豐田混合動力汽車的維修安全

◆文/山東 許偉偉

豐田混合動力汽車的維修安全

◆文/山東 許偉偉

混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運(yùn)轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)合組成，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由幾個驅(qū)動系統(tǒng)單獨(dú)或共同提供。因各個組成部件、布置方式和控制策略的不同，形成了多種分類形式?；旌蟿恿囕v的節(jié)能、低排放等特點(diǎn)引起了汽車界的極大關(guān)注并成為研發(fā)重點(diǎn)。混合動力裝置既發(fā)揮了發(fā)動機(jī)持續(xù)工作時間長、動力性好的優(yōu)點(diǎn)，又可以發(fā)揮電動機(jī)無污染、低噪聲的好處，二者“并肩戰(zhàn)斗”，取長補(bǔ)短，汽車的熱效率可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上。

混合動力車輛(HEV)帶有高壓系統(tǒng)。因此當(dāng)高壓系統(tǒng)受損，需要更換零件時，需由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的技師拆下維修塞等，以防發(fā)生電擊。

一、車輛安全措施

1.高壓零件位置

高壓零件的位置如圖1所示。

圖1 高壓零件的位置

(1)HV蓄電池的設(shè)計可保護(hù)用戶或維修技師免受電擊的傷害。

(2)在高壓安全方面，將高壓電路絕緣/隔離且可切斷電路。此外，ECU根據(jù)絕緣電阻值檢測。

(3)高壓零件的正常/異常狀態(tài)。

(4)高壓電路的正負(fù)極均與車身絕緣。

(5)高壓裝置(HV蓄電池、PCU、馬達(dá)等)和高壓線束均用殼或蓋加以保護(hù)。

(6)高壓裝置(HV蓄電池、PCU、馬達(dá)等)的殼與這些裝置的導(dǎo)通部分是絕緣的。

2.切斷高壓電路

切斷高壓電路示意圖如圖2所示。

(1)通過系統(tǒng)主繼電器(SMR)自動切斷。①點(diǎn)火開關(guān)互鎖切斷(電源開關(guān))：用戶將點(diǎn)火開關(guān)切換至READY OFF時，SMR將斷開。②發(fā)生碰撞時切斷電路：當(dāng)檢測到事故的碰撞沖擊力時，將斷開SMR。此外，當(dāng)ECU檢測到來自安全氣囊ECU或配備在PCU上的碰撞傳感器的碰撞信號，將斷開SMR。③互鎖激活時切斷電路：系統(tǒng)設(shè)有指示維修塞是否與PCU連接的開關(guān)。技師在未拆下維修塞的情況下開始對高壓部位進(jìn)行作業(yè)，如果開關(guān)檢測到信號，SMR將斷開。

圖2 切斷高壓電路圖

(2)通過維修塞手動切斷：維修塞設(shè)置在HV蓄電池的中部，可用于手動切斷高壓電路。

(3)PCU電容器放電：①即使SMR斷開，PCU電容器內(nèi)仍存余電量，因此電壓仍然很高。電路自動切斷后，使逆變器運(yùn)行一小段時間，通過馬達(dá)線圈的熱量消耗，消耗存余電量。PCU內(nèi)也安裝有放電電阻器。②使用放電電阻器放電的時間比使用馬達(dá)線圈放電的時間長。斷開維修塞5min或10min后，使用放電電阻器放電完成。

3.絕緣電阻老化檢測

絕緣電阻老化檢測示意圖如圖3所示。

圖3 絕緣電阻老化檢測示意圖

蓄電池ECU(蓄電池電壓傳感器)上安裝的絕緣電阻老化檢測器監(jiān)測高壓電路是否與車身絕緣。如果絕緣電阻老化，則會輸出診斷碼并通過儀表顯示通知駕駛員發(fā)生故障。

二、安全高壓作業(yè)必備知識

1.電擊傷害的類型

(1)觸碰高壓零件，如電纜裸露則會發(fā)生電擊。

(2)觸碰非高壓零件時(如PCU殼)，如果因絕緣故障而使高壓傳導(dǎo)至殼體，則可能發(fā)生電擊。

(3)如果工具未進(jìn)行高壓絕緣而導(dǎo)致高壓電纜短路，則會產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致灼傷。

(4)如果維修人員過于接近高壓零件，則可能產(chǎn)生電弧，導(dǎo)致灼傷。

2.可導(dǎo)致電擊的情況

如圖4所示的4種情況中，情況1或情況2下沒有發(fā)生電擊的風(fēng)險，在情況3下發(fā)生電擊的風(fēng)險較高，在情況4下可導(dǎo)致電擊。

圖4 可導(dǎo)致電擊情況示意圖

3.注意事項(xiàng)

(1)HV蓄電池、PCU中的電容器和運(yùn)行的馬達(dá)被認(rèn)為是高壓電路的電源。

(2)某些安全鞋用于消除靜電。防靜電功能鞋通過鞋底將身體內(nèi)的靜電釋放到地面上。在這種情況下，高壓絕緣電阻減小時，它將導(dǎo)通電流并可能導(dǎo)致電擊。操作HEV車輛時，建議穿不帶防靜電功能的安全鞋。

(3)女性對電擊敏感度比男性更高，導(dǎo)致女性遭受電擊的電量是男性的2/3。

(4)電擊對人體的傷害根據(jù)流經(jīng)身體的電流大小而有所異，但流經(jīng)身體的電流大小取決于身體的電阻。人體電阻可分為身體內(nèi)部特定電阻和皮膚電阻。干燥時人體電阻在數(shù)千歐姆至數(shù)萬歐姆之間變化，其中大部分為皮膚電阻。人體內(nèi)部電阻約為500～1 000Ω。但是，皮膚電阻根據(jù)皮膚濕度不同而存在很大差異。干燥皮膚的電阻最大，出汗皮膚電阻降至干燥皮膚電阻的1/12，如果皮膚潮濕帶水，則降至1/25。

(5)遭遇電擊后一旦出現(xiàn)心室顫動，即使脫離電源也可能導(dǎo)致死亡。

(6)心室顫動：如果超過特定量的電流流經(jīng)心臟，則心臟痙攣嚴(yán)重，并導(dǎo)致心律不齊。

(7)維修人員需學(xué)習(xí)心肺復(fù)蘇知識，以應(yīng)對突發(fā)電氣事故。

三、作業(yè)過程

1.作業(yè)前

(1)切斷高壓線路檢查逆變器放電系統(tǒng),用標(biāo)牌警示正在執(zhí)行涉及高壓電氣的作業(yè)(圖5)。對高壓系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)時，使用帶有警告“正在進(jìn)行高壓作業(yè)，請勿觸碰！”或類似內(nèi)容的標(biāo)牌，以警告其他維修人員。

圖5 作業(yè)前準(zhǔn)備

(2)使用絕緣安全器具:①為防止電擊，對高壓電路執(zhí)行檢查或保養(yǎng)時，戴上絕緣手套并穿上安全鞋等安全器具。②檢查絕緣手套是否破裂、撕裂、磨損或潮濕。

(3)切斷高壓電路:①對高壓電路執(zhí)行檢查和保養(yǎng)時，斷開維修塞。將維修塞存放在口袋內(nèi)，以防止其他維修人員插入維修塞。②斷開維修塞后，開始作業(yè)前確保遵照規(guī)定的必要時間等待以使PCU高壓電容器充分放電。③由于放電時間因車型而異，務(wù)必查閱相應(yīng)車型《修理手冊》中規(guī)定的所需時間。

(4)檢查逆變器放電系統(tǒng):①斷開維修塞，經(jīng)過規(guī)定時間后，通過檢查電壓檢查并確認(rèn)PCU電容器已放電。②使用自動量程或手動1 000V量程的檢測儀確保端子為0。

(5)檢查個人物品,要攜帶掉落時可能導(dǎo)致短路的物品，如金屬自動鉛筆或直尺。

2.作業(yè)期間

(1)在拆下絕緣蓋的情況下觸碰高壓端子(圖6):①戴上絕緣手套，觸碰高壓端子前使用檢測儀確保電壓為0。②在未戴絕緣手套的情況下，使用檢測儀檢查端子可能遭受電擊。

(2)絕緣工具:①拆下或安裝螺栓和螺母前，務(wù)必將使用工具絕緣。②如果工具觸碰到高壓電路的正極或負(fù)極端子，則可能發(fā)生短路，這是非常危險的。

(3)將拆下的高壓端子絕緣(圖7)。

圖6 在拆下絕緣蓋的情況下觸碰高壓端子絕緣工具

圖7 將拆下的高壓端子絕緣示意圖

(4)在高壓、大電流電路下緊固螺栓和螺母：①在高壓、大電流電路下緊固螺栓或螺母時，務(wù)必緊固至手冊中規(guī)定的扭矩。過度緊固可能導(dǎo)致疲勞斷裂，或因螺釘和螺母塑性變形而降低軸向力。這會導(dǎo)致接觸電阻增大并產(chǎn)生熱量，引起車輛失火。②務(wù)必在不可重復(fù)使用的零件上使用新螺母。為使安裝更加穩(wěn)固，HV蓄電池(不可重復(fù)使用的零件)的錐形螺母在緊固至規(guī)定扭矩值后會變形。緊固螺母時，緊固至規(guī)定扭矩前會感覺已經(jīng)達(dá)到了規(guī)定扭矩，因此如果用手緊固，則可能無法將螺母緊固至正確扭矩。緊固新螺母時，務(wù)必使用扭矩扳手。③不要修理高壓緊固件的螺紋部位，這樣會產(chǎn)生熱量并可能引起車輛失火。

(5)斷開冷卻液軟管等操作：①清除高壓緊固件上的異物，如LLC。如果緊固件不干凈，則高壓端子之間短路會產(chǎn)生熱量，從而導(dǎo)致車輛失火。

(6)確認(rèn)工作細(xì)節(jié)：完成作業(yè)后，確保沒有零件或工具遺落在作業(yè)區(qū)域內(nèi)，高壓端子已正確緊固，并檢查連接器的連接情況。

四、HV蓄電池作業(yè)提示

1.如何操作無電HV蓄電池

(1)HV有高壓HV蓄電池和12V蓄電池。

(2)HV蓄電池?zé)o電時，使用THS充電器對其充電。

(3)無電HV蓄電池癥狀:①HV系統(tǒng)檢測到故障，并在儀表(多信息顯示屏)上顯示警告；②無法設(shè)定至READY ON；③HV ECU檢測到診斷碼“P3000-389(低壓HV蓄電池)”。

(4)將THS充電器連接至各車型的HV蓄電池，并對其充電。除NHW10外的車型，只需將蓄電池充電約10min，足以啟動發(fā)動機(jī)。

(5)2005年3月推出的MHU38W和MHU28W簡化了低壓W/H的車輛連接(無需連接ECU，只需連接至車身搭鐵)。

(6)有關(guān)蓄電池充電的詳細(xì)內(nèi)容，請參見各車型手冊。

(7)與其他一般車輛相同，使用蓄電池充電器或其他車輛對蓄電池充電。

(8)無電HV蓄電池癥狀：①將點(diǎn)火開關(guān)置于ON位置時，儀表不顯示；②無法設(shè)定至READY ON；③前照燈昏暗且喇叭不響；④除蓄電池外，一些車型的發(fā)動機(jī)室繼電器盒中還有一個應(yīng)急附加端子。有關(guān)詳細(xì)內(nèi)容請參見各車輛手冊概述。

2.HV蓄電池操作注意事項(xiàng)

(1)HV蓄電池液是強(qiáng)堿性氫氧化鉀水溶液(無味、透明、無色)。(2)操作不當(dāng)非常危險。

(3)防止HV蓄電池由于長期存放導(dǎo)致無電的方法。

3.液體泄漏處理方法

(1)判斷液體是否為強(qiáng)堿性蓄電池液：①戴上橡膠手套和護(hù)目鏡；②用紅色石蕊試紙沾取液體，并檢查顏色是否變?yōu)樗{(lán)色；③如果顏色變?yōu)樗{(lán)色，則此液體為強(qiáng)堿性蓄電池液。

(2)中和強(qiáng)堿性液體的方法：①戴上橡膠手套和護(hù)目鏡；②用飽和硼酸溶液中和液體；③確保紅色石蕊試紙未變?yōu)樗{(lán)色，然后用抹布擦去液體；④飽和硼酸溶液(20L)是通過用水溶解800g硼酸(可從藥店購買)制成的。

(3)蓄電池液接觸皮膚的應(yīng)對措施：①如果蓄電池液接觸到皮膚，則立即用飽和硼酸溶液或大量的水沖洗皮膚，并脫去沾有蓄電池液的衣物；②如果液體進(jìn)入眼睛，則需大聲呼救，并用大量的水沖洗眼睛，不要揉擦眼睛并及時找眼科醫(yī)生就診。

4.長期存放車輛時防止HV蓄電池?zé)o電

(1)斷開蓄電池系統(tǒng)的負(fù)極端子。

(2)如果長期存放車輛，則HV蓄電池需要每4個月充電一次。①連接蓄電池的負(fù)極端子。②無電氣負(fù)載時，將點(diǎn)火開關(guān)置于ON位置并等待3min，以確保ECU檢測到正確的SOC。③設(shè)定至READY ON，發(fā)動機(jī)啟動后，將車輛靜置10min，給HV蓄電池充電。④如果發(fā)動機(jī)不起動或發(fā)動機(jī)在10min內(nèi)間歇停止，則HV蓄電池正常，完成操作。

結(jié)語

由上文可知，在進(jìn)行車輛維修執(zhí)行步驟時，要嚴(yán)格遵照各注意事項(xiàng)完成各項(xiàng)操作。部分地區(qū)和維修企業(yè)可能要求經(jīng)過培訓(xùn)并取得必要證書，或由具有資質(zhì)的技師進(jìn)行高壓電路的檢查。