A hibrid járművek nagyfeszültségű rendszereinek működése és biztonsági előírásai

A tudomány, a technika és a technológia fejlődése részben emberi kíváncsiságból, részben felvetődő problémák megoldásából, majd újabb kérdések létrejöttéből táplálkozik. A motorizáció kezdeti időszakában az érdeklődés, később a nagyobb haszon elérése, majd a megtörtént balesetek miatti megelőző gondolkodás adták a fejlődés motorját. A légszennyezéshez - az iparon túl - a közlekedésben használt fosszilis üzemanyagok használata jelentősen hozzájárul.

A képzés célja, hogy a résztvevők átfogó ismereteket szerezzenek a korszerű hibrid- és elektromos járművek témakörében. A hibrid- és elektromos járművek elméletét feldolgozó tanfolyam bemutatja a hibrid- és elektromos járművekben található nagyfeszültségű (HV) rendszerek felépítését és részegységeit. Ezen felül a járművekben található érzékeléstechnika témakörébe is bevezet azáltal, hogy a jeladókat és ezek méréstechnikáját is bemutatja.

Az elméleti ismeretekre építve, méréstechnikai virtuális gyakorlatokkal lehetővé teszi a különböző elektrotechnikai - elektronikai alkatrészek és az érzékelő elemek jelalak vizsgálatát, valamint a jelfeldolgozás mérésekkel illusztrált folyamatát.

Hibrid Hajtásrendszerek Általános Jellemzői

Hibrid hajtásnak azt nevezzük, amikor több, egymástól eltérő elven működő erőforrása van az autónak. Ilyenkor legalább két különböző energiaforrással és energia-átalakítóval rendelkezik egy jármű. Legelterjedtebben a belső égésű motor mellett egy elektromotor is segíti az autó mozgását. Ilyenkor a fosszilis energiahordozó inkább a benzin (Atkinson ciklusú motorok), bár közvetlen befecskendezésű dízel vagy egyéb alternatív üzemanyagú motorral működő hibrid is létezik. A hibridek mindkét (belső égésű és villany) motorja kisebb méretű, mint a hagyományos járművekben.

További tüzelőanyag fogyasztás csökkentő megoldásnak alkalmazzák a belső égésű motor leállítását üresjáratban, a légellenállás csökkentését és a hibridekre optimalizált kis gördülési ellenállású gumiabroncsok használatát. A villamos hálózatnak kell a terheléseket elviselni és a fogyasztókat ellátni. Régebben a benzinmotor által termelt veszteséghő alkalmas volt az utastér fűtésére és a páramentesítésre. A mai korszerű motorok magasabb hatásfoka miatt ezt a feladatot is a villamos hálózat látja el. Az eddigi belső égésű motor által hajtott segédberendezéseket, sőt a komfortot növelő (pl. klíma) berendezéseket ma már villamos motor hajtja.

Biztonságos közlekedés az új szabályokkal

Az Energiaforrások és Rendszerek Működése

Az elektromos rendszer tagjai váltakozó áramú gépek, az energiatároló akkumulátorok viszont egyenáramú berendezések. A legmegfelelőbb energiatároló legyen kicsi, könnyű, de jól viselje a töltési-kisütési folyamatok dinamikus változását. Ez függ a hajtástípustól, a hibridizáció fokától és a villanymotor teljesítményétől. Elsődlegesen elektrokémiai akkumulátorokat alkalmaznak, melyek kémiai úton elektromos energiát állítanak elő. Két fontos mutatójuk a teljesítménysűrűség, ami a jármű teljesítményét; és az energiasűrűség, ami az autó hatótávolságát befolyásolja.

Az akku több cellából épül fel, egy-egy cella független és teljes egység: elektrolit, benne két elektródával (+,-). Régi típusok az ólom (Pb-Fe), nikkel-vas (Ni-Fe), de a fejlődés, fejlesztés folyamatos. Vannak nikkel-kadmium (Ni-Cd), nikkel-fémhidrid (Ni-MH), nátrium-nikkelklorid, lítium-ion és lítium-polimer akkumulátorok. A hibrid járművekben legtöbbször a Ni-MH-et használják, aminek környezetterhelése csekély és teljesen újrahasznosítható (Toyota).

A hibrid rendszer soha nem teszi lehetővé az akku túlterhelését, 20-80% tartományban működik. A tartósság további titka, hogy folyamatosan használni kell, rendszeresen tölteni és kisütni. Emellett nem igényel karbantartást sem. Az elektromos és hibrid járműveknél a motor gyakori leállítása és elindítása (stop-start) miatt az energiafelhasználásban gyakori csúcsok jelentkeznek, amit ultrakapacitások - mint energiaforrások - használatával is kezelhetnek, mert azok rövid idő alatt nagy töltésmennyiséget tudnak raktározni.

A vezetési körülmények függvényében egy intelligens vezérlőegység szabályozza, hogy a meghajtást melyik motor végezze: a belső égésű, az elektromotor vagy mindkettő. A hibrid üzemmód során a nyomatékelosztásról a káros anyag kibocsátásnak, az akkumulátor töltöttségi szintjének és az üzemanyag fogyasztásnak a függvényében a vezérlőegység dönt és vált a hajtásmódok közt. A generátor üzemmód a nagyfeszültségű akkumulátor(ok) töltésére szolgál. Egyik lehetőségként a benzinmotor a jármű hajtásához szükségesnél több forgatónyomatékot ad, másrészt visszatápláló fékezéskor (rekuperálás, regeneratív/regeneráló fékezés) a villanymotor működése megfordul és generátorként tölti az akku(ka)t, a mozgási (mechanikai) energiát elektromossá alakítva. A hibrid rendszerek hatékonysága függ a villanymotortól, az akkumulátor kapacitásától, illetve a rendszer programozásától.

A fedélzeti számítógép nem csak a meghajtómotorok működését és azok arányát szabályozza, hanem figyeli az akku töltöttségi fokát is. Ezt 40 és 60% közötti értéken tartja, így maximálja az élettartamát, ami elérheti ekkor a jármű élettartamát is. A belső égésű motor, a villamos gép és az akkumulátor megfelelő kombinálásával a részegységek előnyei nem csak összeadódnak, hanem „többszöröződnek”, eredőjük nő. Ez a hibrid szinergia-hajtás (Toyota). A bonyolult felépítés hátrányai pedig kompenzálhatók.

A Toyota C-HR Hibrid bemutatója

Hibridizáció Foka és Típusai

Annak függvényében, hogy a villamos teljesítménynek a járműtömeghez képest milyen az aránya, eltérő feladatokat tud ellátni a villamos rendszer, s ez meg is fogja határozni a hibridizáció fokát. Az egyre növekvő teljesítmény egyre többféle feladat ellátását tudja biztosítani. Ez egyben összetettebb rendszereket is jelent. Természetesen a bonyolultabb rendszerek az egyszerűbbek összes funkcióját képesek ellátni.

Az alábbi táblázat összefoglalja a hibridizáció fokait és a hozzájuk tartozó jellemzőket:

Hibrid Hajtáslánc Konfigurációk

• Soros hibridhajtás: Konstrukciójuk a villanyautóéra hasonlít. Itt a belső égésű motor generátort hajt, ami áramot termel a kerekeket meghajtó villanymotor számára. Nincs mechanikai kapcsolat a belső égésű motor és a meghajtott kerekek közt. A motorból érkező energia kétszer is átalakításra kerül, így jelentős lehet a veszteség.
• Párhuzamos hibridhajtás: Mindkét motor (benzin, villany) mechanikusan csatlakozik a kerekekhez. A két kiindulási hajtáslánc differenciálmű segítségével egyesül. Összetettebb rendszerű, precízebben szabályozható, így nagyobb üzemanyag megtakarítás lehetséges, a soros hibridhez képest jobb hatásfokú. Minél nagyobb a villanymotor és az akkumulátor, annál több energia nyerhető vissza fékezéskor.
• Vegyes hibridhajtás/Megosztott soros-párhuzamos hibrid: A két alapváltozat (soros, párhuzamos) megfelelő összehangolásával hozzák létre. Miller- vagy Atkinson-ciklusú motort alkalmaznak, amit kis teljesítménysűrűség, alacsony fordulatszámon kisebb forgatónyomaték, és jobb hatásfok jellemez.

A Hibrid Járművek Előnyei és Jövője

A hibrid autók vezetése nem csak a modern technológia használatához kötődő felemelő élmény, hanem - az érzelmeken túl - rengeteg racionális érv is szól mellettük. Környezettudatos szemlélettel egyénileg is tehetünk a fenntarthatóságért, hiszen CO2 kibocsátásuk akár 75 g alatt is lehet kilométerenként. Emellett zsebbe vágó szokott lenni egy jármű fogyasztása. Egy kiskategóriás autónál 1,5-2 liter megtakarítás is van száz kilométeren a hagyományos benzinmotoroshoz képest.

Ezek az autók értékállók, mert megbízhatók, hiszen kimagasló minőségű a hajtásláncuk. Mivel a belső égésű motorokat a nagyobb terhelésnél a villanymotor segíti (elindulás, gyorsítás), ezért ez az elhasználódásukat akár 30%-kal is csökkenti. A karbantartás alacsonyabb fenntartási költségekkel jár: a hibrid hajtásláncban nincsenek nagy kopásnak kitett elemek, a háromfázisú szinkronmotor nem igényel karbantartást. A fékbetétek és a féktárcsák is kevésbé kopnak a regeneratív fékezésből fakadóan.

A hibrid autó praktikus a rövid távokat autózóknak: városban közlekedőknek és elővárosból ingázóknak. Dinamikusan, a mai kor követelményeinek megfelelően használható, rugalmas a két teljesen eltérő karakterisztikájú erőforrás miatt. Így az elindulás pillanatától rendelkezésre áll az elektromotor maximális forgatónyomatéka.

Hibrid modellek

A hibrid járművek technológiája a kezdeti szakaszban járhat, de az ágazat gyorsan növekszik. Valamennyi nagyobb jármű- és teherautógyártó fejleszt hibrideket, és a hibrid technológia jelentős ugrást jelent a fejlett elektromos hajtáskomponensek felé, amelyeket hidrogénüzemanyagcellás járművekhez és tisztán elektromos járművekhez egyaránt használni fognak. A mai hibridek összetettsége és kifinomultsága messze meghaladja a normál járművekét vagy teherautóét. Ez sehol sem nyilvánvalóbb, mint a hibrid és nem hibrid elektromos áramkörök összehasonlításában. Míg a hagyományos járművek elektromos rendszereit szinte teljes egészében tizenkét vagy tizennégy voltos feszültség hajtja, a mai hibrid járművek öt vagy több különböző áramköri feszültséget képesek előállítani, 12 és 650 volt között. Váltakozó és egyenáramot egyaránt használnak, és gyakoriak a változó feszültségek.

Nagyfeszültségű Rendszerek Biztonsága és Karbantartása

A Nagyfeszültségű Rendszerek Veszélyei és Kezelése

Először is fontos meghatározni azokat a jellegzetes veszélyeket, amelyek jelen lehetnek az ilyen típusú járművekben. A fő veszély a biztonságos feszültségnél magasabb feszültségű berendezések jelenléte, azaz 25 V feletti váltakozó áram és 60 V feletti egyenáram esetén. Ezek a feszültségek veszélyes feszültségként ismertek, és veszélyt jelentenek az emberi egészségre és életre, ezért az ilyen típusú berendezések üzemeltetése megfelelő engedélyhez kötött (ellenőrizze az adott országban hatályos egyedi előírásokat). A veszélyes feszültségek jellemzően a hajtásláncban és a légkondicionáló rendszerekben találhatók.

A hibrideket úgy tervezték, hogy minimálisra csökkentsék a nagyfeszültségű áramkörök közvetlen mérésének szükségességét. Bár az ehhez hasonló cikkek csak kiegészíthetik az OEM szervizinformációit, vannak általános óvintézkedések, amelyeket a technikusnak meg kell tennie a nagyfeszültségű áramkör kezelésekor. Ebben a cikkben nagyfeszültség alatt az 50 voltnál nagyobb áramköri feszültséget értjük.

Bár a legtöbb hibrid nagyfeszültségű (HV) rendszerét általában nem kell leállítani a rutinszerű karbantartás során, a nagyfeszültségű rendszereket le kell állítani, mielőtt leválasztják vagy eltávolítják a nagyfeszültségű kábeleket vagy alkatrészeket. Hasznos lehet például a HV alkatrészek leválasztása hibrid jármű földhibájának diagnosztizálása során. Az ilyen munkákhoz milliohmméter vagy szigetelésvizsgáló használata szükséges, amelyről később egy másik cikkben lesz szó.

A hibrid járművek nagyfeszültségű rendszerének egyik leggyakoribb mérése az a feszültség, amelyet a rendszer letiltása után mérnek annak ellenőrzésére, hogy a rendszer megfelelően zárt-e. Most megvitatjuk azokat az általános lépéseket, amelyek általában szükségesek annak megállapításához, hogy egy hibrid nagyfeszültségű rendszere biztonságosan le van tiltva.

Potenciálisan veszélyes elektromos áramot előállíthat vagy hordozhat a négy különböző típusú hibrid alkatrész egyike:

1. a nagyfeszültségű akkumulátorcsomag,
2. a jármű egyenirányító-inverter egységében található kondenzátorok,
3. az elektromos motor ill. motorok, más néven motorgenerátorok, és
4. az általában narancssárga színű nagyfeszültségű kábelek, amelyek ezeket a lényeges pontokat összekötik.

Személyi Képesítések és Munkavégzési Előírások

A jármű nagyfeszültségű rendszerének szervizelésének első előfeltétele a szükséges képesítések megléte. Általában minden műhelyben feladatmegosztás történik, azaz vannak olyan személyek, akik a gumiabroncsok és az alváz szervizeléséért felelősek, és vannak a mechanikus rendszereket javító szerelők, valamint a berendezések és az elektronikus rendszerek javításáért felelős elektronikai technikusok. Ezeknek az embereknek a szakértelme hasznos lesz az elektromos és hibrid járművek szervizelésekor. Sok szerviz szembesül azzal a dilemmával, hogy meg kell határozni a munkavállaló hatáskörét.

• Képzetlen személynek minősül a műhely szempontjából minden a nem a műhely alkalmazásában álló személy, a járművel érkezett vezetőtől a javításhoz szükséges alkatrészek szállítójáig. Ez azért van, mert lehetetlen meghatározni, hogy ezek az emberek milyen ismeretekkel rendelkeznek az elektromos veszélyekről vagy a nagyfeszültségű rendszer működéséről. A képzetlen személyeket meg kell akadályozni abban, hogy a műhely helyiségeiben és az elektromos munkaterületen hozzáférjenek a járműhöz.
• A képzett személy egy olyan minősítés, amely olyan munkavállalókra vonatkozik, akik nem rendelkeznek villanyszerelői képesítéssel (országspecifikus), de képzettek, tisztában vannak a járművön jelentkező veszélyekkel, a rendelkezésre álló egyéni védőeszközökkel, a nagyfeszültségű alkatrészeken található jelölésekkel, valamint az elsősegélynyújtás eljárásaival és elveivel. Ezt a fajta munkát nagyfeszültségű berendezésen, feszültségmentes állapotban történő munkavégzésre képesített személy végezheti. A képzett személy végezhet a járművön olyan javítási és karbantartási munkákat, amelyek nem a nagyfeszültségű rendszerhez kapcsolódnak, pl. kerékcsere, a nagyfeszültséghez nem kapcsolódó rendszerek (információs, kényelmi, biztonsági rendszerek) javítása, de tisztában kell lennie az elvégezhető tevékenységek körével és azzal, hogy hol kell jelentkeznie, ha a nagyfeszültségű rendszerbe való beavatkozás válik szükségessé.
• A nagyfeszültségű technikusnak olyan személynek kell lennie, aki rendelkezik az adott országban alkalmazandó megfelelő képesítéssel, és ismeri a nagyfeszültségű rendszerek építését. Ez a minősítés lehetővé teszi a nagyfeszültségű rendszer kikapcsolását a járműben (a feszültség nélküli állapot létrehozásának módját a következő részben ismertetjük), a nagyfeszültségű eszközök szétszerelését és működtetését (a feszültség kikapcsolása után), valamint mérések végzését a veszélyes területen (pl. ellenállás mérések). A technikus munkáját korlátozza, ha a jármű nagyfeszültségét nem lehet kikapcsolni, például amikor a nagyfeszültségű akkumulátoron belül dolgozik (a nagyfeszültség kikapcsolása műszaki okokból nem lehetséges), vagy ha a feszültségmentes állapot nem állapítható meg járműhiba vagy helytelen deaktiválási folyamat miatt.
• A nagyfeszültségű berendezésen való munkavégzésre jogosult személy (nagyfeszültségű szakértő) feszültség alatt álló állapotban beavatkozhat a nagyfeszültségű rendszerbe, ha például a nagyfeszültséget nem lehetett kikapcsolni.

Minden hivatalos márkaszerviz jogosult az Ön gépjárművének javítására, beleértve a nagyfeszültségű rendszereket is.

A Biztonságos Munkavégzés Lépései

A nagyfeszültségű, nagyáramú áramkörök biztonságos mérése fegyelmet és tudatosságot igényel. Nincsenek rövidzárlatok - elengedhetetlenek a megfelelő eljárások és felszerelések. Ne feledje, hogy a nagyfeszültségű mérési eljárás során, miután a járművet kikapcsolták, az első lépés a 12 V-os akkumulátor leválasztása, az utolsó lépés pedig az újracsatlakoztatás a jármű újraindítása előtt. A digitális tanfolyam elvégzésével a résztvevő képessé válhat a nagyfeszültségű rendszerekkel ellátott járműveken való szerviz munkákat megelőző biztonsági intézkedéseinek ellátására.

Mielőtt ezt megtenné, kapcsolja be a mérőt, válassza ki a „DC feszültség” lehetőséget, és ellenőrizze, hogy a mérő működik-e alacsony feszültségű áramforrás, például a jármű 12 V-os akkumulátorának mérésével. A hibás mérőórák vagy kábelek hamis „nulla feszültség” leolvasást eredményezhetnek. Mivel a hibrid járművek nagyfeszültségű áramkörei el vannak választva az alváz testétől, a leolvasás közvetlenül a HV csatlakozásokról is levehető. Az OEM szervizinformációk útmutatást adnak arról, hogy mit és hol kell mérni. Ezt a leolvasást általában a „normál esetben kikapcsolt” nagyfeszültségű biztonsági relék veszik fel, amelyek az akkumulátorcsomagot a rendszer többi részéhez kapcsolják. Ha azonban a szervizmunkához a nagyfeszültségű kábeleket szabaddá kell tenni vagy le kell választani, akkor ellenőrizni kell, hogy nincs-e feszültség a HV-kábelek végei között, valamint az egyes HV-kábelek végei és a jármű földelése között.

A nagyfeszültségű munka veteránjai hagyományosan az „egykezes szabályt” használják, amikor nagyfeszültségű áramkörrel dolgoznak. Ez azt jelenti, hogy egyszerre csak egy kézzel lehet dolgozni egy nagyfeszültségű áramkörön. Az ilyen fegyelem egy újabb biztonsági réteget ad ahhoz, amit a szigetelő gumikesztyűk már nyújtanak. A nagyfeszültségű áramkör közvetlen leolvasásakor az „egykezes szabály” betartásához elengedhetetlen, hogy rendelkezzen legalább egy elektromos kábellel, amely szigetelt érintkezőkapcsokkal van ellátva. Egyik kezével csatlakoztassa az érintkezőbilinccsel ellátott vezetéket az áramkör egyik kivezetéséhez, majd a leolvasáshoz csatlakoztassa a másik vezetéket egy másik kivezetéshez. Soha nem szabad, hogy egynél több kéz tartsa a kábelt vagy érintse meg a jármű talaját.

Fontos biztonsági tanácsok:

• Ne vizsgálja meg a nagyfeszültségű csatlakozókat, mert ez károsíthatja azokat.
• Ne használjon sprinklereket a nagyfeszültségű áramkörök körül, mert stimulálhatják az áramkört körülvevő levegőt és vezetőképessé tehetik azt. Ne feledje, hogy a 600 voltos áramkör jobban képes ívet kelteni, mint a 12 voltos áramkör.
• Elektromos szigetelőszalaggal azonnal szigetelje le a szabaddá vált nagyfeszültségű kapcsokat, amelyek megszakadtak.
• Az elektromos csatlakozás minősége, valamint korrózióállósága a megfelelő meghúzási nyomatéktól függ.
• Ellenőrizze, hogy nem hagyott-e darabot vagy hangszert azon a területen, ahol dolgozott.
• Ha járműve HV-rendszere kivehető karbantartó dugóval rendelkezik, az újratelepítéskor győződjön meg arról, hogy az biztonságosan és megfelelően van-e behelyezve.
• Ne csatlakoztassa újra a 12 voltos akkumulátort mindaddig, amíg a jármű nagyfeszültségű szervizdugóját vagy kapcsolóját vissza nem helyezték eredeti helyzetébe, és vissza nem helyezték az eltávolított hozzáférési burkolatokat.
• A jármű összeszerelése és a 12 V-os akkumulátor csatlakoztatása után indítsa el a járművet, és ellenőrizze a kódokat vagy a READY állapotot. Egyes hibrid rendszerek kódokat állítanak be, amikor a rendszert megzavarják vagy leállítják, így előfordulhat, hogy a kódokat törölni kell, majd meg kell nézni, hogy visszajönnek-e.
• Indítsa el az elektromos rendszereket, például az elektromos ablakokat, ha szükséges. Tesztelje a járművet a normál működés ellenőrzéséhez.

tags: #hibrid #jármű #nagyfeszültségű #rendszer #működése #és

• Autóvédelem a Generalival
• Motorfelújítási útmutató Suzuki Hollós tulajdonosoknak
• Octavia 1 tuning lámpa útmutató
• Kuvait és Spanyolország gumitüzei
• Részletes információk a Honda alufelnikről