Tema: 12 Cablurile de înaltă tensiune (HV)
Embedded Files
Studiind această temă, veți fi capabili:
1. să descrieți caracteristicele cablurilor de tensiune înaltă.
2. să identificați structura cablurilor HV și destinația fiecărui element.
3. să explicați modul de generare a codurilor de eroare la pierderea izolației
cablurilor de tensiune înaltă.
12.1 Cablurile de înaltă tensiune (HV)
Tensiunea într-un sistem de propulsie electrică pentru automobilele hibride și electrice poate atinge niveluri semnificative, de obicei peste 300 V, iar în vehiculele electrice cu performanțe mai ridicate sau în autobuzele electrice, aceasta poate să depășească chiar și 800 V sau mai mult. Contactul cu această tensiune este extrem de periculos. Acesta este motivul pentru care sunt utilizate cabluri HV speciale. Aceste cabluri au o carcasă exterioară de culoare portocalie pentru o identificare mai ușoară (Figura 1).
Figura 1 Schema circuitului de tensiune înaltă de la automobilul VW. Touareg Hybrid
1. Bateria HV de tensiune înaltă;
2. Cabluri de curent continuu HV;
3. Invertor;
4. Cabluri de curent alternativ HV;
5. Motor electric/generator;
6. Cabluri de curent continuu HV;
7. Compresorul electric de aer condiționat.
Sistemul de înaltă tensiune este proiectat să aibă un potențial electric izolat față de caroserie. Acest aspect este important pentru a evita riscurile de șoc electric și pentru a asigura siguranța utilizatorilor și a personalului de service.
Două cabluri conectează bateria de înaltă tensiune la modulul electronic de putere (invertor). Ele sunt responsabile pentru furnizarea curentului continuu (DC) de la baterie către invertor pentru conversia în curent alternativ (AC), necesar pentru alimentarea motorului electric.
Trei cabluri transmit energia electrică de la modulul electronic de putere (invertor) către motorul electric/generatorul.
Două sau trei fire conectează modulul electronic de putere la compresorul de aer condiționat. Acesta furnizează energie electrică necesară pentru funcționarea compresorului de aer condiționat, care poate funcționa fie cu curent continuu (DC), fie cu curent alternativ (AC), în funcție de configurarea specifică.
12.2 Construcția cablurilor HV
Există diferite tipuri de cabluri utilizate în cadrul autovehiculelor hibride și electrice (Figura 3).
1. carcasa exterioară;
2. teaca împletită;
3. izolator;
4. conductor de cupru.
Figura 3 Cabluri utilizate în cadrul autovehiculelor hibride și electrice
1. Conductor de cupru; 2. Izolator; 3. Teaca împletită; 4. Carcasa exterioară;
Miez de Cupru Multifilar. Miezul cablurilor de înaltă tensiune este adesea realizat din cupru multifilar. Alegerea cuprului se datorează conductivității sale ridicate, care permite un flux eficient al curentului electric. Structura multifilară, cu mai multe fire, conferă flexibilitate cablului, ceea ce este important într-un mediu vehicular în care cablurile trebuie să se poată adapta la mișcările și vibrațiile vehiculului.
Izolație Specială. Izolația joacă un rol crucial în protejarea cablurilor de înaltă tensiune împotriva scurtcircuitelor și a altor probleme electrice. Aceasta poate fi realizată din materiale speciale, cum ar fi polietilena reticulată (XLPE), care oferă o izolație eficientă și rezistență la temperaturi ridicate.
Teaca împletită. Anumite cabluri de înaltă tensiune pot fi ecranate pentru a oferi o protecție suplimentară împotriva interferențelor electromagnetice și pentru a preveni orice scurgere de curent. Ecranele pot fi realizate din materiale conductive, cum ar fi folii metalice sau fire de metal.
Carcasa exterioară. Unele cabluri pot include straturi suplimentare de protecție, cum ar fi învelișuri exterioare rezistente la temperaturi extreme, substanțe chimice sau uzură mecanică. Aceste straturi contribuie la durabilitatea și siguranța cablurilor în diferite condiții de utilizare.
12.3 Monitorizarea permanentă a izolației cablurilor
Cablurile de înaltă tensiune sunt protejate printr-o izolație specială și sunt separate fizic de alte componente ale vehiculului, inclusiv caroserie (Figura 3), astfel că întregul sistem HV funcţionează total ”separat”.
Dacă izolațiele cablurile este distrusă tensiune înaltă intră în contact direct sau apropiat cu alte componente sau cu suprafețe conductive, există riscul de scurtcircuit inclusiv incendii sau deteriorarea altor componente ale sistemului electric.
Pentru aceasta este necesară o monitorizare constantă a izolaţiei cablurilor HV, deoarece sistemul poate funcţiona chiar dacă unul dintre cablurile de curent are o scurgere la caroseria vehiculului.
Sistemul de monitorizare permanentă a izolației permite identificarea acestor defecțiuni. Acesta poate fi încorporat în diferite componente, de exemplu în unitatea de control a bateriei HV sau în invertor.
Figura 3 Schema circuitului HV cu monitorizarea izolației
1. Bateria HV, 2. Sistemul de monitorizare permanentă a izolației, 3. Resistența peste care se măsoară căderea de tensiune în paralel, 4. și 5. Consumatori electric.
6. Caroseria automobilului
La componentele electrice, izolarea slabă poate provoca o conexiune între cablurile pozitive (Figura 4) sau negative (Figura 5) de la bateria HV şi carcasă. Deoarece carcasa este de obicei montată pe caroseria vehiculului, poate apărea un curent dacă protecţia este slabă în cazul unei izolaţii slabe. Când plusul bateriei HV este conectat la caroseria vehiculului prin intermediul carcasei ca urmare a unei defecţiuni a izolaţiei, pe caroserie este prezentă tensiune înaltă de sute de volţi. Cu toate acestea, pentru că nu există nicio modalitate de conectare la negativul bateriei HV, nu se va întâmpla nimic pentru că nu va curge curent.
Figura 4 Defecțiuni pe circuitul pozitiv
Figura 5 Defecțiuni pe circuitul negativ
Deoarece cu o izolaţie slabă în plus sau minus nu există încă un circuit închis, siguranţa principal de serviciu nu se va topi. Monitorizarea permanentă a izolaţiei la vehiculele electrice detectează un astfel de transfer de curent, avertizând şoferul cu un mesaj de eroare. Cu o defecţiune de izolaţie, vehiculul poate funcţiona în continuare, cu excepţia cazului în care producătorul îl dezactivează prin software.
Lucrurile vor merge prost doar dacă există mai multe defecţiuni de izolaţie, unde atât plusul, cât şi minusul bateriei HV intră în contact cu caroseria (Figura 6). Sistemul de monitorizare permanentă a izolației nu permite identificarea pierderii izolației, în așa situație sunt utilizate sistemele de siguranță a baterii HV.
Figura 6 Defecțiuni pe circuitul pozitiv și negativ
Cauzele unei defecţiuni pot fi:
• După o coliziune, este posibil să se fi produs deteriorarea cablajului, determinând ca cuprul firelor pozitive şi negative să intre în contact unul cu celălalt sau să atingă caroseria vehiculului;
• din cauza suprasarcinii - și deci a supraîncalzirii - izolaţia dintr-o componentă electrică s-a defectat (topit), permiţând contactul cu mediul;
• Sau există lichid conductiv deoarece vehiculul a fost în apă, a avut loc un scurtcircuit între plus și minus din cauza scurgerii de lichid de răcire în acumulatorul HV. Scurgerile de agent frigorific în pompa electrică de aer condiţionat poate provoca, de asemenea, scurtcircuitări.
12.1 Operații de diagnosticare și mentenanță
De îndată ce ECU detectează o anomalie cu monitorizarea permanentă a izolaţiei, stochează un cod de eroare. Descrierile posibile ale codurilor P (cum ar fi P1AF0 şi P1AF4) ar putea fi: .izolarea sistemului de tensiune a bateriei pierdută" sau .defecţiune a circuitului de izolare a tensiunii bateriei". Când un vehicul intră în atelier cu o defecţiune de izolaţie, mecanicul poate măsura rezistenţele de izolaţie după utilizarea echipamentului de diagnosticare, sau manual cu un Megohmmetru, pentru a verifica dacă pe undeva există o scurgere de izolaţie.
Software-ul dintr-un tester de diagnosticare poate efectua el însuşi un test de izolaţie pentru anumite mărci, de exemplu pentru componentele care arată o defecţiune de izolaţie numai după ce au fost pornite, cum ar fi încălzirea electrică sau aerul condiţionat electric.
În alte cazuri putem măsura rezistenţa de izolaţie cu un Megohmmetru. Nu se poate măsura rezistenţa de izolaţie cu un multimetru normal, deoarece rezistenţa internă a multimetrului poate fi de până la 10 milioane de ohmi. Rezistenţa internă este prea mare pentru a măsura valori mari de rezistenţă. Un megohmmetru este potrivit pentru aceasta şi emite o tensiune de 50 până la 1000 de volţi pentru a simula situaţia de funcţionare. Această tensiune înaltă asigură că curentul emis să-şi găsească drumul prin miezul de cupru către izolaţie, chiar şi prin cea mai mică deteriorare a izolaţiei.
Pentru a măsura cu megaohmetrul, setaţi comutatorul la aceeaşi tensiune ca cea a bateriei HV sau cu un pas mai mare. După conectarea cablurilor de măsurare şi setarea corectă a comutatorului, facem clic pe butonul de testare a izolaţiei. O rezistență ridicată indică o izolație sănătoasă, în timp ce o rezistență scăzută poate indica o defecțiune. Consultaţi datele din fabrică pentru a compara valorile maxime de rezistenţă ale producătorului cu valorile măsurate.
Masurarea izolației pe circuitul
După deconectarea conectorului, de exemplu de la invertor, ataşăm sonda roşie de măsurare la ştiftul din conectorul demontat şi sonda de măsurare neagră la un punct de masă conectat la caroseria vehiculului (Figura 7). Megohmetrul este conectat pentru a măsura rezistenţa de izolaţie cu tensiunea transmisă de 500 volţi.
Figura 7 Testul de rezistență la izolație cu megometru pe circuitul
Pentru evitarea electrocutării la demontarea cablurilor HV, au o membrană de cauciuc pentru o protecție la atingere (Figura 8). Iar pentru evitarea montării incorecte a conectorilor negativi și pozitivi, dețin forme criptate structural. Totuși după demontare, cablurile trebuie de izolat. Pentru aceste cazuri se pot utiliza ustensile speciale capabele să reziste la tensiunii de 1000 V, sau bandă de izolare (Figura 9).
Figura 8 Forme criptate structural al cablului și protejarea cu o membrană de cauciuc
Figura 9 Izolarea cablurile de tensiune înaltă cu bandă de izolare.
Un instrument frecvent utilizat pentru testarea rezistenței izolației este megometrul (ex: Мultimetru Uni-T UT505B). Acesta aplică o tensiune continuă la un cablu și măsoară rezistența izolației. Testul se efectuează între conductor și carcasă sau între conductoare într-un cablu multiconductor.
Conectoare fixate prin dispozitive de zăvorâre
Figura 6 Dispozitiv de siguranță pentru fixarea cablurilor
Page updated
Google Sites
Report abuse