Tema: 13 Remorcarea automobilului hibrid cu cutie de viteze cu mecanism planetar. Operații de diagnosticare a transmisiilor automobilelor hibride și electrice

Studiind această temă, veți fi capabili :

-          să explicați particularitățile remorcării automobilelor hibride echipate cu transmisie cu mecanism planetar, ținând cont de riscurile asociate deteriorării componentelor electrice și mecanice;

-          să aplicați proceduri corecte de testare, evaluare și întreținere a transmisiei în vehiculele cu propulsie hibridă sau electrică, respectând cerințele de siguranță și recomandările producătorului.

3.13.1 Remorcarea automobilelor hibride echipate cu transmisie cu mecanism planetar, ținând cont de riscurile asociate deteriorării componentelor electrice și mecanice

Automobilele hibride moderne, în special cele de tip full hybrid (ex. Toyota Hybrid Synergy Drive), utilizează o transmisie cu mecanism planetar care asigură o gestiune flexibilă și continuă a energiei mecanice provenite de la motorul termic și a celei electrice furnizate de motoarele/generatoarele electrice.

Acest tip de transmisie integrează în ansamblul său motorul cu ardere internă (MAI) și cele două motoare/generatoare electrice (MG1 și MG2) printr-un mecanism planetar care stabilește un raport fix de transmitere între ele. Dacă motorul cu ardere internă nu poate fi pornit din cauza unei defecțiuni, turația motorului MG1 poate deveni excesiv de mare datorită raportului ridicat de transmitere (Figura 3.117).

Figura 3.117 Parametrii de rotație a motoarelor conectate la mecanismul planetar

Un aspect esențial al acestei configurații este că, la creșterea vitezei vehiculului în regim pur electric, pentru a evita supra-turarea generatorului MG1 (care funcționează ca regulator al raportului de transmisie), unitatea de control hibridă decide activarea automată a motorului cu ardere internă. Această activare are rolul de:

-  echilibrare a rotațiilor în mecanismul planetar, evitând ca MG1 să atingă turații periculoase;

-  preluare parțială a sarcinii de propulsie în condiții în care doar motorul electric MG2 nu este suficient;

-  optimizare a durabilității componentelor electrice și asigurarea fiabilității generale a transmisiei.

Prin urmare, motorul termic este pornit automat chiar și atunci când nivelul de încărcare al bateriei este suficient, dacă regimul dinamic al vehiculului (viteza crescută sau accelerație puternică) impune acest lucru pentru protecția sistemului și funcționarea corectă a ansamblului planetar.

În cazul remorcării unui astfel de vehicul motorul cu ardere internă nu poate fi pornit și este esențial să se țină cont de configurația transmisiei și poziționarea motoarelor electrice. De regulă, în sistemele hibride cu mecanism planetar, unul dintre motoarele electrice este conectat permanent la roțile motoare, ceea ce înseamnă că rotația acestora în timpul remorcării poate genera energie electrică (Figura 3.118), antrenând în mod necontrolat invertorul și alte componente electronice sensibile.

Figura 3.118 Tensiunea generată de motorrul electric MG2 la diferite viteze.

Remorcarea necorespunzătoare a unui automobil hibrid echipat cu transmisie cu mecanism planetar poate duce la următoarele riscuri și avarii:

-  Supraîncărcarea circuitelor electrice de înaltă tensiune, în special atunci când motorul electric funcționează ca generator în absența unei gestiuni electronice active (ECU decuplat);

-  Deteriorarea invertorului de putere și a altor componente electronice din cauza producerii unei tensiuni fără control asupra parametrilor de reglaj;

-  Încălzirea excesivă a motorului electric și a transmisiei, din cauza lipsei circulației lichidului de răcire (pompa de răcire fiind acționată electric și nefuncționând în regim pasiv);

-  Avarii mecanice la sistemul planetar, în special dacă se produce o remorcare pe distanțe mari fără decuplarea corespunzătoare a antrenării.

Recomandări tehnice pentru remorcare

Pentru a evita aceste riscuri, manualele tehnice ale producătorilor recomandă următoarele proceduri:

-  Remorcarea vehiculului trebuie evitată, iar dacă este absolut necesară, aceasta trebuie realizată pe platformă sau cu roțile motoare ridicate de la sol;

Cel mai sigur mod de a remorca un automobil hibrid este utilizarea unei platforme de remorcare, care ridică toate roțile vehiculului de pe sol (Figura 3.119 a) Astfel, eviți orice contact între roți și drum, prevenind deteriorarea transmisiei și a sistemului hibrid.

Dacă nu este disponibilă o platformă de remorcare, asigură-te că cel puțin două roți sunt ridicate de pe sol. De obicei, roțile motrice (față la majoritatea vehiculelor hibride) trebuie ridicate pentru a evita deteriorarea transmisiei (Figura 3.119 b).

Dacă o platformă de remorcare completă nu este disponibilă, se poate utiliza o platformă mobilă pentru a ridica axa cu probleme (Figura 3.119 c).

c - Remorcarea prin utilizarea unei platforme mobile 

Figura 3.119 Modul de remorcare a automobilelor hibride și electrice

Nu utilizați alte metode de remorcare decât cele prezentate mai sus. Utilizarea altor metode de remorcare poate duce la deteriorarea componentelor și la riscuri suplimentare de siguranță. Asigurați-vă că vehiculul este remorcat pe suprafețe dure, la viteze reduse și pe distanțe scurte pentru a minimiza riscurile și a proteja integritatea automobilului.

-  În cazul în care remorcarea pe roți este inevitabilă, distanța parcursă nu trebuie să depășească 30 km, iar viteza maximă nu trebuie să depășească 30 km/h (valoarea exactă poate varia în funcție de model);

-  Este obligatorie deconectarea sursei de înaltă tensiune, dacă este permisă de producător, pentru a preveni alimentarea accidentală a circuitelor de putere;

-  Remorcarea trebuie realizată numai cu contactul pus (ON) pentru a permite funcționarea minimă a sistemelor electronice de control și a servodirecției electrice.

3.13.2 Operații de diagnosticare și mentenanță a transmisiilor cu mecanism planetar

Având în vedere complexitatea și integrarea electronică a acestor transmisii, diagnosticarea tehnică devine o componentă esențială a mentenanței și reparației automobilelor hibride moderne.

Simptome frecvente ale defecțiunilor în sistemul de transmisie cu mecanism planetar

Printre semnele specifice care pot indica o defecțiune în transmisia unui vehicul hibrid se numără:

-  Zgomote anormale (mârâituri, sunete de frecare sau lovituri) în zona transmisiei în timpul accelerației sau decelerării;

-  Trecere întârziată între regimurile de propulsie (de la electric la termic sau invers);

-  Scăderea performanței dinamice, cu accelerație lentă sau răspuns întârziat la apăsarea pedalei de accelerație;

-  Mesaje de eroare în tabloul de bord, însoțite de coduri de eroare stocate în memoria ECU (Unitatea de Control Electronic);

-  Creșterea temperaturii în zona transmisiei, detectabilă prin senzorii de temperatură și semnalizată în sistemul de diagnostic;

-  Consum de combustibil mai ridicat decât în mod normal, ca rezultat al unui dezechilibru între componentele sistemului hibrid.

Cauzele acestor defecțiuni pot fi multiple și pot afecta atât partea mecanică, cât și partea electrică/electronică a transmisiei, după cum urmează:

-  Uzura dinților angrenajelor planetare sau a rulmenților din cauza lubrifierii insuficiente sau contaminării cu particule;

-  Defecțiuni ale motoarelor electrice (MG1, MG2): deteriorarea izolației, scurtcircuit între spire, dezechilibru magnetic;

-  Defecțiuni ale invertorului sau ale convertorului DC-DC, care afectează alimentarea și controlul motoarelor electrice;

-  Erori ale senzorilor de turație sau poziție (ex. senzori Hall sau resolver), care transmit informații incorecte către ECU;

-  Probleme software în unitatea de comandă hibridă (HCU), care determină o strategie incorectă de gestionare a fluxului de energie;

-  Nivel scăzut sau contaminat de ulei de transmisie (ATF), ceea ce poate duce la creșterea frecării și supraîncălzire.

Operațiile de diagnosticare și mentenanță a transmisiilor sunt esențiale pentru a asigura funcționarea optimă a vehiculelor, în special a celor hibride și electrice, care au sisteme de transmisie complexe. Iată o descriere detaliată a acestor operații:

Primul pas în cadrul diagnosticării presupune citirea codurilor de eroare stocate în unitatea de control electronic (ECU) a vehiculului. Acest lucru se realizează prin intermediul unui tester de diagnoză OBD-II, conectat la portul de diagnostic al vehiculului. Se recomandă:

-      identificarea codurilor de eroare specifice transmisiei (ex. coduri legate de MG1, MG2, invertor, senzori de turație);

-      documentarea codurilor DTC și interpretarea lor în baza manualului tehnic furnizat de producător;

-      salvarea datelor în format digital pentru o analiză ulterioară comparativă.

Evaluarea transmisiei se continuă cu un test dinamic de conducere, prin care se verifică răspunsul sistemului în condiții reale de sarcină. Se recomandă următorul protocol:

-      cu motorul pornit și vehiculul în regim staționar, se apasă complet pedala de accelerație timp de aproximativ 10 secunde, monitorizând comportamentul transmisiilor electrice;

-      pentru sistemele Toyota bazate pe mecanismul planetar, se ia în considerare raportul cinematic dintre roata coroanei (angrenată de MG2) și roata solară (angrenată de MG1), de aproximativ 3,6:1;

-      astfel, turația MG1 crește de circa 3,6 ori față de turația motorului electric de propulsie MG2;

-      se compară valorile măsurate cu specificațiile furnizate de producător (ex. Toyota):

Tabelul 3.8 Parametrii de rotație a motoarelor electrice specificate de producătorul Toyota

Pe parcursul verificării, trebuie acordată atenție:

-      modului de schimbare a regimurilor de funcționare (electric ↔ termic);

-      apariției zgomotelor neobișnuite, vibrațiilor sau trepidațiilor;

-      întârzierilor sau dereglărilor în răspunsul la accelerație.

În cazul în care motorul sau transmisia pare blocată ori nu răspunde la comenzi, este necesar să se efectueze o inspecție preliminară:

-  verificarea nivelului și calității uleiului de motor, a lichidului de răcire și a fluidului de transmisie (CVT);

-  evaluarea vizuală și olfactivă a fluidului de transmisie: un fluid curat, de culoare normală (roșu sau portocaliu) și fără miros de ars indică o stare bună; un fluid închis la culoare sau cu miros neplăcut poate semnala supraîncălzire sau contaminare;

-  în cazuri critice, se recomandă demontarea transmisiei pentru inspecția internă: rulmenți, angrenaje planetare, filtre, solenoizi etc.

Deși transmisia cu mecanism planetar nu are ambreiaj sau trepte de viteză, funcționarea corectă a rulmenților, a angrenajelor și a componentelor electrice integrate depinde în mod direct de calitatea și cantitatea fluidului de transmisie ATF (Automatic Transmission Fluid).

·  Se recomandă înlocuirea fluidului la intervale stabilite de producător (de regulă, între 60.000 și 100.000 km), sau ori de câte ori se constată o contaminare, pierdere sau oxidare a acestuia în urma diagnosticării. În cazul sistemelor Toyota, este obligatorie utilizarea fluidului Toyota WS (World Standard) sau a unui echivalent omologat, deoarece acest fluid asigură:

-  lubrifierea angrenajului planetar;

-  răcirea indirectă a motoarelor electrice (în anumite configurații);

-  eliminarea frecărilor și prevenirea cavitației în zonele cu presiune crescută.

Întrebări de autoevaluare:

1.   Care sunt funcțiile principale ale mecanismului planetar în cadrul transmisiei unui automobil hibrid de tip Full Hybrid, precum cele din sistemul Toyota Hybrid Synergy Drive?

2.   De ce este necesară activarea automată a motorului cu ardere internă în timpul funcționării în regim electric la viteze ridicate în cazul automobilelor hibride echipate cu mecanism planetar?

3.   Ce riscuri electrice și mecanice pot apărea în cazul remorcării necorespunzătoare a unui vehicul hibrid cu transmisie planetară, în absența pornirii motorului termic?

4.   Care sunt recomandările tehnice esențiale pentru remorcarea în siguranță a unui automobil hibrid echipat cu transmisie cu mecanism planetar?

5.   Care sunt simptomele frecvente ce pot indica o defecțiune la transmisia cu mecanism planetar a unui automobil hibrid?

6.   Ce rol are testerul de diagnoză OBD-II în procesul de identificare a defecțiunilor la transmisia unui vehicul hibrid?

7.   Cum influențează raportul cinematic dintre MG1 și MG2 procesul de testare dinamică a transmisiei cu mecanism planetar la vehiculele hibride Toyota?

8.   Ce importanță are fluidul ATF (Automatic Transmission Fluid) în funcționarea optimă a transmisiei cu mecanism planetar și care sunt semnele unui fluid degradat?

9.   Ce operații se recomandă în cazul în care transmisia pare blocată sau nu răspunde corespunzător la comenzile de accelerație?

BIBLIOGRAFIE

1.   Руководства по ремонту. TOYOTA Auris 1.8 VVT-i HSD (2ZR-FXE (3JM)) 2010 – 2013

2.   Electude LMS 2024.4.0.