyeket az ECU (6) egyenként kapcsol be. A HV akkumulátor alatt található az ECU (7), amely a fogyasztókhoz (8) csatlakozik, például az elektromos motorhoz, a fűtéshez, a klímaszivattyúhoz, a szervokormányhoz és a töltőrendszerhez.
Felirat:
1. HV akkumulátor
2. Szervizdugó biztosítékkal
3. 1. relé
4. 2. relé
5. 3. relé
6. ECU HV akkumulátor
7. HV rendszer ECU
8. Elektromos fogyasztók
A HV rendszer bekapcsolása:
A vezető az indítógomb megnyomásával aktiválja a HV rendszert. Abban a pillanatban, amikor a „HV ready” üzenet megjelenik a kijelzőn, a HV rendszer aktiválódik. Mielőtt a HV rendszer aktív lenne, a relék a HV akkumulátor csomag vezérelhető, hogy csatlakoztassa az akkumulátort a fogyasztókhoz.
Amikor a HV rendszer be van kapcsolva, az ECU (6 az alábbi ábrán) vezérli a nagyfeszültségű reléket a pozitív áramkörben (4. relé) és a testáramkörben (5. relé). Először a pozitív oldalon lévő áramkört egy ellenálláson keresztül kapcsoljuk be. Az alábbi képen azt látjuk, hogy a (4) relé átadja az áramot az R1 ellenállásnak. Az ellenállás korlátozza a rajta áthaladó áramot, így korlátozza a bekapcsolási áramot. Ez lehetővé teszi az inverterben lévő kondenzátorok lassú töltését. Ekkor a rendszer biztonsági ellenőrzést végezhet alacsonyabb feszültségen. Miután az inverterben lévő kondenzátorok feszültsége megközelítőleg megegyezik a nagyfeszültségű akkumulátorcsomag feszültségével, a 3-es relé zár, a 4-as relé pedig kinyílik, teljes feszültséget biztosítva az inverterre és más elektromos alkatrészekre.
Reteszelés:
A reteszelő rendszer az a biztonsági rendszer, amely védelmet nyújt az elektromos érintkezés ellen nyitott csatlakozások esetén. Minden, a HV akkumulátorhoz csatlakoztatott komponensben van legalább egy érintkező, amely megszakítás esetén le tudja kapcsolni a HV rendszert. Ezek az érintkezők beépíthetők a vezetékekbe, vagy beépíthetők egy komponens házába kapcsolóként.
A bal oldali képen az aktív rendszert látjuk: a 3-as és az 5-ös relék zárva vannak, ami azt jelenti, hogy a HV akkumulátor feszültsége átkerül a fogyasztókhoz. A reteszelő áramkör kék színű a jármű ECU-jából (7). Az ECU-ból feszültséget kapcsolnak az R2 ellenállásra. A reteszelést soros áramkörként vezetik át az elektromos fogyasztókon (8). A reteszelés az akkumulátorcsomagban lévő testtel csatlakozik. Van egy elágazás az ECU (2) R7 ellenállása és a fogyasztókhoz vezető kimenet között, ahol a retesz feszültségét mérik.
- Reteszelés rendben: az R2 ellenállás utáni feszültség 0 volt;
- A reteszelés megszakadt: a feszültséget nem veszi fel az R2 ellenállás, és (a tápfeszültségtől függően) 5, 12 vagy 24 volt.
Az R2 ellenállás utáni feszültséget folyamatosan figyelik bekapcsoláskor, de menet közben is.
A szervizdugó (2) vagy bármely elektromos alkatrész (8) szétszerelése a reteszelő áramkört is megszakítja. Ez a helyzet a fenti jobb oldali képen látható, ahol a szervizdugó elmozdult. Mind az akkumulátormodulok közötti biztosíték, mind a reteszelő áramkör nyitva van. Mivel a reteszelés már nincs csatlakoztatva a jármű testéhez, az R2 ellenállás utáni feszültség a tápfeszültség értékére emelkedik. A jármű ECU (7) közvetlenül vezérli az akkumulátor ECU-t (6), így a 3., 4. és 5. relék már nem aktiválódnak. Ekkor a HV rendszer kikapcsol.
A képen a narancssárga szervizdugót látjuk középen a nagy érintkezőkkel a HV-akkumulátor pozitív és negatív kábeleinek csatlakoztatásához, a bal oldalon pedig egy kisebb, két tűs dugós csatlakozót. Ez a retesz két csapja. Ezeket a csatlakozásokat a HV alkatrészek csatlakozóin is megtaláljuk.
Rövidzárlat elleni védelem:
A HV rendszert védeni kell a túlzott áramok ellen, amelyeket a vezetékekben vagy az elektromos alkatrészekben bekövetkező rövidzárlat okozhat. Védelem nélkül ez ívvillanáshoz, csövek megolvadásához vagy akár tüzet is okozhat. A biztosítékot úgy tervezték, hogy megvédje a rendszert ezekkel a veszélyekkel szemben. A biztosíték a szervizdugóban, de máshol is az akkumulátorcsomagban található. A járművek több biztosítékkal is felszerelhetők, amelyek mindegyike egy adott áramkör védelmét szolgálja.
Amellett, hogy a biztosíték megvédi a rendszert a túlzott áramok ellen, a HV akkumulátor pozitív vagy negatív kábelében lévő áramérzékelő továbbítja az áramot az ECU-nak. Az ECU úgy dönt, hogy túlterhelés esetén lekapcsolja a reléket.
Állandó szigetelés felügyelet:
A HV akkumulátor pozitív és negatív oldala nem érintkezik sem egymással, sem a környezettel. A plusz oldal körül több réteg szigetelés található (a + akkumulátortól az inverter + oldaláig), közöttük fonott burkolattal. De a mínusz oldal is szigetelt, és nem érintkezik a karosszériával vagy az alkatrészek házával. Maga a jármű karosszériája viszont a fedélzeti akkumulátor (személyautókban 12 voltos) negatívjához csatlakozik. A HV részben ez nem így van. A meghibásodás okai lehetnek:
- Ütközés után a vezetékekben megsérülhetett, aminek következtében a pozitív és negatív vezetékek rézrésze érintkezett egymással, vagy hozzáért a jármű karosszériájához;
- túlterhelés - és ezért túlmelegedés - következtében egy elektromos alkatrész szigetelése meghibásodott (megolvadt), ami lehetővé tette a környezettel való érintkezést;
- Vagy van vezetőképes folyadék, mert a jármű vízben volt, rövidzárlat keletkezett a plusz és a mínusz között a HV akkumulátorcsomag hűtőfolyadék-szivárgása miatt.A hűtőközeg szivárgása az elektromos klímaszivattyúban szintén vezetést okozhat.
Az elektromos alkatrészekben a rossz szigetelés csatlakozást okozhat a HV akkumulátor pozitív vagy negatív kábelei és a ház között. Mivel a házat általában a jármű karosszériájára szerelik fel, rossz szigetelés esetén gyenge védelem esetén áram keletkezhet. Ha a HV-akkumulátor pluszját a házon keresztül csatlakoztatják a jármű karosszériájához szigetelési hiba következtében, akkor a karosszérián több száz voltos magas feszültség van jelen. Mivel azonban a HV akkumulátor negatívjához nem lehet csatlakozni, semmi sem fog történni, mert nem folyik áram. A dolgok csak akkor mennek rosszul, ha többszörös szigetelési hiba történik, ahol a HV akkumulátor plusz és mínusz egyaránt érintkezik a karosszériával.
Az alábbi három képen a HV akkumulátorcsomagot (1) látjuk a pozitív és negatív kábelekkel, a jármű karosszériájával alul (2) és két elektromos fogyasztóval (3 és 4) közöttük.
- az alkatrész pozitív oldalának rossz szigetelése: ha rossz a szigetelés a plusz és a ház között egy fogyasztóban (pl. elektromos fűtőberendezés), a ház feszültség alá kerül. Mivel nincs kapcsolat a HV akkumulátor negatívjával, nem folyik áram;
- rossz szigetelés mínusz: ismét (kis) feszültség lesz a karosszérián, de nem folyik áram;
- rossz szigetelés mind a pluszban, mind a mínuszban: ebben a helyzetben rövidzárlat van a HV akkumulátor plusz és mínusz között. A karosszéria a pozitív és a negatív kapcsolatává válik. Az áramerősség gyorsan növekszik, amíg a biztosíték a szervizdugóban és/vagy a HV-akkumulátor ki nem ég a rendszer védelme érdekében.
Mivel rossz szigetelésnél a pluszban vagy mínuszban még nincs zárt áramkör, a szervizdugóban lévő biztosíték nem olvad meg. Az elektromos járművek állandó szigetelésfelügyelete észleli az ilyen áramátvitelt, hibaüzenettel figyelmeztetve a vezetőt. Szigetelési hiba esetén a jármű továbbra is működhet, hacsak a gyártó nem tiltja le szoftveresen.
Az alábbi ábrán az 5-ös szám azt az alkatrészt jelöli, ahol az állandó szigetelésfigyelés történik. A valóságban ez az elektromos rész természetesen összetettebb.
A 6-os szám azt a mérőellenállást jelöli, amelyen párhuzamosan a feszültségesést mérik.
Az alábbi két kép azokat a helyzeteket mutatja, amikor a pluszban (balra) és a mínuszban (jobbra) rossz a szigetelés. Mivel az áram folyik át a mérőellenálláson, az ellenállás áramkör feszültséget vesz fel. A mérőellenálláson átívelő feszültségesés az ellenállásokon átfolyó áram mértéke.
Amint az ECU állandó szigetelésfigyeléssel rendellenességet észlel, eltárol egy hibakódot. A P-kódok (például P1AF0 és P1AF4) lehetséges leírásai a következők lehetnek: „az akkumulátorfeszültség-rendszer leválasztása elveszett” vagy „az akkumulátorfeszültség-leválasztó áramkör hibás működése”. Ha egy jármű szigetelési hibával lép be a műhelybe, a szerelő a diagnosztikai berendezés használata után, vagy manuálisan, Megohmmeterrel megmérheti a szigetelési ellenállásokat, hogy ellenőrizze, nincs-e valahol szigetelésszivárgás.
Diagnózis a Megohméterrel:
Az előző rész ismertette a "szigetelési ellenállás" fogalmát, és bemutatta, hogyan használja a jármű az állandó szigetelésfigyelést annak ellenőrzésére, hogy van-e szivárgás a HV akkumulátor pozitív vagy negatív csatlakozásaiból a jármű karosszériájába. Ebben a részben ezt részletesebben tárgyaljuk, és leírjuk, hogyan tudja Ön, mint technikus, a hiba helyét egy Megohmmeterrel észlelni. Természetesen technikusként képesítéssel kell rendelkeznie a HV-rendszereken végzett munkához. A diagnosztikai teszter szoftvere maga is képes szigetelésvizsgálatot végezni bizonyos márkák esetében, például olyan alkatrészek esetében, amelyek csak bekapcsolás után mutatnak szigetelési hibát, mint például az elektromos fűtés vagy az elektromos klíma.
Más esetekben a szigetelési ellenállást Megohmmeterrel tudjuk mérni. Normál multiméterrel nem lehet szigetelési ellenállást mérni, mert a multiméter belső ellenállása akár 10 millió ohm is lehet. A belső ellenállás túl nagy ahhoz, hogy nagy ellenállásértékeket mérjünk. Erre alkalmas egy megohméter, amely 50-1000 voltos feszültséget ad ki az üzemi helyzet szimulálására. Ez a nagy feszültség biztosítja, hogy a kibocsátott áram a rézmagon keresztül a szigetelésbe kerüljön, még a legkisebb szigetelési sérüléseken is. A Megohmmeterrel történő méréshez állítsa a mérőt a HV akkumulátor feszültségére, vagy egy lépéssel magasabbra. A mérőkábelek csatlakoztatása és a mérő helyes beállítása után kattintunk a narancssárga „szigetelésvizsgálat” gombra. A beállított feszültség (a képen: 1000 volt) a mérőkábelekre, így az alkatrészre kerül, majd a kijelzőről leolvassuk az ohmos értéket.
- Az 550 MΩ-nál nagyobb szigetelési ellenállás (megaohm, ami 550 millió ohmot jelent) megfelelő. Ez a maximális mérési tartomány;
- Az 550 MΩ-nál kisebb érték jelezheti a szigetelés szivárgását, de ennek nem feltétlenül kell így lennie;
- A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) és az Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) szerint az elektromos járművek szigetelési ellenállásának legalább 500 Ω/voltnak kell lennie. 400 V névleges HV feszültségnél az ellenállásnak (500 Ω * 400 v) = 200.000 XNUMX Ω kell lennie.
- A gyártók gyakran magasabb minőségi és biztonsági előírásokat támasztanak, ami magasabb minimális szigetelési ellenállást eredményez. Emiatt a diagnózis felállításakor mindig be kell tartani a gyári utasításokat.
Mindig a gyártó utasításai vezetnek.
A gyári előírások leírják a lépéseket, a biztonsági előírásokat és a minimális szigetelési ellenállásokat.
A következő képen egy képernyőképet látunk egy Toyota kézikönyvből. Az adott modell villanymotorjához vezető kábelek minimális szigetelési ellenállása látható.
A megohmmérőt 500 V-ra kell állítani, és a vezetékek (UV és W) elektromos motorral szembeni minimális ellenállása a házhoz képest legalább 100 MΩ (MegaOhm).
Például az elektromos klímakompresszor és a fűtőelem szigetelési ellenállása eltérő lehet. Más alkatrészek mérésekor vegye figyelembe a gyári adatoknak azt a részét.
1. Szigetelésmérés a negatív oldalon (nincs hiba):
Kihúzott csatlakozónál a negatív oldalt is megmérjük a jármű tömegéhez viszonyítva. Az 1. és 2. ábra azt mutatja be, hogyan néz ki ez a mérés sematikus formában és a valóságban. A mérés >550 MΩ szigetelési ellenállást eredményez, ami azt jelzi, hogy a szigetelés jó állapotban van.
2. Szigetelésmérés a pozitív oldalon (hiba nélkül):
A dugó leválasztása után, például az inverterről, a piros mérőszondát a leszerelt csatlakozóban lévő (most a plusz oldalon) lévő tűre rögzítjük, a fekete mérőszondát pedig a jármű karosszériájához kapcsolódó testpontra rögzítjük. Az 1. ábra újra megjeleníti az előző szakasz diagramját, számozva a HV akkumulátort (1), a jármű tömegét (2) és a két fogyasztót (3 és 4). A Megohmmeter csatlakoztatva van, és a narancssárga „szigetelésteszt” gomb megnyomásával megméri a szigetelési ellenállást 500 voltos átvitt feszültség mellett. Ez 133 megaohmnak felel meg. A szigetelési ellenállás kisebb, mint az előző mérésnél. Olvassa el a gyártó utasításait. A gyártó által megadott 100 MΩ-os minimális szigetelési ellenállást betartjuk. A szigetelési ellenállás rendben van.
3. Szigetelésmérés a pozitív oldalon (hiba):
Ugyanezen csatlakozásokon mérve 65 MΩ szigetelési ellenállást mértünk. Bár az ellenállásérték magasabb, mint az IEC és az IEEE által meghatározott minimális 500 ohm/volt (lásd az előző bekezdést), a kábelezést és/vagy alkatrészt a rendszer elutasítja, mert a gyártó a minimális ellenállásértéket 100 MΩ-ban határozta meg. A vezetékek és/vagy dugós csatlakozások nem javíthatók, de teljesen ki kell cserélni.
4. Szigetelésmérés a pozitív oldalon (hiba):
Ha 0 MΩ szigetelési értéket mérünk, közvetlen kapcsolat (azaz rövidzárlat) van a HV vezeték és a ház között. A vezetékek és/vagy dugós csatlakozások nem javíthatók, de teljesen ki kell cserélni.
Szigetelési hiba esetén más fogyasztók csatlakozói egyenként leválaszthatók a dugóban történő méréshez, a fenti szöveg és képek szerint.
Kapcsolódó oldal:
