denekler:
- tanıtım
- HV sisteminin açılması
- kilitleme
- Kısa devre koruması
- Kalıcı izolasyon izleme
- Megohmmetre ile teşhis
Giriiş:
Elektrikli veya tamamen elektrikli tahrikli araçlardaki HV sistemi birden fazla korumayla donatılmıştır. Tüm güvenlik gereksinimleri karşılanana kadar sistem devreye alınamaz. Bir hata tespit edildiği anda HV sistemi derhal kapanır. Bu, aşağıdaki durumlarda gerçekleşebilir:
- YG sisteminin bir kısmı sökülerek sistem devreye alınır.
- Bir çarpışma veya su hasarı nedeniyle elektrikli parçalar veya kablolar birbiriyle veya toprakla kısa devre yapar.
- Aşırı yüklenmeden dolayı parçalar hasar görmüştür.
Aşağıdaki resimde güvenlik sistemine ait bileşenler gösterilmektedir. HV akünün (1) bir kısmı mavi renkte, turuncu servis fişi (2) solda görülebilir. Ortada ECU (3) tarafından teker teker çalıştırılan üç röle (5 ila 6) bulunmaktadır. HV aküsünün altında elektrik motoru, ısıtma, klima pompası, hidrolik direksiyon ve şarj sistemi gibi tüketicilere (7) bağlanan ECU (8) bulunmaktadır.
Legend:
1. YG akü
2. Sigortalı servis fişi
3. Röle 1
4. Röle 2
5. Röle 3
6. HV akü ECU'su
7. HV sisteminin ECU'su
8. Elektrik tüketicileri
HV sisteminin açılması:
Sürücü, start düğmesine basarak HV sistemini etkinleştirir. Ekranda “HV hazır” mesajı göründüğü anda HV sistemi devreye girer. HV sistemi aktif hale gelmeden önce röleler HV akü paketi Pil paketini tüketicilere bağlamak için kontrol edilir.
HV sistemi açıldığında, ECU (aşağıdaki şekilde 6), pozitif devredeki (röle 4) ve toprak devresindeki (röle 5) HV rölelerini kontrol eder. İlk olarak artı taraftaki akım devresi bir direnç aracılığıyla açılır. Aşağıdaki görüntüde rölenin (4) akımı R1 direncine aktardığını görüyoruz. Direnç içinden geçen akımı sınırlandırır, böylece ani akımı da sınırlar. Bu, invertördeki kapasitörlerin yavaş şarj edilmesini sağlar. Bu sırada sistem daha düşük bir voltajda güvenlik kontrolü gerçekleştirebilir. İnvertördeki kapasitörler arasındaki voltaj yaklaşık olarak HV akü grubunun voltajına eşitlendikten sonra, röle 3 kapanır ve röle 4 açılır, böylece invertöre ve diğer elektrikli bileşenlere tam voltaj uygulanır.
kilitleme:
Kilitleme sistemi, açık bağlantılar olduğunda elektrik temasına karşı koruma sağlayan güvenlik sistemidir. HV aküye bağlanan her bileşende, bir kesinti meydana geldiğinde HV sistemini kapatabilecek en az bir kontak bulunmaktadır. Bu kontaklar kablolara entegre edilebilir veya bir bileşenin muhafazasına anahtar olarak dahil edilebilir.
Soldaki aşağıdaki resimde aktif sistemi görüyoruz: 3 ve 5 numaralı röleler kapalı, bu da HV aküden gelen voltajın tüketicilere aktarıldığı anlamına geliyor. Kilitleme devresi araç ECU'sundan (7) mavi renktedir. ECU'dan R2 direncine bir voltaj uygulanır. Kilit, seri devre olarak elektrik tüketicilerinden (8) geçirilir. Kilit, akü paketindeki toprağa bağlanır. ECU'daki (2) direnç R7 ile kilitleme üzerindeki voltajın ölçüldüğü tüketicilere giden çıkış arasında bir dal vardır.
- Kilitleme TAMAM: R2 direncinden sonraki voltaj 0 volt;
- Kilit kesintiye uğradı: R2 direncinde voltaj tüketilmez ve (besleme voltajına bağlı olarak) 5, 12 veya 24 volttur.
Direnç R2'den sonraki voltaj, açma sırasında ve aynı zamanda sürüş sırasında sürekli olarak izlenir.
Servis fişinin (2) veya elektrikli bileşenlerden (8) herhangi birinin sökülmesi de kilitleme devresini keser. Bu durumu yukarıdaki sağ görselde servis fişinin kaydığı yerde görebilirsiniz. Hem akü modülleri arasındaki sigorta hem de kilitleme devresi açık. Kilit artık araç topraklamasına bağlı olmadığından R2 direncinden sonraki voltaj, besleme voltajının değerine yükselir. Araç ECU'su (7) akü ECU'sunu (6) doğrudan kontrol eder, böylece 3, 4 ve 5 numaralı röleler artık etkinleştirilmez. Daha sonra HV sistemi kapatılır.
Resimde, HV akünün pozitif ve negatif kablolarını bağlamak için ortada büyük kontakların bulunduğu turuncu servis fişini, solda ise iki pinli daha küçük bir fiş bağlantısını görüyoruz. Bunlar kilidin iki pimidir. Bu bağlantıları HV bileşenlerinin fişlerinde de buluyoruz.
Kısa devre koruması:
HV sistemi, kablolardaki veya elektrikli bileşenlerdeki kısa devreden kaynaklanabilecek aşırı akımlara karşı korunmalıdır. Koruma olmadan bu durum ark parlamasına, boruların erimesine ve hatta yangına yol açabilir. Sistemi bu tehlikelere karşı korumak için sigorta tasarlanmıştır. Sigorta servis fişinin içinde olabileceği gibi pil takımının başka bir yerinde de bulunabilir. Araçlar ayrıca her biri belirli bir devreyi korumak üzere tasarlanmış birden fazla sigortayla donatılabilir.
Sigortanın sistemi aşırı akımlara karşı korumasının yanı sıra HV akünün artı veya eksi kablosunda bulunan akım sensörü de akımı ECU'ya iletir. Aşırı yük olduğunda röleleri kapatma kararını ECU verir.
Kalıcı izolasyon izleme:
HV akünün pozitif ve negatif uçları birbirleriyle veya çevreyle temas etmez. Artı tarafın etrafında (+ aküden invertörün + tarafına kadar) aralarında örgülü bir kılıf bulunan birkaç yalıtım katmanı vardır. Ancak eksi tarafı da yalıtılmıştır ve kaportaya veya bileşenlerin mahfazasına temas etmez. Aracın gövdesi ise araç içi akünün negatif kutbuna (binek araçlarda 12 volt) bağlıdır. HV kısmında durum böyle değil. Bir arızanın nedenleri şunlar olabilir:
- Bir çarpışmadan sonra kablolarda hasar meydana gelmiş olabilir, bu da pozitif ve negatif kabloların bakırlarının birbirine temas etmesine veya aracın gövdesine temas etmesine neden olabilir;
- Aşırı yük ve dolayısıyla aşırı ısınma nedeniyle bir elektrikli bileşenin yalıtımı bozuldu (eridi), çevreyle temasa izin verildi;
- Veya araç suyun içinde olduğu için iletken sıvı vardır, HV akü grubundaki soğutucu sızıntısından dolayı artı ve eksi arasında kısa devre oluşmuştur.Elektrikli klima pompasındaki soğutucu sızıntısı da iletime neden olabilir.
Elektrikli bileşenlerde zayıf yalıtım, HV aküsünden gelen pozitif veya negatif kablolar ile mahfaza arasında bir bağlantıya neden olabilir. Muhafaza genellikle aracın gövdesine monte edildiğinden, yalıtımın zayıf olması durumunda korumanın zayıf olması durumunda bir akım ortaya çıkabilir. Yalıtım arızası sonucu HV akünün artı kutbu gövde üzerinden araç gövdesine bağlandığında kaporta üzerinde yüzlerce voltluk yüksek gerilim oluşur. Ancak HV akünün negatifine bağlanmanın bir yolu olmadığından akım akmayacağından hiçbir şey olmayacaktır. HV aküsünün artı ve eksi kutuplarının üstyapıyla temas ettiği birden fazla yalıtım arızası olması durumunda işler ters gider.
Aşağıdaki üç resimde, araç gövdesi altta (1) ve iki elektrik tüketicisi (2 ve 3) ortada olacak şekilde pozitif ve negatif kabloları olan HV akü paketini (4) görüyoruz.
- Bileşenin artı tarafının zayıf yalıtımı: Bir tüketicinin (örneğin elektrikli ısıtıcı) artı kısmı ile mahfazası arasında zayıf bir yalıtım varsa, mahfaza gerilim altında olacaktır. HV aküsünün negatif ucuna bağlantı olmadığından akım akmaz;
- zayıf yalıtım eksi: üstyapıda yine (küçük) bir voltaj olacaktır, ancak hiçbir akım akmayacaktır;
- Hem artı hem de eksi yalıtım zayıf: bu durumda HV akünün artı ve eksi uçları arasında kısa devre vardır. Üstyapı pozitif ve negatif arasındaki bağlantı haline gelir. Sistemi korumak için servis fişindeki ve/veya HV aküdeki sigorta atıncaya kadar akım hızla artacaktır.
Artı veya eksi izolasyonun zayıf olması durumunda henüz kapalı devre olmadığından servis fişindeki sigorta erimez. Elektrikli araçlardaki kalıcı izolasyon denetimi, bu tür akım transferini tespit ederek sürücüyü bir hata mesajıyla uyarır. Yalıtım hatası durumunda araç, üretici tarafından yazılım aracılığıyla devre dışı bırakılmadığı sürece çalışmaya devam edebilir.
Aşağıdaki şekildeki 5 sayısı, kalıcı izolasyon izlemenin gerçekleştiği bileşeni göstermektedir. Gerçekte bu elektriksel kısım elbette daha karmaşıktır.
6 sayısı, gerilim düşüşünün paralel olarak ölçüldüğü ölçüm direncini gösterir.
Aşağıdaki iki resim artı (solda) ve ekside (sağda) yalıtımın zayıf olduğu durumları göstermektedir. Akım ölçüm direncinden geçtiği için direnç devresinde voltaj tüketilir. Ölçüm direnci üzerindeki voltaj düşüşü, dirençlerden akan akım miktarının bir ölçüsüdür.
ECU, kalıcı izolasyon denetimiyle bir anormallik tespit ettiği anda bir hata kodu kaydeder. P kodlarının olası açıklamaları (P1AF0 ve P1AF4 gibi) şu şekilde olabilir: "akü voltajı sistemi izolasyonu kaybedildi" veya "akü voltajı izolasyon devresi arızası". Bir araç atölyeye izolasyon arızasıyla girdiğinde, tamirci teşhis ekipmanını kullandıktan sonra izolasyon dirençlerini ölçebilir veya bir Megohmmetre ile manuel olarak bir yerde izolasyon sızıntısı olup olmadığını kontrol edebilir.
Megohmmetre ile teşhis:
Önceki bölümde "yalıtım direnci" kavramı açıklanmış ve aracın, HV aküsünden araç gövdesine pozitif veya negatif bağlantılarda sızıntı olup olmadığını kontrol etmek için kalıcı yalıtım izlemeyi nasıl kullandığı gösterilmiştir. Bu bölümde bunu daha ayrıntılı olarak tartışacağız ve bir teknisyen olarak arızanın yerini bir Megohmmetre ile nasıl tespit edebileceğinizi açıklayacağız. Doğal olarak, bir teknisyen olarak HV sistemlerinde çalışmak için sertifikalı olmanız gerekir. Bir teşhis test cihazındaki yazılım, belirli markalar için, örneğin elektrikli ısıtma veya elektrikli klima gibi yalnızca açıldıktan sonra yalıtım hatası gösteren bileşenler için bir yalıtım testini kendisi gerçekleştirebilir.
Diğer durumlarda izolasyon direncini bir Megohmmetre ile ölçebiliriz. Normal bir multimetre ile izolasyon direncini ölçmek mümkün değildir çünkü multimetrenin iç direnci 10 milyon ohm'a kadar çıkabilmektedir. İç direnç, yüksek direnç değerlerini ölçemeyecek kadar yüksektir. Bunun için bir Megohmmetre uygundur ve çalışma durumunu simüle etmek için 50 ila 1000 volt arasında bir voltaj çıkışı sağlar. Bu yüksek voltaj, izolasyondaki en küçük hasarda bile, yayılan akımın bakır çekirdekten izolasyona doğru yolunu bulmasını sağlar. Megohmmetre ile ölçüm yapmak için, ölçüm cihazını HV akü voltajıyla aynı voltaja veya bir adım daha yükseğe ayarlayın. Ölçüm kablolarını bağlayıp ölçüm cihazını doğru ayarladıktan sonra turuncu renkli “yalıtım testi” butonuna tıklıyoruz. Ayarlanan voltaj (resimde: 1000 volt) ölçüm kablolarına ve dolayısıyla bileşene uygulanır ve ardından ohmik değeri ekrandan okuruz.
- 550 MΩ'dan (Megaohm, yani 550 milyon ohm) daha büyük bir yalıtım direnci sorun yaratmaz. Bu maksimum ölçüm aralığıdır;
- 550 MΩ'un altındaki bir değer, yalıtımda bir sızıntıya işaret edebilir ancak durumun mutlaka böyle olması gerekmez;
- Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) ve Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü'ne (IEEE) göre bir EV'nin yalıtım direnci volt başına en az 500 Ω olmalıdır. 400 voltluk nominal HV voltajında direnç (500 Ω * 400 v) = 200.000 Ω olmalıdır.
- Üreticiler genellikle daha yüksek kalite ve güvenlik standartları belirler ve bu da daha yüksek minimum yalıtım dirençlerine yol açar. Bu nedenle teşhis yapılırken daima fabrika talimatlarına uyulmalıdır.
Bir üreticinin talimatları her zaman yol göstericidir.
Fabrika spesifikasyonları adımları, güvenlik düzenlemelerini ve minimum yalıtım dirençlerini açıklar.
Bir sonraki resimde Toyota kılavuzundan bir ekran görüntüsü görüyoruz. İlgili modelin elektrik motoruna giden kabloların minimum izolasyon dirençleri gösterilmektedir.
Megaohmmetre 500 volta ayarlanmalı ve elektrik motoruna giden kabloların (UV ve W) muhafazaya kıyasla minimum direnci 100 MΩ (MegaOhm) veya daha fazla olmalıdır.
Örneğin elektrikli klima kompresörü ile ısıtma elemanının izolasyon dirençleri farklı olabilir. Diğer bileşenleri ölçerken fabrika verilerinin o kısmına bakın.
1. Negatif tarafta izolasyon ölçümü (hata yok):
Fişin bağlantısı kesildiğinde, aracın kütlesine kıyasla negatif tarafı da ölçeriz. Şekil 1 ve 2, bu ölçümün şematik biçimde ve gerçekte nasıl göründüğünü göstermektedir. Ölçüm, yalıtımın iyi durumda olduğunu gösteren >550 MΩ'luk bir yalıtım direnciyle sonuçlanır.
2. Artı tarafta izolasyon ölçümü (hata yok):
Fişi örneğin invertörden çıkardıktan sonra, kırmızı ölçüm probunu sökülmüş fişteki pime (şimdi artı tarafta) ve siyah ölçüm probunu araç gövdesine bağlı bir toprak noktasına bağlarız. Şekil 1, HV aküyü (1), araç kütlesini (2) ve iki tüketiciyi (3 ve 4) numaralandıran önceki bölümdeki diyagramı yeniden göstermektedir. Megohmmetre bağlanarak turuncu “yalıtım testi” butonuna basılarak iletilen 500 volt gerilim ile izolasyon direnci ölçülmüştür. Bu da 133 Megaohm'a tekabül ediyor. Yalıtım direnci önceki ölçüme göre daha düşüktür. Üreticinin talimatlarına başvurulmalıdır. Üretici tarafından belirtilen minimum 100 MΩ yalıtım direncine uyuyoruz. Yalıtım direnci iyi durumda.
3. Artı tarafta izolasyon ölçümü (arıza):
Aynı bağlantıları ölçerken 65 MΩ'luk bir yalıtım direnci ölçtük. Direnç değeri, IEC ve IEEE tarafından belirlenen volt başına minimum 500 ohm'dan yüksek olmasına rağmen (önceki paragrafa bakın), üreticinin minimum direnç değerini 100 MΩ olarak belirlemesi nedeniyle kablolama ve/veya bileşen reddedilir. Kablo ve/veya fiş bağlantıları onarılamaz ancak tamamen değiştirilmelidir.
4. Artı tarafta izolasyon ölçümü (arıza):
0 MΩ'luk bir yalıtım değeri ölçüldüğünde, HV kablosu ile mahfaza arasında doğrudan bir bağlantı (yani kısa devre) vardır. Kablo ve/veya fiş bağlantıları onarılamaz ancak tamamen değiştirilmelidir.
Yalıtım arızası durumunda yukarıdaki yazı ve görsellerde görüldüğü gibi diğer tüketicilerin fişleri tek tek çekilerek fişte ölçüm yapılabilir.
İlgili sayfa:
