Технологии ремонта и обслуживания гибридных автомобилей. Школа Сергея Гордеева. Урок 12
Сегодняшний урок мы посвятим одному из самых сложных вопросов в ремонте гибридных автомобилей – ремонту высоковольтной батареи. Первым делом напомним, что ни в одном автомобильном справочнике или каталоге норм времени на ремонт ТС нет такой операции, как ремонт высоковольтной батареи (ВВБ). Почему? Потому что данная работа является УНИКАЛЬНОЙ!
Все, что может сделать специалист технического центра официального дилера при выходе из строя ВВБ, – это снять ее с автомобиля и заменить на исправную. Так написано в любом дилерском ремонтном мануале по ремонту любого гибридного автомобиля. И во всем мире дилеры так и поступают – при выходе из строя ВВБ меняют ее на новую. Некоторые предлагают такую услугу, как замена вышедшей из строя родной ВВБ на контрактную. То есть на б/у батарею, снятую, например, с битого автомобиля.
Но в любом случае такая замена ВВБ для владельца автомобиля выливается в кругленькую сумму с несколькими нулями. Мы же будем учиться тому, как можно ВВБ именно отремонтировать. Какие плюсы приносит автосервису выполнение таких уникальных работ?
Первое: вы можете установить практически любую цену на эту услугу! Да-да! Причем можете дифференцировать стоимость такой услуги в зависимости от цены приехавшего к вам на ремонт автомобиля. Так, например, для LEXUS RX450H она может соответствовать 18 тыс. руб., а для Prius в 20-м кузове – 6 тыс. Хотя трудозатраты по ремонту практически одинаковые.
Второе: можете установить на эту работу свой гарантийный срок. Допустим, для того же LEXUS RX450H гарантийный срок можно смело установить в 12 месяцев. Почему? Потому что автосервис имеет с этой работы трехкратную прибыль! А на ремонт ВВБ Prius в 20-м кузове – всего 3 месяца. Почему? Потому что при минимальном гарантийном сроке в 30 дней, которые нас обязует устанавливать Закон о защите прав потребителей, клиент еще задумается, стоит ли ему отдавать 6 тыс. руб. за работу. А такая втрое расширенная гарантия в два дополнительных месяца позволяет клиенту легче принять решение о ремонте.
Это было небольшое маркетинговое отступление. А сейчас перейдем к самому ремонту. Какие приборы и инструменты нам для этого понадобятся? Те, которые потребуются в ходе нашего ремонта. Ремонтировать сегодня будем ВВБ на Prius в 10-м кузове, который приехал в наш «Гибрид-сервис» из Екатеринбурга (фото 1).
Владелец машины жалуется на то, что автомобиль потерял мощность, а ДВС постоянно запускается и сильно растут обороты двигателя. При этом на табло высвечиваются ошибки. Начинаем с диагностики. Воспользуемся сканером CARMANSKAN IT‑700 (фото 2).
Подключаем к автомобилю сканер и видим следующие ошибки: блок ABS – ошибка С1259 (неисправность в системе рекуперативного торможения); блок гибридной системы – ошибка С2679 (неисправность в высоковольтной батарее); блок управления ВВБ – ошибки С2544 (разница по напряжению между связками ВВБ превышает допустимую величину – дельта SOC превысил 28%); С2579 (неисправность элементов ВВБ).
Как вы думаете, какая из всех ошибок является основной, а какие – ее следствиями? Правильно! Основная ошибка, с которой мы и будем воевать, – это ошибка С2579 (неисправность элементов ВВБ). После того как мы отремонтируем ВВБ, остальные ошибки «уйдут» сами. То есть не надо пытаться, как делают многие, срочно открывать ремонтный мануал на странице с ошибкой С1259 и пытаться «отремонтировать» систему рекуперативного торможения.
На самом деле ECU-гибрид, имея у себя на борту ошибку С2679, которую он «прописал» в своей системе на основе ошибки С2579, полученной им от ECU ВВБ, посылает команду в блок управления ABS сигнал – отключить систему рекуперативного торможения, чтобы не перегрелись и не взорвались элементы ВВБ, потерявшие емкость от излишнего заряда. Этого же касаются и ошибки С2544 и С2679. После правильно выполненного ремонта ВВБ и перепрошивки в блоке управления данных delta SOC на 20% – эти ошибки пропадут самостоятельно.
После считывания ошибок мы должны посмотреть на сканере еще несколько обязательных текущих параметров. Нас интересует следующее. 1. Когда (сколько километров назад) производилось последнее стирание ошибок. Для чего это нужно – будем говорить отдельно в свое время. 2. Параметры SOС (STATE OF CHARGE), или «уровень заряда ВВБ» – по-русски и delta SOC (уровень разницы пар элементов ВВБ по емкости, заряду и напряжению). 3. Разница напряжения между самой «сильной» связкой ВВБ и самой «слабой».
В таблице приведены данные, которые мы считали в текущих показаниях:
Что можно сказать по данным ошибкам и параметрам? Вас это может удивить, но в данном случае по этим ошибкам и снятым текущим параметрам мы можем сказать только одно: данная ВВБ неисправна и требует ремонта. И ничего более! Я уже вижу, что есть скептики, которые сразу заявят: «Да что тут думать?! Неисправен 18-й элемент в ВВБ!». И будут совершенно неправы! Почему?
Во-первых, сканер видит не конкретные элементы, а связки (пары) элементов. Отслеживать напряжение на каждом элементе японские инженеры посчитали излишне дорогим удовольствием, которое вдобавок сильно усложняет всю систему. Во-вторых, делать какие-либо заключения об исправности/неисправности элементов без нагрузки нельзя. На это скептики скорее всего заявят: «Да какая проблема нагрузить ВВБ и выявить неисправные элементы?».
Да, конечно, никакой! Специально для скептиков мы попробуем нагрузить данную батарею. Как это сделать, не снимая ВВБ с машины и не разбирая ее? Очень просто. Для этого селектор переключения передач необходимо перевести в нейтральное положение «N». Этим мы принудительно отключаем заряд ВВБ. Дальше наша задача состоит в том, чтобы «просадить» напряжение на связках элементов до 14,1–14,2 В или до 7,0–7,1 В на каждом элементе.
Для этого мы включаем в машине все потребители электроэнергии, которые помогут нам быстрее это сделать: дальний свет фар, обогрев заднего стекла и сидений, музыку, стопы и т. д. И ждем просадки элементов до номинала.
Вот перед нами таблица, в которую мы занесли показания после просадки элементов по напряжению до номинала (примерно через 7,5 мин нагрузки):
Что мы можем сказать по этим показаниям? Услышав где-то только общие принципы ремонта ВВБ и зная, что напряжение между парами элементов не должно превышать 0,2 В, найдутся те, кто приговорит данную ВВБ к замене больше десятка элементов. И они опять окажутся неправы. Почему?
По этим показаниям мы можем определить только то, что:
1) емкость данной ВВБ не полная, так как время просадки заряда ВВБ с 65,5 до 42% составило всего 7,5 мин под небольшой нагрузкой (а нагрузка включенными электрическими потребителями на Prius небольшая). Дельта SOC увеличился на 0,5%. Это говорит о том, что в ВВБ действительно есть неисправные элементы, и что ошибки в блоках управления не являются следствием неправильной работы блоков управления;
2) еще в данном случае уже точно можно сказать, что в 18-й связке есть как минимум один неисправный элемент.
Вот и все, что мы можем со 100%-ной уверенностью сказать по этим показаниям. Обращаю внимание, что по показаниям сканера мы не можем сказать, сколько элементов ВВБ у нас вышло из строя!
Продолжаем ремонт ВВБ. Внимание! На этом этапе многие диагносты допускают большую ошибку, начиная снимать с машины ВВБ. Это делать еще очень рано. Следующий шаг, который мы должны сделать в ходе правильного ремонта, – это провести эквализацию высоковольтной батареи. А что такое эквализация? В Интернете гуляет много слухов и мифов об этом термине.
На самом деле эквализация – это создание принудительного максимального заряда на элементах батареи. Или по-другому – контрольно-тренировочные циклы максимального разряда и максимального заряда элементов. Вообще, на Prius этим процессом руководят два блока управления: высоковольтная батарея и гибридная электронная система. По заложенной программе они включают на исправной ВВБ эквализацию примерно раз в неделю непосредственно во время эксплуатации машины, т. е. на ходу.
Многие владельцы автомобилей этого процесса даже не замечают. А некоторые – более внимательные – замечают, что иногда в дороге на мониторе Prius вдруг стремительно падает уровень заряда. Индикатор заряда уходит в самый низ – в желтую зону. «Бдительные» водители пугаются этого и останавливаются. А в это время ВВБ максимально заряжается. И этот процесс может длиться до 10 мин. Владелец ТС по показаниям прибора замечает, что достигнута абсолютная заряженность батареи, но параметр зарядки ВВБ продолжает расти, – пугается еще больше и выключает зажигание автомобиля.
Но на самом деле этого делать не нужно. По окончании эквализации зарядка ВВБ отключится сама. Но как нам запустить процесс эквализации на Prius принудительно? На 10-м Prius есть два способа запуска режима эквализации.
1. С помощью сканера. Для этого нужно войти в меню активных тестов и выбрать параметр «battery equalization».
2. Без помощи сканера. На 1 мин сбросить со вспомогательного АКБ минусовую клемму. После этого установить ее на место и включить зажигание. Через 10–15 с выключить зажигание. Затем запустить ДВС.
Хочу обратить особое внимание на несколько условий, когда блоки управления ВВБ и гибридной системы не дадут запуститься эквализации. Это может случиться при условиях, когда: температура на одном из температурных датчиков ВВБ ниже 0°; температура на одном из температурных датчиков ВВБ выше 45°; уровень заряда ВВБ превышает 72%, уровень дельта SOC превышает 59%.
Для чего мы так подробно останавливаемся на этом процессе, и почему не можем его пропустить в ходе ремонта ВВБ?
1. Перед нагрузкой элементов поштучно, для вычисления их остаточной емкости, мы должны быть уверены, что элементы у нас максимально заряжены.
2. Также мы должны быть уверены, что элементы имеют одинаковый заряд.
А одним из условий отключения принудительной эквализации и является выравнивание элементов по напряжению. То есть когда разница между связками элементов в ВВБ при зарядке станет меньше 0,2 В, то эквализация отключится.
Но на неисправной ВВБ процесс эквализации отключится по другой причине – при нагреве одного из элементов, имеющих температурный датчик до 45°. (Вопрос. Как вы думаете, какой элемент нагреется быстрее – исправный, или неисправный? Правильный ответ. Быстрее нагреется неисправный элемент, потому что пока исправные элементы будут спокойно заряжаться, неисправный элемент, не имеющий емкости, быстро «наберет заряд» и поступающую на него энергию будет просто рассеивать в виде тепла.)
А мы двигаемся дальше. Эквализацию провели – заряд ВВБ отключился. Вот только после этого снимаем ВВБ с машины, предварительно отключив вспомогательный АКБ и вытащив сервисный размыкатель с задней части высоковольтной батареи (фото 3).
Про сервисный размыкатель поговорим чуть подробнее, потому что эта деталь в автомобиле выполняет несколько важных функций. Рассмотрим, из чего он состоит и как работает.
1. Внутрь сервисного размыкателя встроен силовой предохранитель, который защищает ВВБ от короткого замыкания.
2. Сервисный размыкатель разрывает 240 последовательно соединенных элементов в ВВБ пополам. При его снятии можно спокойно голыми руками откручивать все болты и гайки в высоковольтной батарее и системе майн-реле, так как на них напряжения не будет.
3. Также он служит и «защитой от дурака», или «от шаловливых ручек автовладельцев», которые пытаются снять защитную металлическую крышку ВВБ, чтобы посмотреть на внутренности ВВБ или что-то там улучшить. Для того чтобы снять крышку ВВБ, мы должны вставить сервисный размыкатель в специальные гнезда на этой крышке. Только после этого нам удастся снять крышку (фото 4).
Расскажу про еще одну интересную функцию сервисного размыкателя. Меня это сильно удивляет, но многие мастера при ремонте ВВБ умудряются этот размыкатель потерять! Как бы это ни смешно звучало, но такие случаи не единичны. Утеряв размыкатель, они решают его просто «исключить» из работы. То есть ставят вместо него перемычку из гвоздя или скручивают между собой два силовых провода, идущих на размыкатель (видел и другие «интересные» способы). После этого автомобиль уже не заводится. Почему?
Потому что японские инженеры предусмотрели такое развитие событий, и установка «жучка» в данном случае не прокатит. В размыкатель они вмонтировали два небольших магнита, которые замыкают герконовые выключатели, установленные в гнезде сервисного размыкателя. То есть размыкатель мало вставить после ремонта ВВБ на свое место. Его надо еще повернуть и защелкнуть до конца (фото 5).
Напомню, что нужно выполнить перед снятием с ТС батареи.
1. Снимем заднее сиденье. Сначала подушку, которая держится без всяких болтов – только на защелках. Затем спинку, которая снизу крепится к кузову тремя болтами.
2. Отключим два толстых оранжевых силовых провода, которые протянуты к инвертору и проходят с левого бока ВВБ (фото 6).
3. Открутим три нижних болта, которые крепят ВВБ к полу кузова, и четыре сверху (фото 7).
4. Снимем воздуховод ВВБ, который держится на трех болтах и одном саморезе (фото 8).
Переходим к багажному отсеку. Снимем обшивку, которая крепится на пластиковые пистоны.
5. Приступаем непосредственно к демонтажу зарядного штатного устройства ВВБ. Оно крепится двумя болтами. Отключаем три разъема от ВВБ и один от гнезда сервисного размыкателя. Про последний обычно забывают, так как его трудно заметить. В результате при извлечении ВВБ разъем ломается.
6. В левом верхнем углу откручиваем защитную растяжку воздушной заслонки и саму заслонку (фото 9).
7. Откручиваем четыре болта крепления ВВБ к полу.
Все – высоковольтная батарея полностью готова к снятию.
На этом сегодняшний урок закончим. В следующий раз начнем с демонтажа ВВБ с автомобиля. Также сообщаем читателям, что в 2017 году готовится к изданию большая книга по ремонту и обслуживанию гибридных автомобилей. Ждите технический бестселлер по гибридам.
