Предметы:
- введение
- Включение высоковольтной системы
- блокировка
- Защита от короткого замыкания
- Постоянный контроль изоляции
- Диагностика с помощью мегаомметра
Инлейдинг:
Высоковольтная система автомобилей с электрифицированным или полностью электрическим приводом оснащена комплексной защитой. Систему нельзя поставить на охрану, пока не будут выполнены все требования безопасности. В момент обнаружения ошибки высоковольтная система немедленно отключается. Это может произойти в следующих ситуациях:
- Часть высоковольтной системы демонтируется, и система включается.
- Из-за столкновения или повреждения водой электрические части или проводка замыкаются друг на друга или на землю.
- Детали были повреждены из-за перегрузки.
На изображении ниже показаны компоненты, входящие в систему безопасности. Часть аккумуляторной батареи гибридного автомобиля (1) видна синим цветом, а оранжевая сервисная заглушка (2) находится слева. В середине расположены три реле (с 3 по 5), которые поочередно включаются ЭБУ (6). Под аккумуляторной батареей гибридного автомобиля находится ЭБУ (7), который подключен к потребителям (8), таким как электродвигатель, насос отопления, кондиционера, гидроусилитель руля и система зарядки.
Легенда:
1. Высоковольтная аккумуляторная батарея
2. Сервисная вилка с предохранителем.
3. Реле 1
4. Реле 2
5. Реле 3
6. ЭБУ гибридной аккумуляторной батареи
7. ЭБУ высоковольтной системы
8. Электропотребители
Включение высоковольтной системы:
Водитель активирует высоковольтную систему, нажав кнопку запуска. В тот момент, когда на дисплее появляется сообщение «HV готово», высоковольтная система активируется. Прежде чем система высокого напряжения активируется, реле в Высоковольтный аккумуляторный блок контролируется подключение аккумуляторной батареи к потребителям.
При включении высоковольтной системы ЭБУ (6 на рисунке ниже) управляет высоковольтными реле в положительной цепи (реле 4) и цепи массы (реле 5). Сначала цепь тока на плюсовой стороне включается через резистор. На изображении ниже мы видим, что реле (4) передает ток на резистор R1. Резистор ограничивает ток, проходящий через него, тем самым ограничивая пусковой ток. Это позволяет конденсаторам инвертора заряжаться медленно. В это время система может выполнить проверку безопасности при более низком напряжении. После того, как напряжение на конденсаторах инвертора станет примерно равным напряжению аккумуляторной батареи гибридного автомобиля, реле 3 замыкается, а реле 4 размыкается, подавая полное напряжение на инвертор и другие электрические компоненты.
Скрестите:
Система блокировки — это система безопасности, обеспечивающая защиту от электрического контакта при открытых соединениях. В каждом компоненте, подключенном к высоковольтной аккумуляторной батарее, имеется по крайней мере один контакт, который может отключить высоковольтную систему в случае прерывания работы. Эти контакты могут быть встроены в проводку или встроены в корпус компонента в качестве переключателя.
На изображении ниже слева мы видим активную систему: реле 3 и 5 замкнуты, а это значит, что напряжение от высоковольтной аккумуляторной батареи передается потребителям. Цепь блокировки окрашена в синий цвет от ЭБУ автомобиля (7). На резистор R2 подается напряжение от ЭБУ. Блокировка проходит через потребителей электроэнергии (8) в виде последовательной цепи. Блокировка подключена к массе аккумуляторной батареи. Между резистором R2 в ЭБУ (7) и выходом потребителей, где измеряется напряжение на блокировке, имеется ответвление.
- Блокировка в норме: напряжение после резистора R2 равно 0 Вольт;
- Блокировка прервана: напряжение на резисторе R2 не потребляется и составляет (в зависимости от напряжения питания) 5, 12 или 24 вольта.
Напряжение после резистора R2 постоянно контролируется во время включения, а также во время движения.
Демонтаж сервисной вилки (2) или любого из электрических компонентов (8) также приводит к разрыву цепи блокировки. Эту ситуацию можно увидеть на правом изображении выше, где сместилась сервисная вилка. Оба предохранителя между аккумуляторными модулями и цепь блокировки разомкнуты. Поскольку блокировка больше не подключена к массе автомобиля, напряжение после резистора R2 возрастает до значения напряжения питания. ЭБУ автомобиля (7) напрямую управляет ЭБУ аккумуляторной батареи (6), поэтому реле 3, 4 и 5 больше не активируются. После этого высоковольтная система отключается.
На изображении мы видим оранжевый сервисный разъем с большими контактами посередине для подключения положительного и отрицательного кабелей высоковольтной аккумуляторной батареи, а слева разъем меньшего размера с двумя контактами. Это два контакта блокировки. Мы также находим эти соединения на разъемах компонентов высокого напряжения.
Защита от короткого замыкания:
Высоковольтная система должна быть защищена от чрезмерных токов, которые могут быть вызваны коротким замыканием в проводке или электрических компонентах. Без защиты это может привести к вспышке дуги, плавлению труб или даже пожару. Предохранитель предназначен для защиты системы от этих опасностей. Предохранитель может находиться как в сервисной вилке, так и в другом месте аккумуляторной батареи. Транспортные средства также могут быть оборудованы несколькими предохранителями, каждый из которых предназначен для защиты определенной цепи.
Помимо того, что предохранитель защищает систему от чрезмерных токов, датчик тока в положительном или отрицательном кабеле высоковольтной аккумуляторной батареи передает ток в ЭБУ. ЭБУ принимает решение отключить реле в случае перегрузки.
Постоянный контроль изоляции:
Положительные и отрицательные стороны высоковольтной аккумуляторной батареи не соприкасаются ни друг с другом, ни с окружающей средой. Вокруг положительной стороны (от + аккумулятора до + инвертора) имеется несколько слоев изоляции с плетеной оболочкой между ними. Но минусовая сторона также изолирована и не соприкасается с кузовом или корпусом компонентов. Сам кузов автомобиля же подключается к минусу бортовой аккумуляторной батареи (в легковых автомобилях 12 Вольт). В высоковольтной части этого нет. Причинами неисправности могут быть:
- После столкновения могло произойти повреждение проводки, в результате чего медь положительного и отрицательного проводов соприкоснулись друг с другом или соприкоснулись с кузовом автомобиля;
- из-за перегрузки (и, следовательно, перегрева) изоляция электрического компонента вышла из строя (расплавилась), что привело к контакту с окружающей средой;
- Или имеется проводящая жидкость, поскольку автомобиль находился в воде, произошло короткое замыкание между плюсом и минусом из-за утечки охлаждающей жидкости в аккумуляторной батарее гибридного автомобиля.Утечка хладагента в электрическом насосе кондиционера также может стать причиной проводимости.
Плохая изоляция электрических компонентов может стать причиной замыкания положительных или отрицательных проводов высоковольтной аккумуляторной батареи и корпуса. Поскольку корпус обычно монтируется на кузове автомобиля, в случае плохой изоляции может возникнуть ток при плохой защите. При подключении плюса высоковольтной аккумуляторной батареи к кузову автомобиля через корпус в результате нарушения изоляции на кузове присутствует высокое напряжение в сотни вольт. Однако, поскольку нет возможности подключиться к минусу высоковольтной аккумуляторной батареи, ничего не произойдет, поскольку ток не будет течь. Все пойдет не так только в том случае, если произойдет множественное повреждение изоляции, когда плюс и минус высоковольтной аккумуляторной батареи соприкоснутся с кузовом.
На трех изображениях ниже мы видим аккумуляторную батарею гибридного автомобиля (1) с положительным и отрицательным проводами, кузов автомобиля внизу (2) и два потребителя электроэнергии (3 и 4) между ними.
- плохая изоляция плюсовой стороны компонента: при плохой изоляции между плюсом и корпусом потребителя (например, электронагревателя) корпус окажется под напряжением. Поскольку нет подключения к минусу высоковольтной аккумуляторной батареи, ток не протекает;
- плохая изоляция минус: снова будет (небольшое) напряжение на кузове, но ток не пойдет;
- плохая изоляция как по плюсу, так и по минусу: в этой ситуации происходит короткое замыкание между плюсом и минусом высоковольтной аккумуляторной батареи. Работа с телом становится связью между положительным и отрицательным. Ток будет быстро возрастать до тех пор, пока не перегорит предохранитель в сервисной вилке и/или аккумуляторной батарее гибридного автомобиля, чтобы защитить систему.
Поскольку при плохой изоляции в плюсе или минусе еще нет замкнутой цепи, предохранитель в сервисной вилке не расплавится. Постоянный контроль изоляции в электромобилях обнаруживает такую передачу тока, предупреждая водителя сообщением об ошибке. При повреждении изоляции автомобиль все равно может работать, если производитель не отключил его с помощью программного обеспечения.
Номер 5 на рисунке ниже обозначает компонент, в котором осуществляется постоянный контроль изоляции. На самом деле эта электрическая часть, конечно, сложнее.
Цифрой 6 обозначен измерительный резистор, на котором параллельно измеряется падение напряжения.
На двух изображениях ниже показаны ситуации, когда имеется плохая изоляция плюса (слева) и минуса (справа). Поскольку ток протекает через измерительный резистор, в цепи сопротивления потребляется напряжение. Падение напряжения на измерительном резисторе является мерой силы тока, протекающего через резисторы.
Как только ЭБУ обнаруживает неисправность при постоянном контроле изоляции, он сохраняет код ошибки. Возможные описания кодов P (таких как P1AF0 и P1AF4) могут быть следующими: «потеря изоляции системы напряжения батареи» или «неисправность цепи изоляции напряжения батареи». Когда автомобиль поступает в мастерскую с нарушением изоляции, механик может измерить сопротивления изоляции после использования диагностического оборудования или вручную с помощью мегаомметра, чтобы проверить, нет ли где-нибудь утечки изоляции.
Диагностика с помощью мегаомметра:
В предыдущем разделе было объяснено понятие «сопротивление изоляции» и показано, как автомобиль использует постоянный контроль изоляции для проверки наличия утечек из положительных или отрицательных соединений высоковольтной аккумуляторной батареи к кузову автомобиля. В этом разделе мы обсудим это более подробно и опишем, как вы, как техник, можете определить место неисправности с помощью мегаомметра. Естественно, как техник вы должны иметь сертификат для работы с системами высокого напряжения. Программное обеспечение диагностического тестера само может выполнять проверку изоляции для определенных марок, например, для компонентов, которые обнаруживают нарушение изоляции только после включения, таких как электрическое отопление или электрическое кондиционирование воздуха.
В остальных случаях сопротивление изоляции можно измерить мегаомметром. Измерить сопротивление изоляции обычным мультиметром невозможно, поскольку внутреннее сопротивление мультиметра может достигать 10 миллионов Ом. Внутреннее сопротивление слишком велико для измерения высоких значений сопротивления. Для этого подходит мегаомметр, который выдает напряжение от 50 до 1000 вольт для имитации рабочей ситуации. Это высокое напряжение гарантирует, что излучаемый ток пройдет через медный сердечник к изоляции даже при малейшем повреждении изоляции. Для измерения с помощью мегаомметра установите на измерителе то же напряжение, что и у высоковольтной аккумуляторной батареи, или на одну ступень выше. После подключения измерительных кабелей и правильной настройки счетчика нажимаем на оранжевую кнопку «Проверка изоляции». Установленное напряжение (на изображении: 1000 В) подается на измерительные кабели и, следовательно, на компонент, после чего мы считываем значение сопротивления с дисплея.
- Сопротивление изоляции более 550 МОм (МегаОм, что означает 550 миллионов Ом) является допустимым. Это максимальный диапазон измерения;
- Значение ниже 550 МОм может указывать на утечку в изоляции, но это не обязательно;
- По данным Международной электротехнической комиссии (IEC) и Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), сопротивление изоляции электромобиля должно составлять не менее 500 Ом на вольт. При номинальном ВН напряжении 400 Вольт сопротивление должно составлять (500 Ом * 400 В) = 200.000 XNUMX Ом.
- Производители часто устанавливают более высокие стандарты качества и безопасности, что приводит к более высокому минимальному сопротивлению изоляции. По этой причине при диагностике всегда необходимо соблюдать заводские инструкции.
Инструкции производителя всегда являются ведущими.
В заводских спецификациях описаны этапы, правила техники безопасности и минимальное сопротивление изоляции.
На следующем изображении мы видим скриншот руководства Toyota. Указаны минимальные сопротивления изоляции кабелей электродвигателя соответствующей модели.
Мегаомметр должен быть настроен на 500 Вольт, а минимальное сопротивление проводки (УФ и Вт) к электродвигателю по сравнению с корпусом должно составлять 100 МОм (МегаОм) или более.
Сопротивления изоляции, например, электрического компрессора кондиционера и нагревательного элемента могут быть разными. При измерении других компонентов обращайтесь к этой части заводских данных.
1. Измерение изоляции на отрицательной стороне (нет ошибок):
При отключенной вилке измеряем также отрицательную сторону по отношению к массе автомобиля. На рисунках 1 и 2 показано, как выглядит это измерение в схематическом виде и в реальности. В результате измерения сопротивление изоляции составляет >550 МОм, что указывает на хорошее состояние изоляции.
2. Измерение изоляции на плюсовой стороне (нет неисправности):
После отсоединения вилки, например от инвертора, красный измерительный щуп присоединяем к штырю в демонтированной вилке (теперь в плюсе), а черный измерительный щуп - к точке заземления, подключенной к кузову автомобиля. На рисунке 1 воспроизведена диаграмма из предыдущего раздела, на которой пронумерована аккумуляторная батарея гибридного автомобиля (1), масса транспортного средства (2) и два потребителя (3 и 4). Подключен Мегомметр и нажата оранжевая кнопка «Проверка изоляции» для измерения сопротивления изоляции при передаваемом напряжении 500 Вольт. Это составляет 133 Мегаом. Сопротивление изоляции ниже, чем при предыдущем измерении. Следует ознакомиться с инструкциями производителя. Мы придерживаемся минимального сопротивления изоляции 100 МОм, указанного производителем. Сопротивление изоляции в порядке.
3. Измерение изоляции на плюсовой стороне (неисправность):
При измерении на тех же соединениях мы измерили сопротивление изоляции 65 МОм. Хотя значение сопротивления превышает минимальные 500 Ом на вольт, установленные IEC и IEEE (см. предыдущий параграф), проводка и/или компонент отбраковываются, поскольку производитель указал минимальное значение сопротивления 100 МОм. Проводка и/или штекерные соединения ремонту не подлежат, а должны быть полностью заменены.
4. Измерение изоляции на плюсовой стороне (неисправность):
Когда измеренное значение изоляции равно 0 МОм, между высоковольтным проводом и корпусом имеется прямое соединение (т. е. короткое замыкание). Проводка и/или штекерные соединения ремонту не подлежат, а должны быть полностью заменены.
В случае нарушения изоляции вилки других потребителей можно отсоединить по одному для измерения в вилке, как показано в тексте и изображениях выше.
Связанная страница:
