Viðfangsefni:
- Inngangur
- Kveikt á HV kerfinu
- Samloka
- Skammhlaupsvörn
- Varanlegt einangrunareftirlit
- Greining með Megohmmeter
Kynning:
HV kerfið í ökutækjum með rafknúið eða fullkomlega rafdrifið drif er búið mörgum vörnum. Ekki er hægt að virkja kerfið fyrr en allar öryggiskröfur hafa verið uppfylltar. Um leið og villa greinist slekkur HV-kerfið strax. Þetta getur gerst við eftirfarandi aðstæður:
- Hluti HV-kerfisins er tekinn í sundur og kveikt á kerfinu.
- Vegna áreksturs eða vatnsskemmda, skammhlaupa rafhlutar eða raflögn sín á milli eða við jörð.
- Hlutar hafa skemmst vegna ofhleðslu.
Myndin hér að neðan sýnir þá íhluti sem tilheyra öryggiskerfinu. Hluti HV rafhlöðunnar (1) sést í bláu, með appelsínugulu þjónustutappinu (2) til vinstri. Í miðjunni eru þrjú gengi (3 til 5), sem kveikt er á einu í einu af ECU (6). Fyrir neðan HV rafhlöðuna er rafgeymirinn (7), sem er tengdur við neytendur (8), svo sem rafmótor, hita, loftræstingardælu, vökvastýri og hleðslukerfi.
Legend:
1. HV rafhlaða
2. Þjónustutappi með öryggi
3. Liður 1
4. Liður 2
5. Liður 3
6. ECU af HV rafhlöðu
7. ECU af HV kerfi
8. Rafmagnsneytendur
Kveikt á HV kerfinu:
Ökumaðurinn virkjar HV-kerfið með því að ýta á starthnappinn. Um leið og skilaboðin „HV ready“ birtast á skjánum er HV-kerfið virkjað. Áður en HV kerfið er virkt, eru gengin í HV rafhlaða pakki stjórnað til að tengja rafhlöðupakkann við neytendur.
Þegar kveikt er á HV-kerfinu, stýrir ECU (6 á myndinni hér að neðan) HV-liða í jákvæðu hringrásinni (gengi 4) og jarðrásinni (gengi 5). Í fyrsta lagi er kveikt á straumrásinni á plúshliðinni í gegnum viðnám. Á myndinni hér að neðan sjáum við að gengi (4) sendir strauminn í viðnám R1. Viðnámið takmarkar strauminn sem fer í gegnum hann og takmarkar þannig innrásarstrauminn. Þetta gerir kleift að hlaða þéttana í inverterinu hægt. Á þessum tíma getur kerfið framkvæmt öryggisathugun við lægri spennu. Eftir að spennan yfir þéttana í inverterinu er um það bil jöfn spennu HV rafhlöðupakkans, lokar gengi 3 og gengi 4 opnast og setur fulla spennu á inverterinn og aðra rafmagnsíhluti.
Samlæsing:
Samlæsingarkerfið er öryggiskerfið sem veitir vörn gegn rafsnertingu þegar opnar tengingar eru. Í hverjum íhlut sem er tengdur við HV rafhlöðuna er að minnsta kosti einn tengiliður sem getur slökkt á HV kerfinu þegar truflun á sér stað. Þessa tengiliði er hægt að samþætta í raflögn eða fella inn í húsnæði íhluta sem rofa.
Á myndinni fyrir neðan til vinstri sjáum við virka kerfið: liða 3 og 5 eru lokuð, sem þýðir að spennan frá HV rafhlöðunni er flutt til neytenda. Samlæsingarrásin er lituð blá frá rafeindastjórn ökutækisins (7). Spenna er sett á viðnám R2 frá ECU. Samlæsingunni er beint í gegnum rafmagnsnotendur (8) sem raðrás. Samlæsingin er tengd við jörð í rafhlöðupakkanum. Það er grein á milli viðnáms R2 í ECU (7) og úttaks til neytenda þar sem spennan á samlæsingunni er mæld.
- Samlæsing í lagi: spenna eftir viðnám R2 er 0 volt;
- Samlæsing rofin: spennan er ekki notuð í viðnám R2 og er (fer eftir framboðsspennu) 5, 12 eða 24 volt.
Stöðugt er fylgst með spennunni eftir viðnám R2 þegar kveikt er á henni, en einnig í akstri.
Með því að taka þjónustutappann (2) eða einhvern af rafhlutunum (8) í sundur rjúfa einnig læsingarrásin. Þetta ástand má sjá á hægri myndinni hér að ofan, þar sem þjónustutappinn hefur færst til. Bæði öryggið á milli rafhlöðueininganna og læsingarrásarinnar er opið. Vegna þess að læsingin er ekki lengur tengd við jörðu ökutækisins, hækkar spennan eftir viðnám R2 að verðmæti framboðsspennunnar. ECU ökutækisins (7) stjórnar rafgeyminum (6) beint þannig að liða 3, 4 og 5 eru ekki lengur virkjuð. Þá er slökkt á HV-kerfinu.
Á myndinni sjáum við appelsínugula þjónustutappann með stóru tengiliðunum í miðjunni til að tengja jákvæðu og neikvæðu snúrurnar á HV rafhlöðunni, og til vinstri minni innstungu með tveimur pinnum. Þetta eru tveir pinnar á samlæsingunni. Við finnum líka þessar tengingar á innstungum HV íhluta.
Skammhlaupsvörn:
HV-kerfið verður að verja gegn of miklum straumum, sem getur stafað af skammhlaupi í raflögnum eða í rafmagnsíhlutum. Án verndar getur þetta leitt til ljósboga, bráðnunar á rörum eða jafnvel elds. Öryggi er hannað til að verja kerfið gegn þessum hættum. Öryggið gæti verið staðsett í þjónustutappinu, en einnig annars staðar í rafhlöðupakkanum. Ökutæki geta einnig verið búin mörgum öryggi, sem hvert um sig er hannað til að vernda ákveðna hringrás.
Til viðbótar við þá staðreynd að öryggið verndar kerfið gegn of miklum straumum, sendir straumskynjarinn í jákvæðu eða neikvæðu snúrunni á HV rafhlöðunni strauminn til ECU. ECU tekur ákvörðun um að slökkva á liðunum þegar ofhleðsla er.
Varanlegt einangrunareftirlit:
Jákvæðu og neikvæðu hliðarnar á HV rafhlöðunni komast ekki í snertingu við hvor aðra, né umhverfið. Það eru nokkur lög af einangrun í kringum plúshliðina (frá + rafhlöðu til + á inverterinu) með fléttu slíðri á milli. En mínushliðin er líka einangruð og kemst ekki í snertingu við yfirbyggingu eða húsnæði íhlutanna. Yfirbygging ökutækisins sjálfs er aftur á móti tengd við neikvæða rafhlöðuna um borð (12 volt í fólksbílum). Þetta er ekki raunin í HV hlutanum. Orsakir bilunar geta verið:
- Eftir árekstur gæti skemmdir hafa orðið á raflögnum, sem veldur því að kopar jákvæðu og neikvæðu víranna snerti hvort annað eða snerti yfirbyggingu ökutækisins;
- vegna ofhleðslu - og þar af leiðandi ofhitnunar - hefur einangrun í rafmagnsíhlut bilað (brætt), sem gerir snertingu við umhverfið kleift;
- Eða það er leiðandi vökvi vegna þess að ökutækið hefur verið í vatni, skammhlaup hefur orðið á milli plús og mínus vegna leka kælivökva í HV rafhlöðupakkanum.Leki kælimiðils í rafmagnsloftræstingardælunni getur einnig valdið leiðni.
Í rafmagnsíhlutum getur léleg einangrun valdið tengingu milli jákvæðu eða neikvæðu snúranna frá HV rafhlöðunni og húsinu. Þar sem húsið er venjulega fest á yfirbyggingu ökutækisins gæti straumur myndast ef vörnin er léleg ef einangrun er léleg. Þegar plús HV rafhlöðunnar er tengdur við yfirbyggingu ökutækisins í gegnum húsið vegna einangrunarbilunar er háspenna upp á hundruð volta til staðar á yfirbyggingunni. Hins vegar, vegna þess að það er engin leið að tengjast neikvæðu HV rafhlöðunnar, mun ekkert gerast vegna þess að enginn straumur mun flæða. Hlutir munu aðeins fara úrskeiðis ef það eru margar einangrunarbilanir, þar sem bæði plús og mínus HV rafhlöðunnar komast í snertingu við yfirbygginguna.
Á myndunum þremur hér að neðan sjáum við HV rafhlöðupakkann (1) með jákvæðu og neikvæðu snúrunum, með yfirbyggingu ökutækisins neðst (2) og tvo rafmagnsnotendur (3 og 4) á milli.
- léleg einangrun á plúshlið íhlutans: ef léleg einangrun er á milli plússins og húsnæðisins í neytanda (til dæmis rafmagnshitara) verður húsið spennt. Vegna þess að það er engin tenging við neikvæða HV rafhlöðuna, flæðir enginn straumur;
- léleg einangrun mínus: aftur verður (lítil) spenna á yfirbyggingunni, en enginn straumur rennur;
- léleg einangrun bæði í plús og mínus: í þessum aðstæðum er skammhlaup á milli plús og mínus HV rafhlöðunnar. Líkamsvinnan verður tenging jákvæðs og neikvæðs. Straumurinn mun aukast hratt þar til öryggið í þjónustutappinu og/eða HV rafhlaðan springur til að verja kerfið.
Vegna þess að með lélegri einangrun í plús eða mínus er ekki enn lokað hringrás, mun öryggið í þjónustutappanum ekki bráðna. Varanlegt einangrunareftirlit í rafknúnum ökutækjum greinir slíkan straumflutning og varar ökumann við með villuboðum. Með einangrunarbilun getur ökutækið samt virkað, nema framleiðandinn hafi gert það óvirkt með hugbúnaði.
Númer 5 á myndinni hér að neðan sýnir íhlutinn þar sem varanlegt einangrunareftirlit fer fram. Í raun og veru er þessi rafmagnshluti auðvitað flóknari.
Númer 6 gefur til kynna mæliviðnámið sem spennufallið er mælt yfir samhliða.
Myndirnar tvær hér að neðan sýna aðstæður þar sem léleg einangrun er í plús (vinstri) og í mínus (hægri). Vegna þess að straumur flæðir í gegnum mæliviðnámið er spenna neytt í viðnámsrásinni. Spennufall yfir mæliviðnám er mælikvarði á magn straums sem flæðir í gegnum viðnámið.
Um leið og ECU greinir frávik með varanlegu einangrunareftirliti geymir það villukóða. Mögulegar lýsingar á P-kóðanum (eins og P1AF0 og P1AF4) gætu verið: „einangrun rafhlöðuspennukerfis glatað“ eða „bilun í rafhlöðuspennueinangrunarrás“. Þegar ökutæki kemur inn á verkstæðið með einangrunarbilun getur vélvirki mælt einangrunarviðnám eftir að hafa notað greiningarbúnaðinn, eða handvirkt með Megohmmeter, til að athuga hvort einangrunarleki sé einhvers staðar.
Greining með megóhmmælinum:
Fyrri hluti útskýrði hugtakið „einangrunarviðnám“ og sýndi hvernig ökutækið notar varanlegt einangrunareftirlit til að athuga hvort leki sé frá jákvæðum eða neikvæðum tengingum frá HV rafhlöðunni við yfirbyggingu ökutækisins. Í þessum kafla munum við ræða þetta nánar og lýsa því hvernig þú, sem tæknimaður, getur greint staðsetningu bilunarinnar með megóhmmæli. Auðvitað, sem tæknimaður verður þú að vera löggiltur til að vinna við HV kerfi. Hugbúnaðurinn í greiningarprófara getur sjálfur framkvæmt einangrunarpróf fyrir ákveðnar tegundir, til dæmis fyrir íhluti sem aðeins sýna einangrunarbilun eftir að hafa verið kveikt á þeim, eins og rafhitun eða rafloftkæling.
Í öðrum tilfellum getum við mælt einangrunarviðnámið með megóhmmæli. Ekki er hægt að mæla einangrunarviðnám með venjulegum margmæli því innra viðnám margmælisins getur verið allt að 10 milljónir ohm. Innri viðnám er of hátt til að mæla há viðnámsgildi. Megóhmmælir er hentugur fyrir þetta og gefur frá sér 50 til 1000 volta spennu til að líkja eftir rekstraraðstæðum. Þessi háspenna tryggir að útgefinn straumur rati í gegnum koparkjarna að einangruninni, jafnvel í gegnum minnstu skemmdir í einangruninni. Til að mæla með megóhmmælinum skaltu stilla mælinn á sömu spennu og HV rafhlöðuna, eða einu skrefi hærra. Eftir að hafa tengt mælisnúrurnar og stillt mælinn rétt smellum við á appelsínugula „einangrunarpróf“ hnappinn. Stillt spenna (á myndinni: 1000 volt) er sett á mælisnúrurnar og þar af leiðandi á íhlutinn og við lesum síðan ohmska gildið af skjánum.
- Einangrunarviðnám sem er meira en 550 MΩ (Megaohm, sem þýðir 550 milljónir ohm) er í lagi. Þetta er hámarks mælisvið;
- Gildi sem er lægra en 550 MΩ getur bent til leka í einangruninni, en það þarf ekki endilega að vera raunin;
- Samkvæmt Alþjóða raftækninefndinni (IEC) og Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) verður einangrunarviðnám rafbíls að vera að minnsta kosti 500 Ω á volt. Við 400 volt nafnspennu ætti viðnámið að vera (500 Ω * 400 v) = 200.000 Ω.
- Framleiðendur setja oft hærri gæða- og öryggisstaðla, sem leiðir til hærri lágmarks einangrunarviðnáms. Af þessum sökum verður alltaf að fylgja leiðbeiningum verksmiðjunnar við greiningu.
Leiðbeiningar framleiðanda eru alltaf leiðandi.
Verksmiðjulýsingarnar lýsa þrepum, öryggisreglum og lágmarks einangrunarviðnámi.
Á næstu mynd sjáum við skjáskot úr Toyota handbók. Lágmarks einangrunarviðnám snúranna við rafmótor viðkomandi gerð er sýnd.
Megóhmmælirinn ætti að vera stilltur á 500 volt og lágmarksviðnám raflagna (UV og W) við rafmótorinn miðað við húsið ætti að vera 100 MΩ (MegaOhm) eða meira.
Einangrunarviðnám td rafmagns loftræstiþjöppunnar og hitaeiningarinnar getur verið mismunandi. Þegar aðrir íhlutir eru mældir skaltu vísa til þess hluta verksmiðjugagnanna.
1. Einangrunarmæling á neikvæðu hliðinni (engin að kenna):
Þegar innstungan er aftengd mælum við líka neikvæðu hliðina miðað við massa ökutækisins. Myndir 1 og 2 sýna hvernig þessi mæling lítur út í skýringarmynd og í raun. Mælingin leiðir til einangrunarviðnáms >550 MΩ sem gefur til kynna að einangrunin sé í góðu ástandi.
2. Einangrunarmæling á plúshliðinni (engin að kenna):
Eftir að klóninn hefur verið aftengdur, til dæmis frá inverterinu, festum við rauða mælikönnuna við pinna í teppinu sem var tekin í sundur (nú í plúshliðinni) og svarta mælinemann við jarðpunkt sem er tengdur við yfirbyggingu ökutækisins. Mynd 1 sýnir aftur skýringarmyndina frá fyrri hlutanum, númerar HV rafhlöðuna (1), massa ökutækis (2) og tvo neytenda (3 og 4). Megóhmmælirinn er tengdur og ýtt hefur verið á appelsínugula „einangrunarprófunarhnappinn“ til að mæla einangrunarviðnámið með sendri spennu upp á 500 volt. Þetta nemur 133 Megaohm. Einangrunarviðnám er lægra en í fyrri mælingu. Skoða skal leiðbeiningar framleiðanda. Við fylgjumst með lágmarks einangrunarviðnáminu 100 MΩ sem framleiðandinn tilgreinir. Einangrunarviðnámið er í lagi.
3. Einangrunarmæling á plúshliðinni (bilun):
Þegar við mældum á sömu tengingum mældum við einangrunarviðnám 65 MΩ. Þó að viðnámsgildið sé hærra en lágmark 500 ohm á volt sem IEC og IEEE setja (sjá fyrri málsgrein), er raflögnum og/eða íhlutnum hafnað vegna þess að framleiðandinn hefur tilgreint lágmarksviðnámsgildið 100 MΩ. Ekki má gera við raflögn og/eða innstungutengingar heldur verður að skipta um þær að fullu.
4. Einangrunarmæling á plúshliðinni (bilun):
Þegar einangrunargildi 0 MΩ er mælt er bein tenging (þ.e. skammhlaup) á milli HV vírsins og hússins. Ekki má gera við raflögn og/eða innstungutengingar heldur verður að skipta um þær að fullu.
Komi til einangrunarbilunar er hægt að aftengja innstungur annarra neytenda eitt af öðru til að mæla í innstungunni eins og sést á texta og myndum hér að ofan.
Tengd síða:
