Verdák, Motorosport, Tech

Az első bekapcsolás

20. MX5-ből villamos hajtású autó

2018. szeptember 25. - SzaboAdam

Az autó végre közel került ahhoz, hogy lekerüljön saját lábára, de előtte még a biztonság kedvéért felbakolva is leteszteltük a működést. Csak néhány végső teszt van hátra, mielőtt Andy megtenné első elektromos métereit, legalábbis ebben reménykedtünk...

Start/Stop gomb

Mielőtt megnyomnánk a Start/Stop gombot, nézzük végig pontosan mi is történik ekkor. Ez a gomb nem meglepő módon az autó Start Stop Unit-jába, azaz az SSU-ba van bekötve. Ami már inkább meglepő, hogy a kormányon és a kormány körül található összes gomb, kapcsoló, bajuszkapcsoló, tekerőgombok, stb. mind ide vezetnek, szóval nem csak ezt az egy funkciót látja el ez az áramkör. Emiatt ezt az elektronikát, amely körülöleli a kormányrudat, a japán mérnökök közvetlenül a kormány mögött helyezték el. Természetesen néhány vezérlési feladata is van ennek az egységnek, mint például a kulcsnélküli nyitás, de legfontosabb ezek közül az indító (starter) és a gyújtás (ignition) relé vezérlése. A gomb egyszeri megnyomása bekapcsolja a multimédia rendszert, második gombnyomásra pedig gyújtást ad az autónak. Ha kinyomjuk a kuplungot, akkor első gombnyomásra indul az autó, és az indító motor reléjét is bekapcsolja az SSU. Ekkor alapesetben elindulna az indítómotor és beröffenne a benzinfaló. Esetünkben viszont nincs szükség az indítómotorra, és a kuplungot sem kell kinyomni a motor áram alá helyezéséhez, persze azért a biztonság kedvéért nem árt.

img_20180628_131850_hht.jpg

Így nekünk igazából nincs is szükségünk az indító relé 30 amperére, főleg, hogy normál esetben a motor beindítása után az SSU nyitja ezt a relét, így további áramköri elemek - mint például egy öntartó kapcsolás - nélkül nem is tudnánk sokmindenre használni. Ezért döntöttünk úgy, csak és kizárólag a 30A-es gyújtás relére támaszkodunk az áramköreink tápellátásával kapcsolatban.

 

Kuplung és gáz

maxresdefault.jpg

Forrás: YouTube

Az előző gondolatmenettel együtt felmerül még egy fontos probléma. Az eredeti belsőégésű motor a dugattyúk, a főtengely tömege és a jelentős mennyiségű belső súrlódás miatt elég lomhán pörög fel, legalábbis a mi kis 12 kilós izompacsirtánkhoz képest. Számszerűsítve ez azt jelenti, hogy terhelés nélkül - kinyomott kuplunggal vagy üresben - nagyjából 8-10-szer nagyobb szöggyorsulással indul meg mint benzines társa, így nagyon hamar eléri a maximális fordulatszámát, és elkezd visítani, mint egy kisgyerek, akitől épp most vették el a nyalókáját. A nyugalmunk megőrzése érdekében pedig ezt az esetet minél inkább érdemes lenne elkerülni. Több egyre bonyolultabb megoldási ötletünk is van a helyzetre, amik közül majd próbálkozással tudjuk leginkább eldönteni, hogy melyik a legélhetőbb. A kuplungpedál benyomásának érzékelésekor:

  1. motor nyomatékát 0-ra állítjuk
  2. kikért nyomatékot tizedére csökkentjük
  3. motor fordulatszámát tartjuk, vagy szépen lassan csökkentjük
  4. motor fordulatszámát úgy szabályozzuk, mintha 10-szer akkora tehetetlensége lenne
  5. beépítünk egy szenzort a kuplungtárcsa fordulatszámának mérésére, és erre szabályozzuk a motor fordulatszámát

Az első két megoldás nagyon egyszerűen kivitelezhető, de megvan az a hátrányuk, hogy ha a sofőr mondjuk rajta tanyáztatja a lábát a gázpedálon, akkor a kuplung visszaengedésénél a hirtelen és nagy nyomatékugrás valószínűleg a nyaki csigolyákra kellemetlen hatást gyakorolna. Ez a jelenség amúgy minden átlagos személyautónak része, ezért aki nem használja rendesen a gáz és kuplung pedált, az akár “meg is érdemelheti”. Az e) megoldás lenne a legbiztosabb erre a problémára, de ez sajnos korántsem egyszerű feladat, és sok tesztelést igényel. Így első körben a b) opciót valósítottuk meg.

 

PCM Gateway egyéb feladatai

Ugyebár ez volt az a saját tervezésű elektronika, ami elhiteti az autó jelentős részével, hogy a benzinmotor él és virul. Hozzá kellett még csapnunk pár funkciót, amit eddig a PCM végzett. Mivel a motort és a hozzá tartozó szenzorokat eltávolítottuk az autóból, az azt figyelő PCM-et viszont nem, így kicsit manipulálnunk kell a dolgokat. Ez azt is jelenti, hogy a váltón lévő két érzékelőt, név szerint hátramenet és üres fokozat jeladóval is kell foglalkoznunk. Elég beszédes a nevük, úgyhogy nem is magyaráznám. Egy a baj velük, a motorral együtt kivett kábelkorbácsra voltak rácsatlakoztatva. Mivel az egész autóhoz úgy álltunk hozzá, hogy semmi maradandó barmolást nem csinálunk rajta, így ebből a korbácsból sem akartuk kibontani azt az összesen 4 vezetéket. Kézenfekvőnek tűnt, hogy magunk legyártjuk ezt a 3 csatlakozóból és 3 méter vezetékből álló történetet, de sajnos akadályokba ütköztünk. Ezeket a csatlakozókat nem lehet kiskereskedésben kapni, és bontóban sem sikerült fellelni. A fő problémát a PCM-en lévő több mint 100 érintkezős csatlakozó jelentette, a két darab 2 érintkezős csatlakozót komolyabb szívfájdalom nélkül levágjuk a korbácsról és majd később visszakötjük, ha szükséges. De a PCM csatlakozójával nem tudtunk mit kezdeni. Emiatt ezt a két érzékelőt bekötöttük a PCM Gateway-be, így majd annak kell feldolgoznia és továbbítania az autó felé a váltó aktuális állapotát.

Mivel az elektromos hajtáslánc CAN hálózatát nem akartuk felesleges üzenetekkel terhelni, és a PCM a motor hiányában sok számítást nem hajlandó végezni, így a Gateway-jel számoltatunk ki néhány fontosabb értéket is. Ilyen például a járműsebesség, amit az ABS vezérlő által küldött négy keréksebesség átlagaként számítunk ki, vagy például az aktuális sebességi fokozat meghatározása. Utóbbi kiszámolásához a motor fordulatszámára és a járműsebességre van szükség, a kettő arányából zárt kuplungnál egyértelműen meghatározható az áttétel, így a fokozat is.

Néhány berendezést túlbiztosítottak a Mazdások, és nem elég nekik, ha azt küldjük, hogy a motorral minden rendben, figyelik azt is, hogy jár-e a motor. Emiatt a motor fordulatszáma nem lehet az alapjárati 7-800 RPM alatt, ha aktiválva van a hajtásrendszer. Ezt persze nem úgy érjük el, hogy feleslegesen forgatjuk a motort, szimplán csak a Gateway 750 fordulat per perces értéket küld az autó felé.

p8294620.jpg

A műszerfal 100 és 125°C közötti motorolaj hőmérsékletet tud kijelezni, ez alatt az érték alatt kék lámpával jelzi nekünk a hideg motort. Mi ezt a villanymotor hőmérsékletének kijelzésére akarjuk használni, ami azonban 50 és 70°C között mozog majd. A motorvezérlő által kiküldött hőmérséklethez a Gateway hozzáad még 50-et, így a megjeleníthető tartományba fog esni. Persze ezt a plusz 50-est majd észben kell tartani.

Megfordult a fejünkben, hogy az akkumulátor töltöttségét kijelezzük az üzemanyag szintjelzőn. Sajnos rá kellett jönnünk, hogy ez közel sem ilyen egyszerű. Két helyről is származik adat: a PCM-ből az aktuális fogyasztás, illetve a lábtérben lévő BCM által analóg módon mért tank úszó pozicója. A műszerfal alapból a PCM által felügyelt átfolyásmérő adataiból számol. Ennek oka az, hogy a tankban lévő üzemanyag felszínének magassága változik a menetviszonyoktól. Régebbi autóknál, páran még biztosan emlékeznek, emelkedőn vagy lejtmenetben egészen sokat tudott változni a mutató állása. Ezt a jelenséget teljesen el tudjuk kerülni, ha a tankból ténylegesen kivett üzemanyagmennyiséggel számolunk. Ezzel azonban csak az elfogyasztott üzemanyagot tudjuk mérni, ténylegesen a tankban lévő mennyiséget nem, így a következő metódust használják a Mazdánál (és valószínűleg nagyjából mindenhol). Ha az autó egy helyben áll, akkor az úszó által mért szintre áll be a műszerfal mutatója, majd az átfolyásmérő segítségével számol tovább. A BCM-mel még valahogy csak-csak elbánnánk, vagy előállítanánk neki az analóg jelet, amire szüksége van, vagy nála is megbontanánk a CAN-t, megkeresnénk azt az egy üzenetet és felülírva küldenénk tovább. Viszont a PCM átfolyásmérőjével el vagyunk veszve. Kívülről semmilyen ráhatásunk nincs a szenzor által mért jelre és kalibrálni sem tudjuk az értéket, így úgy ítéltük meg, hogy túl nagy macera lenne ezzel foglalkozni.

uzemanyag.png

Ehelyett a környezeti hőmérséklet kijelzését áldoztuk fel erre a célra. Az 50°C felel meg a teljesen feltöltött akkumulátornak, míg a 0°C a teljesen lemerültnek. Ennek az is az előnye, hogy a modernebb autók fény és hangjelzés kíséretében tudatják a sofőrrel, ha kint 4°C alatti a hőmérséklet (figyelmeztet a jeges útra). Ez a mi esetünkben azt jelenti, hogy 8%-os töltöttség alatt az autó magától jelezni fog nekünk.

 

Előkészületek

Felbakoltuk az autó hátulját, illetve a hátsó híd alatt is megtámasztottuk a vázat biztonság kedvéért. Leszereltük a hajtott kerekeket, hogy véletlenül se tudja szilaj paripaként elhagyni a karámot a Mazda, majd izgatottságtól telve beszálltam az autóba, míg a többiek kívülről körbeállták, figyelték és vigyázták a folyamatot. Kazy poroltóval a kezében kémlelte a motorteret, Gergő egy vészleállító kapcsoló társaságában figyelte az autó minden rezdülését, míg proKSA az autó hátuljánál biztosította a hamarosan forgó alkatrészek környezetét, hogy azok senkiben és semmibe se tudjanak kárt tenni.

 

Beindítás

A Start/Stop gomb kétszeri megnyomását követően hallhatóan bekapcsolt a hűtés vízpumpája, rövid időre bekapcsolt a fékkör vákuumszívattyúja, és életre kelt a műszerfal. Néhány pillanat alatt lefutottak az önellenőrző folyamatok és hallottunk az első relék behúzását. A motorvezérlőben lévő kondenzátorokat a jelenlegi konfigurációval 5-6 másodpercig tart előtölteni, majd a második relék is behúznak. A hűtőventilátorok felpörgése jelezte a motorvezérlő helyes működését, az autó (vagy lehet inkább mi) kisgyermeki türelmetlenséggel várta, hogy a gázpedálra nehezedjen a lábam. A váltót üresbe helyeztem, leemeltem a lábam a kuplungról, majd kioldottam a kéziféket. Először csak a motor forgását akartuk tesztelni minden külső terhelés (pl. váltó, difi)  nélkül. Szépen lassan elkezdtem nyomni a gázpedált, 3%... semmi… 5%... semmi… 7%... semmi… 10%... hallani valamit, mintha mocorogna… 12%... a motor határozottan forog, szépen lassan pörög fel. Minden rendben van, akkor tegyük sebességbe, hogy ne csak halljunk, de lássunk is valamit forogni.

Kuplung be, első fokozat, kuplung ki, gázpedál. Hallom, ahogy a kerékagy lassan, de elkezd forogni, a többiek arcán pedig egy kaján mosolyt vélek felfedezni: rossz irányba forog a motor. Ezen nem aggódtunk nagyon, hiszen a motorvezérlőben van egy paraméter a forgásirány megfordítására, ezt gyorsan át is állítottuk. Pozitívum azonban, hogy a fordulatszám és a sebességmérő  óra is tökéletesen mutatják azt amit kell.

p8294661.jpg

 

Motorvezérlős dolgok…

Minden jónak látszódott, a laptopon megjelenített valós idejű adatok is a rendszer hibátlan működéséről tanúskodtak, így tovább haladtunk a teszteléssel, ahol a hajtásrendszer nagy fordulatszám közbeni, és hirtelen gázadásra adott viselkedését vizsgáltuk. A gázpedált óvatosan kezelve - mintha tojáshéjakon egyensúlyoznék - pörgettem fel a motort először 1000, majd 2000, még tovább 3000-es fordulatra.

Itt semmi hibát nem tapasztaltunk, így elindultunk a motor maximális 5000 fordulat per perces sebessége felé. Törekvéseinket körülbelül 3500-nál megakasztotta a motorvezérlő, és hibával megállt a rendszer. Egyfelől kicsit szomorúak lettünk emiatt, de egyben le is teszteltük a rendszerünk hibadetektálási és reagálási képességeit, ami nagyszerűen vizsgázott. A vezérlő memóriájából túláram hibakódot olvastunk ki, amit nem igazán értettünk, hiszen alig értük el a 100A-t a motor oldalán, a vezérlő pedig 8-szor ennyire képes. A vezérlő kézikönyvében azt írták, hogy túl nagy szabályzó paraméterek okozhatják ezt a hibát, így csökkentettük őket, de nem értünk el érdemi javulást. Kipróbáltuk, hogy mit reagál a vezérlő, ha Halálos iramban stílusban átnyomjuk a pedált a padlólemezen, ekkor a motor el sem indult, azonnal túláram hibát jelzett a vezérlő. Ekkor éreztük szükségét felvenni a kapcsolatot a gyártóval. Szerencsére elég gyorsan, pár órán belül válaszoltak. Leírták, hogy mit és hogyan mérjünk le nekik, amit azon nyomban elkezdtünk megcsinálni, hátha hamar meg tudjuk oldani a dolgot és gurulhatunk az autóval.

A harmadik és egyben utolsó mérésnél tartottunk, amikor a motor lassú felpörgetése közben 2200-as fordulatszámnál hallottunk egy csattanást, mintha egy pillanatra satuzott volna a motor, majd mielőtt még rácsaphattunk volna a vészleállító gombra, már le is kapcsoltak az akkuk. A védelmi rendszer megint jól vizsgázott, mi viszont nagyon lehangoltak voltunk…

p8294631.jpg

A motor szabadon tudott forogni, így nem mechanikai gondunk támadt. Minden jel arra utalt, hogy a motorvezérlővel történt valami, gyorsan ki is olvastuk a hibakódokat. A motorvezérlő azonban nem mutatott hibát, az akkumulátorok viszont nem voltak hajlandóak visszakapcsolni, mert a szigetelésvizsgáló szerint a nagyáramú és a kisáramú kör között a szigetelési ellenállás kereken 0 kΩ volt. Lehúztuk mind a két akkumulátort, csak a motorvezérlő maradt rákötve a rendszerre. Így is 0 volt a szigetelés, ekkor már biztos volt, hogy nagy a baj.

A vezérlő egy nem túl olcsó, vásárolt eleme a rendszerünknek, illetve számos védelemmel el van látva, emiatt nem féltünk a legnehezebben szerelhető helyre tenni, a motortér aljára, hisz úgy sem megy tönkre.

p8294544.jpg

Ezt a döntésünket most többszörösen is megbánhatjuk, mert az akkumulátort és a kötöződobozt is ki kell szerelni az autóból, hogy bármennyire is hozzáférjünk a vezérlőhöz. Az akkumulátor kiszedése, mint ahogy azt az előző cikkben írtuk, az akkumulátor szétszedésével jár, amíg nem készítünk hozzá célszerszámot. Szóval, most hogy nemrég összeraktuk, szedhetjük is szét. Legalább begyakoroljuk.

Szóval akkut szétszerel, akkuház ki, kötöződoboz ki, vízhűtést lecsapol, motorvezérlő ki. Ekkor multiméterrel végigmértük a kapcsolóelemeket, és sajnos beigazolódott a félelmünk. Az egyik hídágban az alsó FET megpusztult és rövidzárként viselkedik. Így a meglévő két mérést és a szomorú felfedezést elküldtük a gyártónak.

Váltottunk velük jónéhány e-mailt, amiket most röviden összefoglalok:

  • Küldenek egy ideiglenes cserét, amit majd vissza kell adnunk, ha elkészült a miénk. Ez azóta meg is érkezett hozzánk.
  • Azt mondták, hogy ne használjuk a motorvezérlő forgásirány megváltoztatására szolgáló paraméterét, mert “az régről maradt benne a szoftverben”, helyette inkább cseréljünk meg két motorfázist, és kezdjük előröl a teljes paraméterezést. Hát ez biztatóan hangzik, hány ilyen régről megmaradt paraméter lehet...
  • Azt mondták, hogy motorvezérlő paraméterlistájában lévő “maximális motorvezérlő áram”-hoz, “motor névleges áramá”-hoz és a “motor névleges nyomatéká”-hoz ugyanazt a számot írjuk be. Függetlenül attól, hogy az egyik 800A, a másik 450A, a harmadik pedig 125Nm, kerüljön mindenhova 800, mert csak...
  • Azt mondták, hogy a paraméterek között a “másodlagos túláram védelmet” módosítsuk 900A-re, annak ellenére, hogy a leírásban azt írták mellé, hogy TILOS átállítani. Hát akkor átírjuk.

Most arra várunk, hogy mondjanak valamit a javítás várható idejéről, mert ettől függ, hogy van-e értelme összeraknunk újra az autót. Addig az első akkumulátort az autón kívül összeszereltük, és a csere motorvezérlőt felparamétereztük, egyelőre jól működik, de még nem volt időnk a korábbi teszteken végigmenni.

A bejegyzés trackback címe:

https://apexnews.blog.hu/api/trackback/id/tr2714253429

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

mókusfülecske 2018.09.25. 19:35:18

Fantasztikusak vagytok! Szuper amit és ahogy csináljátok, hajrá!

pet77 2018.09.25. 21:35:48

Ezen nőnek fel igazi mérnökök..... Hajrá!

dreamhotep 2018.09.26. 08:29:19

arohadtéletbe...ebből még egy akármi is lehet
ebből hring 1:15 alatt lesz émmondom :)

supernem 2018.09.26. 08:46:47

Nagyon jó olvasni, ahogy lépegettek a megoldás felé. Valahol egy kicsit irigy is vagyok, hogy ez ma, ő így lehetséges. 25 éve, amikor én voltam kb. ennyi idős még a motort is magadnak kellett volna legyártani... Pedig anno rajzoltam 4 kerék motoros dízel/elektromos járművet, hogy milyen jó is lenne... Persze mai fejjel röhögök magamon, mert nem lehet annak jó hatásfoka, de azért mégis. Röviden: hajrá srácok!

Mr. Waszabi 2018.09.26. 14:48:10

Nagyon hasznos cikk, gratulálok. Nem is gondoltam volna, hogy ez a megoldás is mennyi problémába ütközhet, ami az autó egyéb elektronikáival való együttműködésből fakadhat.

Brett Shaw 2018.09.26. 15:44:22

Imádom az ilyen szoftveresen összegányolt, öszvér állapotban kiadott méregdrága szarokat, mint ez a motorvezérlő is. Látszik, hogy teli vannank workarounddal, mert egy hulladék inkohéz kódbázist kell életben tartaniuk, mert basznak újraírni az elejétől.

videki gyerek 2018.09.26. 18:07:16

Az elözö posthoz beleakartam irni, hogy "ugyse fog müködni", de aztán lemondtam a trollkodásrol, pedig hogy bejött volna :)))
Pofátlanság hogy ilyen durva hibával, hogy megsemmisiti magát, eladnak egy eszközt.

zsolt320i 2018.11.19. 12:06:51

mikor lesz folytatás?
követem.