Современных автомобилей Ягуар Ленд Ровер – это касается все сильнее и сильнее. У них снабжение электричеством становится головной болью. Потребителей в автомобилях становиться все больше, увеличивать до бесконечности размер аккумулятора не получается, паразитных потерь тоже все больше, машина засыпает позже, и слишком много блоков не спят, а Вы еще по утру прогреваете ее с помощью Webasto. Ресурсы аккумулятора не бесконечны, огромная нагрузка падает на плечи системы зарядки и о специфике систем зарядки на автомобилях Ягуар Ленд Ровер в этой статье и расскажем.

В основе любой системы зарядки лежит генератор. Встречается он практически с самого начала автомобилестроения. Путем долгой эволюции генератор пришел в тот вид в каком мы его сейчас наблюдаем на наших двигателях. Когда-то давно – это были генераторы постоянного тока, фактически электромотор, используемый наоборот. Достаточно простой был по устройству, но не способен был выдавать большой ток, который был необходим для зарядки и затем перешли уже на трехфазные генераторы переменного тока.

В основе любой системы зарядки лежит генератор. Встречается он практически с самого начала автомобилестроения. Путем долгой эволюции генератор пришел в тот вид в каком мы его сейчас наблюдаем на наших двигателях. Когда-то давно – это были генераторы постоянного тока, фактически электромотор, используемый наоборот. Достаточно простой был по устройству, но не способен был выдавать большой ток, который был необходим для зарядки и затем перешли уже на трехфазные генераторы переменного тока.

Современный генератор вещь такая, которая может дать и напряжение, и ток значительно больше, чем автомобилю требуется и вплоть до того, что может этим что-то повредить. Поэтому абстрагируясь от того, что генератор должен быть исправным, основной упор функционирования системы зарядки лежит на управлении генератором. Раньше все было просто, генератор, в нем диодный мост, простейшее реле регулятор, которое поддерживало напряжение на каком-то уровне и в общем-то все. Сейчас от такой схемы уходят и управление генератором от реле регулятора смещаются все в более сложные материи.

Генератор – это тот элемент, который одновременно и мешает двигателю работать, как это ни парадоксально, и в тоже время помогает. Помогает тем, что он должен в бортовой сети поддерживать требуемое напряжение, порядка 14 Вольт. Если напряжение в бортовой сети будет ниже, можно смело сказать, что двигатель будет работать несколько хуже. Особенно это актуально для бензиновых двигателей. Почему? Не будет хватать энергии для первичного заряда катушки, чтобы произошел искровой разряд в цилиндре. Вспоминаем отечественные автомобили, чем ниже напряжение, тем с большими перебоями работает двигатель. Дизель менее требователен в этом отношении, поскольку у дизеля катушки зажигания нет. Форсунки и все что касается подачи топлива запитывается через стабилизатор в блоке управления двигателем и все равно свое нормальное напряжение они получают. Другой вопрос, что в какой-то момент блок управления двигателем не сможет работать из-за просадки, но это уже лирика.

Слишком высокое напряжение тоже плохо, потому что многие компоненты в системе управления двигателем и не только двигателем начинают перегреваться и перегреваться вплоть до того, что из них выходит магический дым. Если из электроники вышел дым, на котором она работает, то она перестает работать. Соответственно, одна из основных задач – это все-таки поддерживать напряжение в диапазоне максимально выгодным для питания всех потребителей. Но, генератор работает вообще в очень разных условиях, двигатель не работает на постоянных оборотах. Для примера, перевозные или переносные генераторы, которые завел, они вышли на свои обороты максимального момента и постоянно тарахтят. В этом случае генератору и системе управления хорошо, можно выдавать напряжение прямо стабилизированное. На автомобиле обороты колеблются от холостого хода до красной линии, причем иногда могут измениться за несколько секунд, соответственно, напряжение должно регулироваться исходя из оборотов. Получается такая ситуация, что разное потребление энергии на разных оборотах, и генератор работает совершенно с разной эффективностью на разных оборотах, т.е. обороты двигателя надо учитывать.

Какая система лучше всего знает какие обороты у двигателя? Блок управления двигателем, который с датчика коленвала берет эти обороты. Логично большую часть функционала по контролю генератора возложить на этот блок, он знает какая нагрузка и он может компенсировать нагрузку. Под компенсацией имеется ввиду, что у Вас резко возросла нагрузка на генератор, например, человек завел машину и включил все обогревы, сиденья и печку вывел на максимум. В этот момент на генератор падает нагрузка, и он начинает сопротивляться вращению, обороты двигателя могут просесть. Если генератором управляет блок управления двигателем, то он их быстро и оперативно поднимет в зависимости от нагрузки на генератор. Помимо этого, генератор такое зло, которое по своей сути постоянно увеличивает выбросы СО. Он создает нагрузку на двигатель, Вам приходится увеличивать обороты и выдаваемую мощность двигателя, и тем
самым сильно отравляет атмосферу. Здесь получается тупик, с одной стороны хочется побольше напряжения, с другой стороны требуют все лучшие экологические показатели.

Как можно из этого тупика выйти? В какой-то момент инженерам, не только Jaguar Land Rover, а вообще мировым, в головы пришла идея как из этого тупика выйти. Каким образом? Интеллектуальная система управления зарядкой. На автомобилях Land Rover – это аббревиатура BMS (battery monitoring system). Аккумулятор имеет какую-то емкость, и если он исправен, то это емкость достаточно неплоха. Аккумулятор в силу своей специфики не любит находиться вообще в полностью заряженном состоянии, не сказать, что ему это полезно. Есть ли необходимость поддерживать напряжение в бортовой сети постоянно высоким? Нет, нет и еще раз нет. Достаточно поддерживать напряжение ровно на том уровне, чтобы емкость аккумулятора составляла где-то 80% от остаточной.

Как работает система BMS? BMS выглядит, как коробочка на отрицательной клемме. Фактически – это токовый датчик. По конструкции и по принципу работы очень близко к токоизмерительным клещам. Емкость батареи нам заранее известна, потребление высчитывается. Можно ли прогнозировать остаточную емкость аккумулятора? Да, можно. При условии, что батарея действительно была поставлена на автомобиль полностью заряженной, была выполнена процедура замены аккумуляторной батареи, т.е. сброс системы BMS и при том условии, что не было подпитки аккумуляторной батареи, которая прошла мимо системы BMS.

Разберемся с каждым понятием, что это такое. Сброс BMS (замена аккумулятора) – она просто говорит системе, что установили аккумулятор, он новый и он заряженный. Система с этого момента начинает считать, что у Вас аккумулятор заряжен на 100% и баланс разряд/заряд аккумулятора чётко блюсти. Что произойдет, если Вы эту процедуру не выполните? Какое-то время может наблюдаться пере или не до зарядки аккумулятора, но дальше по напряжению через некоторое время система все поймет и адаптируется к этим условиям. Фактически процедура замены аккумулятора просто системе BMS облегчит жизнь.

Если говорить о не замеренных расходах или приходах электроэнергии. Что это такое, тех, которые прошли в обход BMS? Частая ошибка, когда неправильно подсоединяли зарядное устройство к автомобилю. Если Вы оба провода от зарядного устройства подцепляете прямо к клеммам аккумулятора, то BMS видит, что идет разрядка. Зажигание на автомобиле включено во время диагностики, мимо датчика BMS идет информация, что потребление присутствует, а вот то, что присутствует зарядное устройство BMS не видит. Как этого избежать? Подсоединить провод к мотору или кузову так, чтобы зарядный ток на аккумулятор шел через BMS, и тогда она будет совершенно точно отсекать сколько пришло, сколько ушло.

Сама по себе BMS подсоединена к блоку управления кузовом. Таким образом, на современном автомобиле генератором управляют два блока: блок управления кузовом и блок управления двигателем. Блок управления кузовом системы BMS четко видит состояние аккумуляторной батареи и потребление электроэнергии автомобилем вплоть до того, что может предсказывать это потребление. Вы нажали на кнопку обогрева лобового стекла и буквально за долю секунды до того, как обогрев физически активировался блок управления кузовом узнал, что сейчас у Вас начнется потребление в 40 Ампер. По CAN шине блок управления кузовом эту информацию сообщил блоку управления двигателем, блок управления двигателем скорректировал данные по генератору. Фактически речь идет о том, что действительно блок управления кузовом о энергопотреблении знает все, и выгоднее всего действительно управлять генератором двумя этими блоками.

Но на этом все не закончилось. Мы Вам описали стратегию работы первой системы BMS, которая появилась на Ягуар Ленд Ровер в 2010 году. До этого работали по старинке, реле-регулятор и аккумулятор с двумя клеммами.

Начиная с 2015 года появилась BMS и система управления генератором второго поколения. С ее появлением многие диагносты уже начали совершать ошибки, поскольку были не в курсе специфики. Например, случай из практики, приезжает клиент на Discovery Sport и жалуется, что у него неисправен генератор. Кодов никаких нет, индикации никакой не горит. Вопрос клиенту: На основании чего вы делаете вывод, что у Вас неисправен генератор? Он отвечает, что когда едет, то у него какой-та там сканер, который подключен в ВБД разъем показывает напряжение 11,8-12 Вольт. Почему так получается? А ему хватает этого напряжения, чтобы работать.

Логика системы второго поколения такова. У Вас аккумулятор полностью или почти полностью заряжен, в годном состоянии. Вы запустили двигатель, достаточно короткое время наблюдается около 14 Вольт для того, чтобы подзарядить аккумулятор. Дальше для того, чтобы снизить выбросы, напряжение снижается до 12 Вольт. Можно смело сказать, что некоторую часть пути Вы едите с отключенным генератором на аккумуляторе и периодически его под заряжаете, если есть такая необходимость.

Интересный момент, берем тот же самый Discovery Sport на котором клиент жалуется на то, что 12 Вольт на работающем двигателе. Загоняем в ремзону, и повторить неисправность не получается. Газуем сколько угодно, на подъемнике подвесили включили «Drive», развиваем какую угодно скорость, не повторяется неисправность, напряжение 14-14,2 Вольта. Почему? Здесь инженеры схитрили, с одной стороны, на них насели экологи, которые говорят, что надо снижать нормы, и они вынуждены были занизить напряжение, убрать нагрузку на двигатель генератором. С другой стороны, экология – это хорошо, но как-то надо заряжать аккумулятор и оставили последний шанс. Если при работающем двигателе открыт капот или хотя бы одна дверь, то выдается номинальное напряжение для того, чтобы зарядить максимально аккумулятор пока есть такая возможность. То есть идет привязка к открытому замку капота или любой из дверей. Почему в ремзоне не получилось продемонстрировать неисправность? Потому что, чтобы выполнить диагностику и подключить оборудование нужно открыть дверь. Поэтому на современных автомобилях напряжение варьируется в огромных пределах от 11,8 до 15 Вольт – это все является разновидностью нормы.

Частая история на Ягуар Ленд Ровер с мультимедиа GEN 2.1, автомобиль какое-то время стоит и вдруг на панели экрана появляется, что аккумулятор разряжен, запустите двигатель. Это означает, что BMS увидел падение напряжения и емкости. Это не является неисправностью вообще. На современных автомобилях при выключенном зажигании включенная музыка играет две минуты, а затем все гаснет. Исправить это нельзя и нет необходимости, потому что можно прослушать 40 минут музыку и потом не завестись. У Ягуар Ленд Ровер такая особенность, что у него и так потребление не маленькое, поэтому никакого запаса по емкости для запуска, если послушать музыку подольше не остается.

При некоторых условиях, когда BMS понимает, что аккумулятор сильно не до заряжен или наблюдается падение напряжения, блок управления кузовом вместе с BMS начинает отключать все лишнее. Их задача сохранить автомобиль в движении как можно дольше. В первую очередь отключится, обогрев лобового стекла, если двигатель прогрет. Если двигатель холодный, то обогрев лобового стекла выключится одним из последних. Задние зеркала отключаться почти сразу, очень быстро выключатся обогревы сидений, обогрев руля, без них можно жить, мультимедиа практически одна из первых уходит. Там, где есть вентиляция сидений она выключится точно также, потому что она тоже потребляет изрядное количество энергии, отключится массаж сидений. Дальше на еще более современных автомобилях руль станет значительно более тугой, на электрическую рейку будет ограничен ток, т.е. все что не нужно для того, чтобы автомобиль двигался будет отключаться.

Что же отключится последним или не отключится вообще? Блок управления двигателем будет работать до последнего, коробка уйдет в какой-то аварийный режим и отключит. Не отключится ни при каких условиях – головой свет, дворники, стоп-сигналы, габариты, поворотники. Подушки безопасности отключатся, когда напряжение станет ниже 8 Вольт, но к этому моменту двигатель уже будет стоять полностью, он заглохнет. Подушки по требованиям безопасности отключаются при падении напряжения ниже 8 Вольт, т.е. фактически даже будем говорить о том, что автомобиль остановился из-за того, что сел аккумулятор двигатель уже заглох, он стоит. Задача такова, если в него кто-то въедет, подушки все равно должны сработать.