ДВС, трансмиссия и электрические машины: компоновка гибрида и потоки энергии.
Лаборатории гибридного привода
Смежные лаборатории
Гибридный привод: устройство и принцип работы
ДВС, трансмиссия и электрические машины: компоновка гибрида и потоки энергии.
Высоковольтные процедуры показаны только в учебной модели. Работы выполняют обученные специалисты по документации конкретного автомобиля; модель не заменяет её.
Где в гибриде высокое напряжение и как его отключить
В гибриде две электросети. В этой учебной модели высоковольтная — 201,6 В батареи и до 650 В после повышающего преобразователя — крутит мотор-генераторы; у других гибридов батарея бывает литий-ионной на 200–400 В, а у мягких гибридов вторая сеть всего 48 В. Обычная 12 В питает блоки управления и катушки реле. Защита построена на двух вещах: изоляция и кожухи у всех высоковольтных деталей и отключение источника — главными реле или вручную, сервисной вилкой.
Где что стоит. В этой модели батарея под задним сиденьем, силовой блок над коробкой, кабели под полом — всё высоковольтное в оранжевой оболочке. Аккумулятор 12 В — в багажнике, клемма для прикуривания — в блоке реле под капотом. У других машин компоновка своя: её показывают руководство по ремонту и карта для спасателей.
Откуда опасность. Батарея (всегда), конденсатор силового блока (несколько минут после выключения) и мотор-генераторы, пока крутятся колёса. Ток через тело: 650 В на 500 Ом — 1,3 А, для остановки сердца хватит сотых долей секунды.
Порядок отключения. READY OFF и ключ убран → минус 12 В → проверенные диэлектрические перчатки → сервисная вилка в карман → выждать 5–10 минут → тестер: около 0 В. Пропустить или переставить шаг нельзя.
Чем гибрид отличается в ТО. Два контура охлаждения — уровень в двух бачках; режим проверки, чтобы двигатель не глох; прикуривание и зарядка 12 В — только к клеммам 12 В, малым током; буксировка — с поднятыми ведущими колёсами.
Детали в модели «Гибридный автомобиль: компоновка и безопасное отключение»
Двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый четырёхцилиндровый, работает по циклу Аткинсона. Стоит поперёк, справа от коробки. На стоянке и при электротяге глушится, поэтому проверку токсичности и угла зажигания делают в режиме проверки, когда он не останавливается.
Гибридная коробка (MG1, MG2). Внутри делитель мощности и два мотор-генератора: MG1 (генератор и стартер) и MG2 (тяга и рекуперация). Вращение колёс крутит MG2, и он вырабатывает напряжение — поэтому буксируют с поднятыми передними колёсами.
Силовой блок. Повышающий преобразователь (201,6 → до 650 В), инверторы MG1 и MG2, DC-DC на 14 В вместо генератора. Внутри конденсатор: после выключения он держит заряд и разряжается через резистор — отсюда 5–10 минут ожидания. Крышка блока тоже с блокировочным выключателем.
Высоковольтная батарея. 28 модулей по 7,2 В (6 ячеек) последовательно — 201,6 В, никель-металлгидридная, герметичная, 6,5 А·ч. Под задним сиденьем; спереди — блок главных реле, сверху — блок контроля батареи, он же следит за сопротивлением изоляции.
Сервисная вилка. Стоит в середине батареи: без неё цепь модулей разорвана пополам и все высоковольтные цепи отключены вручную, не полагаясь на реле. Ручка нажимает блокировочный выключатель. Снятую вилку механик кладёт в свой карман.
Высоковольтные кабели. Все кабели высокого напряжения — в оранжевой оболочке. Пара от батареи идёт под полом к силовому блоку, короткие три фазы — к MG1 и MG2, ещё один кабель — к компрессору кондиционера. Плюс и минус изолированы от кузова.
Электрический компрессор кондиционера. Без ремня: свой электромотор и инвертор, питание от высоковольтной батареи, частоту задаёт блок кондиционера. Кондиционер работает и при заглушенном двигателе.
Аккумулятор 12 В. Питает блоки управления, панель, свет и катушки главных реле батареи. Генератора нет — его заряжает DC-DC силового блока в READY. Стоит в багажнике, корпус герметичный: заряжать малым током, около 3,5 А.
Клемма для прикуривания. В блоке реле моторного отсека: плюс 12 В для подзарядки и прикуривания, минус — на массу кузова. Подключают так же, как на обычной машине, только к 12 В.
Контур охлаждения двигателя. Свой радиатор, бачок и насос двигателя. Жидкость идёт через двигатель и радиатор, а через отопитель — даже когда двигатель стоит, её гонит электронасос отопителя.
Контур охлаждения силового блока. Отдельный от двигателя: свой радиатор (стоит вместе с радиатором двигателя, вентиляторы общие), бачок и электронасос. Жидкость охлаждает силовой блок и мотор-генераторы. После замены жидкости воздух выгоняют, включая насос со сканера.
Электронасос силового блока. Бесколлекторный электромотор крутит крыльчатку. В READY насос работает непрерывно, даже на стоянке.
Электронасос отопителя. Стоит между двигателем и радиатором отопителя. Включается, когда двигатель заглушен, вентилятор отопителя работает и заслонка стоит на тёплый воздух. Если жидкость остыла и воздух не греется — блок даёт команду пустить двигатель.
Комбинация приборов, индикатор READY. READY горит — главные реле замкнуты, машина может тронуться беззвучно, даже с заглушенным двигателем. Погас READY — реле разомкнуты. Здесь же предупреждение о неисправности гибридной системы и снижении изоляции.
Подушки безопасности. При ударе блок подушек посылает сигнал и блоку гибридной системы: главные реле батареи размыкаются автоматически.
Показ по шагам
Где что стоит. Спереди поперёк — двигатель и гибридная коробка с двумя мотор-генераторами, над коробкой силовой блок. Под задним сиденьем батарея 201,6 В, в багажнике аккумулятор 12 В. Оранжевые кабели идут под полом.
Всё оранжевое — высокое напряжение. Батарея с сервисной вилкой, кабели, силовой блок, коробка с MG1 и MG2, электрокомпрессор кондиционера. Плюс и минус изолированы от кузова, блоки закрыты кожухами с наклейками.
Моторный отсек. Силовой блок поднимает 201,6 В до 650 В для мотор-генераторов и через DC-DC заряжает 12 В — генератора нет. Компрессор кондиционера электрический, без ремня.
Два контура охлаждения. У двигателя и у силового блока свои радиаторы, бачки и насосы. На модели контур двигателя красный, его ветка к отопителю розовая, контур силового блока синий. Насос силового блока электрический и работает всё время в READY, даже при заглушенном двигателе. Электронасос отопителя греет салон при заглушенном двигателе.
READY на панели. Горит READY — машина готова ехать, даже если тихо. Перед любой работой с высоковольтной частью начинаем отключение.
1. READY OFF и ключ убран. Главные реле разомкнулись, ключ уносим от машины, чтобы её никто не включил.
2. Минус 12 В. Отсоединяем минусовую клемму аккумулятора в багажнике: без 12 В реле батареи не замкнуть.
3. Перчатки и знак на крышу. Диэлектрические перчатки — целые и сухие. Знак «Высокое напряжение! Не трогать!» — на крышу, металлические предметы — из карманов.
4. Сервисная вилка — в карман. Вилка разрывает цепь батареи пополам. Кладём её в свой карман, чтобы никто не поставил её на место.
5. Ждём разряд конденсатора. Конденсатор силового блока разряжается через резистор. Ждём 5 минут (в модели в 20 раз быстрее) и смотрим, как падает напряжение.
6. Проверка тестером. Тестер на клеммах силового блока показывает около 0 В — только теперь можно работать. Инструмент изолированный, снятые наконечники — под изоленту.
Учебные ситуации
Авария: сработала подушка. Признаки: подушки раскрыты, READY погас, на панели предупреждения. Кузов может быть повреждён вместе с оранжевыми кабелями, возможны потёки и дым. Что проверить: средства защиты → проверка утечки электролита лакмусом → если READY не выключается, минус 12 В → в перчатках снять сервисную вилку → эвакуация только на платформе или с поднятыми передними колёсами.
Утечка электролита. Признаки: под батареей или под машиной прозрачная жидкость без запаха. После удара или повреждения корпуса батареи. Что проверить: резиновые перчатки и очки, красная лакмусовая бумажка (синеет — электролит), нейтрализация раствором 800 г борной кислоты на 20 л воды до тех пор, пока лакмус не перестанет синеть, сбор ветошью.
Разряжен аккумулятор 12 В. Признаки: нажимаем «Пуск» — панель тёмная, READY не загорается, фары тусклые, сигнал слабый. Часто после долгой стоянки. Что проверить: напряжение аккумулятора 12 В. Прикурить от донора только к клеммам 12 В (клемма в блоке реле или аккумулятор в багажнике), затем READY — дальше 12 В заряжает DC-DC. Зарядным устройством — малым током, не ускоренно.
Упрощения модели
Кузов взят общий для сайта (кроссовер), агрегаты показаны упрощёнными блоками без креплений, проводки 12 В и трубок кондиционера.
Шланги и жидкость контуров охлаждения раскрашены учебными цветами (двигатель — красный, отопитель — розовый, силовой блок — синий), сердцевины радиаторов полупрозрачные; на машине шланги чёрные, а цвет жидкости зависит от её марки. Когда камера в салоне, панель и руль показаны непрозрачными, а моторный отсек скрыт. Раскрытые подушки показаны серой тканью, чтобы были видны складки и швы (настоящие светлее), и остаются надутыми; на машине подушка сразу после удара сдувается.
Напряжение ВВ цепей показано для худшего случая: пока сервисная вилка на месте, цепи считаются под напряжением (реле могло не разомкнуться). Быстрый разряд конденсатора через обмотки мотор-генераторов после READY OFF не показан — только медленный, через резистор, под который рассчитано ожидание.
Разряд конденсатора — экспонента с постоянной времени 78 с: ниже 5 В он опускается только к пятой минуте. В модели конденсатор после READY OFF заряжен до напряжения батареи 201,6 В; если он был заряжен выше (до 650 В), разряд идёт дольше, поэтому ждут столько, сколько велит руководство. Время ожидания ускорено в 20 раз. Реальное время ожидания (5 или 10 минут) и точки замера — по руководству по ремонту конкретной модели.
Обратная сборка показана одним действием; порядок затяжки и замены одноразовых гаек высоковольтных наконечников здесь не разбирается.
Работы с высоковольтной частью выполняет только обученный и допущенный механик в средствах защиты. Модель — пособие, а не инструкция для самостоятельного ремонта.