Diagnostyka układu „miękkiej hybrydy” – na podstawie Seata Leona 1.5 eTSI

, 15 września 2021, 23:56

Oferta pojazdów wyposażonych w układ miękkiej hybrydy stale rośnie. System ten potocznie zwany „mikrohybrydą” pozwala producentom pojazdów w stosunkowo niskiej ingerencji w konstrukcję pojazdu spełnić bardzo wyśrubowane normy emisji spalin.

Aby lepiej zrozumieć różnice pomiędzy poszczególnymi układami na początku powinniśmy wiedzieć, jaki pojazd może być nazywany „hybrydą”. Pojazd hybrydowy to taki, w którym występują dwa przemienniki energii najczęściej zbiornika paliwa i silnik spalinowy oraz akumulator i silnik elektryczny.

Układ mikrohybrydowy [Ilustracja 1] jest najtańszy spośród układów hybrydowych, ale też najmniej efektywny. System ten nie posiada rozrusznika lub jest on zamontowany tylko do rozruchu zimnego silnika. Uruchomienie jednostki napędowej, wspomaganie jej podczas gwałtownego przyspieszania czy podczas ruszania, ale i odzysk energii podczas hamowania silnikiem jest realizowany przez rozruszniko-alternator. System taki posiada również dodatkowy akumulator do magazynowania energii. W układach mikrohybrydowych nie ma możliwości napędu z wykorzystaniem tylko silnika elektrycznego, pełni on jedynie rolę wspomagającą silnik spalinowy, dzięki czemu spada zużycie paliwa, a więc i emisja spalin.

Ilustracja 1. Schemat systemu mikrohybrydowego

1. Akumulator
2. Zbiornik paliwa
3. Przekładnia
4. Rozruszniko-generator
5. Silnik spalinowy

Ilustracja 2. Schemat systemu MildHybrid

1. Bateria wysokonapięciowa
2. Zbiornik paliwa
3. Przekładnia
4. Silniko-generator (maszyna elektryczna)
5. Silnik spalinowy

Bardziej rozbudowana wersja tego układu wyposażona jest w silniko-generator zabudowany w skrzyni biegów [Ilustracja 2]. Pełni on funkcję wspomagania silnika spalinowego do napędzania pojazdu i ze względu na niewielką pojemność akumulatora trakcyjnego oraz moc silnika elektrycznego nie jest w stanie samodzielnie napędzać pojazdu.

Układy, które możemy nazwać w pełni hybrydowymi to takie, gdzie silnik elektryczny może samodzielnie realizować napęd pojazdu, akumulator ma dużo większą pojemność w stosunku do układów mildhybrid tak, aby można było bezemisyjnie poruszać się przez kilka kilometrów [Ilustracja 3].

Ilustracja 3. Schemat systemu hybrydowego

1. Bateria wysokonapięciowa
2. Zbiornik paliwa
3. Przekładnia
4. Silniko-generator (maszyna elektryczna)
5. Silnik spalinowy

Rozwinięciem systemu w pełni hybrydowego są pojazdy hybrydowe PlugIn. Występuje w nich możliwość ładowania akumulatora trakcyjnego z sieci elektrycznej. Możliwe jest zastosowanie akumulatora trakcyjnego o większej pojemności dzięki czemu zasięg pojazdu wykorzystując do napędu tylko silnik elektryczny wynosi od kilkunastu do kilkudziesięciu kilometrów [Ilustracja 4].

Ilustracja 4. Schemat systemu hybrydowego PlugIN

1. Bateria wysokonapięciowa
2. Zbiornik paliwa
3. Przekładnia
4. Silniko-generator (maszyna elektryczna)
5. Silnik spalinowy

Na przykładzie pojazdu Seat Leon KL8 z silnikiem 1.5 eTSI DFYA 110kW wyposażonego w układ Mikrohybrydowy pokażemy, gdzie zamontowane są jego główne komponenty oraz jakie są możliwości diagnostyczne. Wykorzystamy w tym celu oprogramowanie IDC5 firmy TEXA oraz interface diagnostyczny Navigator TXTs. Opracowane są trzy sterowniki związane z układem hybrydowym, którymi są [Ilustracja 5]:

  • Wtrysk 3/Moduł sterujący 2 energią akumulatora
  • Konwerter DC/DC
  • Moduł sterujący ŁADOWANIA/URUCHOMIENIA
Ilustracja 5. Przykładowe zrzuty ekranu z dostępnymi sterownikami układu mikrohybrydowego

Rozrusznik-generator 48 [V] napędzany jest paskiem wieloklinowym, znajduje się w takim samym miejscu jak w przypadku pojazdów bez układu mikrohybrydowego. W górnej części przy podszybiu od strony kierowcy znajduje się akumulator urządzeń pokładowych pojazdu napięcie 12 [V] [Ilustracja 6].

Ilustracja 6. Rozmieszczenie komponentów układu mikrohybrydowego – rozrusznik/generator i akumulator.

Sam napęd rozruszniko-generator różni się powierzchnią opasania koła pasowego w odniesieniu do konwencjonalnych układów ze zwykłym alternatorem. Wynika to z dużo wyższych wartości obciążenia układu pasowego występujących w tych układach np. podczas hamowania, kiedy rozruszniko-generator wytwarza ujemny moment hamujący. Zwiększa się tym samym energia hamowania silnikiem i tym samym następuje ładowanie akumulatora trakcyjnego. Do diagnostyki należy wybrać sterownik „moduł sterujący ŁADOWANIA/URUCHAMIANIA”. Dostępne parametry pozwalają sprawdzić stan i warunki pracy rozruszniko-generatora [ilustracja 7].

Ilustracja 7. Parametry pracy rozruszniko-generatora dostępne w oprogramowaniu TEXA

Pod fotelem kierowcy znajduje się przetwornik DC/DC 48V-12V, który obniża wartość napięcia do wartości zasilania urządzeń pokładowych sieci pojazdu [Ilustracja 8]. Przetwornik posiada swój własny układ sterowania, który jest diagnozowalny przez oprogramowanie IDC5. Do systemu sterującego przetwornika DC/DC możliwa jest komunikacja poprzez tester diagnostyczny, ilustracje 9 i 10 przedstawiają przykładowe parametry jakie możemy sprawdzić za pomocą oprogramowania. Należy pamiętać, że przetwornik odpowiada za ładowanie akumulatora pokładowego 12 [V], jest to ładowanie inteligentne więc nie zawsze wartość napięcia będzie wynosiła od 13,8 do 14,2 [V], wszystko zależy od zapotrzebowania na energię oraz stanu naładowania akumulatora. Jak widać na ilustracjach w tym przypadku na obrotach biegu jałowego wartość napięcia ładowania wynosiła zaledwie 12,95 [V].

Ilustracja 8. Rozmieszczenie komponentów układu mikrohybrydowego – przetwornik DC/DC.
Ilustracja 9. Przykładowe parametry dostępne dla sterownika przetwornika DC/DC.
Ilustracja 10. Przykładowe parametry dostępne dla sterownika przetwornika DC/DC

Akumulator trakcyjny znajduje się pod fotelem pasażera, magazynuje on energię do realizowania funkcji start stop oraz wspomagania silnika spalinowego poprzez rozrusznik-generator. Ilustracja 11 przedstawia jego umiejscowienie w samochodzie. Diagnozujemy jego pracę poprzez sterownik „Wtrysk3/Moduł sterujący 2 energią akumulatora”. Przykładowe parametry przedstawia ilustracja 12. W diagnostyce niezwykle przydatne jest napięcie z poszczególnych ogniw. W przypadku rozpatrywanego samochodu jest ich dwanaście a wartość napięcia jednego z nich wynosi 3,68 [V]. Na każdym ogniwie powinno być takie same napięcie. Oprogramowanie IDC5 firmy TEXA pozwala także na podgląd prądów przepływających przez akumulator, temperatury jak i stan pracy układu (generowany moment obrotowy hamujący lub napędzający).

Ilustracja 11. Umiejscowienie akumulatora trakcyjnego układu mikrohybrydy.
Ilustracja 12. Przykładowe parametry dostępne dla diagnostyki akumulatora trakcyjnego.

Nowoczesne oprogramowanie diagnostyczne jest kluczowe dla możliwości diagnozowania nowoczesnych pojazdów. Przedstawiony Seat Leon to model, który zadebiutował w 2020 roku a mimo to oprogramowanie IDC5 ma bardzo dobrze opracowany ten pojazd, umożliwiając tym samym wykonywanie diagnostyki poprzez dostęp do dużej ilości parametrów bieżących nawet podzespołów składowych układu hybrydowego.

Komentarze

Komentarz musi być dłuższy niż 5 znaków!

Proszę zaakceptuj regulamin!

Brak komentarzy!