Witam
Pozwolę sobie podzielić się moja przygodą z wentylatorem klimatyzacji w BMW-5 E39
2.8i /99
Zaczęło się od tego, że zauważyłem słabe działanie klimatyzacji na postoju oraz przy małej prędkości jazdy . Znajomy podłączył sprzęt aby ewentualnie dobić czynnik chłodzący R134
Ale okazało się, że jest wszystko porządku, nic nie trzeba uzupełniać.
Wróciłem do domu i podłączyłem się pod samochód programem diagnostycznym
CARSOFT i okazało się, że jest błąd w module Aircon : 22 Auxiliary Fan Relay"
Zacząłem szukać, zaglądać, sprawdzać na schematach, gdzie się dało, ale żadnego takiego przekaźnika nie znalazłem.
Trochę mnie to zmyliło, wprowadziło w błąd, bo okazało się, że wentylator jest cały czas
zasilany napięciem 12v przez bezpiecznik 50A natomiast sterowany jest trzecim kabelkiem,
na którym zauważyłem przebieg prostokątny gdy załączałem AC .
Wtedy się upewniłem, że uszkodzony jest wentylator, bo wentylator się nie włączał, brak jakiejkolwiek reakcji . Pomyślałem, że kupię jakiś używany i po problemie.
Okazało się, że kupić używany model tego wentylatora w dobrym stanie, działający to nie taka prosta sprawa. Postanowiłem go zdemontować i przyglądnąć się mu w nadziei, że może jest szansa go odratować.
Po rozebraniu bardzo się zdziwiłem: silnik SIEMENS BLDC 5-fazowy w dodatku bez czujnikowy czyli sensorless. Elektronika do tego oczywiście SIEMENS na pierwszy rzut oka bardziej rozbudowana jak np. sterownik pompy w golfie SDI itp…
Od razu rzucił się w oczy rozsadzony tranzystor oraz mocne ślady korozji płytki.
Rozebrałem wszystko tak, aby samo PCB włożyć na noc do rozpuszczalnika nitro aby rozmiękczyć zalewę izolacyjną . Następnego dnia przystąpiłem do analizy działania
oraz uszkodzeń. Silnik to unipolarny 5-fazowy, poszczególne fazy załączają tranzystory 60N06HD. Wspólny punkt „sztucznej masy” tranzystorów fazowych jest załączany do rzeczywistej masy parą tranzystorów 5N05HD.
W silniku nie ma czujników – hallotronów do detekcji położenia magnesów
Siemens zastosował tu technologię BACK EMF czyli detekcja położenia z wykorzystaniem
analizy napięcia samoindukcji na aktualnie nie wykorzystywanych fazach silnika.
Sterowanie samego silnika odbywa się dodatkowym 3-kabelkiem komunikacja pomiędzy silnikiem a sterownikiem Airco odbywa się dwu kierunkowo. To dodatkowe wejście jest wewnętrznie pull-upowane do zasilania przez sterownik silnika, w stanie spoczynku panuje tam napięcie zasilania. Aby silnik wystartował sterownik generuje sygnał prostokątny o częstotliwości około 145Hz i regulowanym współczynniku wypełnienia.
( sterownik Airco „przywiera” wejście do masy) silnik zaczyna procedurę startu .
Najpierw załącza po kolei poszczególne fazy tak aby delikatnie obrócić silnik, równocześnie analizuje sygnał BEMF aby się zorientować w położeniu wirnika. Następnie
sterownik silnika wytwarza asynchroniczne wirujące pole magnetyczne na poszczególnych fazach i trwa proces wstępnego rozruchu silnika. Po chwili gdy sygnał EMF jest już
stabilny, silnik zaczyna pracować w trybie synchronicznym czyli poszczególne fazy stojana
załączane są w zależności od położenia wirnika. Regulacja prędkości odbywa się
poprzez regulacje PWM sterującego tranzystorami mocy i odbywa się to z częstotliwością około 28kHz . Zmieniając wartość PWM sygnału sterującego wychodzącego ze sterownika Airco w zakresie od 15 do około 90 % płynnie regulują się obroty silnika.
Gdy silnik jest uszkodzony lub gdy z jakiegoś powodu nie może wystartować moduł sterujący silnika odpowiada sterownikowi Airco poprzez chwilowe zwarcie do masy
przewodu sterującego na około 2sek To jest informacja zwrotna że silnik nie działa.
Wracając do mojego przypadku to : wymieniłem tranzystor, zenerke pomiędzy G-S
oraz parę rezystorów, złożyłem wszystko i próba.
Niestety silnik próbował wystartować, ale nie udawało się to, nie mógł „zaskoczyć „
ale za nastym razem i z pomocą ręcznego rozpędzania wreszcie wystartował lecz prawie momentalnie osiągnął wysoką temperaturę i szybko go wyłączyłem. Porażka, rozebrałem jeszcze raz i ponownie zacząłem wszystko sprawdzać. Nie wiem jak to się stało, ale przeoczyłem, że jedno uzwojenie jest wyraźnie przegrzane, pomiary wykazały faktycznie
odchyłkę od znamionowej indukcyjności, która wynosi około 80uH . W sumie jest 5 uzwojeń po 36zw, każde podzielone na 4 sekcje. Odwinąłem wszystkie uzwojenia i zacząłem się zastanawiać nad zdobyciem drutu nawojowego o średnicy 1mm.
W ilości około 25m niestety dzisiaj znaleźć „przewijacza”silników to sprawa nie łatwa .
Już łatwiej myślę znaleźć zduna lub garncarza niż kogoś kto ma zapas drutów i przewija zawodowo silniki . Jednak poszczęściło się i zdobyłem odpowiedni drut . Jako że nie jestem „przewijaczem” to trochę się namęczyłem zanim wszystkie 5 faz nawinąłem ale udało się.
Przy okazji postanowiłem że wymienię też łożysko w wirniku. Znajduje się tam łożysko 608Z ale jest mały problem, bo łożysko znajduje się w takim sprężystym pierścieniu centrującym, który nie nadaje się do ponownego użycia. Pierścień ten zastąpiłem podobnym zrobionym z kawałka rurki instalacyjnej c.o. fi22 .
Wszystko poskładałem i znowu próba. Tym razem silnik wystartował.
Powtórzyłem to parę razy i raz na powiedzmy 10 startów nie udało się mu to za 1 razem ale już za drugim zawsze wystartował. Nie wiem czy to normalne ale przypuszczam że tak może być, że nie zawsze procesor jest w stanie w fazie wstępnego rozruchu prawidłowo zidentyfikować położenie magnesów , być może jakaś niesymetria indukcyjności uzwojeń ma na to wpływ . Fakt jest taki ze silnik pracuje. W trakcie testu z max obrotami pod obciążeniem wentylatora po 1h pracy wewnątrz było około 60-70stC. Uznałem to za normę i zamontowałem do samochodu. Jak na razie są upały więc non stop testuję go i działa. Naprawa wyniosła mnie około 40-50zł w częściach + upór i poświęcenie.
Reasumując konstrukcja bardzo „elegancka” podoba mi się rozwiązanie choć według mnie
Niepotrzebne Są te cyrki z rozruchem , procedura startu itp.. wystarczyło by dać parę hallotronów na PCB i cała konstrukcja przynajmniej pod względem programowym by się uprościła . Idea silnika BLDC w zastosowaniu wentylatora chłodnicy też jest szczytna lecz wykonanie i zabudowa już nie do końca szczęśliwa w tym przypadku Nie ma możliwości aby wcześniej czy później nie dostała się woda do wnętrza tego silnika a właśnie to ona była powodem uszkodzenia . Podejrzewam że BMW musiało zgłosić zastrzeżenia do Siemensa
Ponieważ następną ewolucją wentylatora było umieszczenie modułu na zewnątrz silnika
I zalanie go tak aby uzyskać 100% hermetyczności .. Osiągany moment obrotowy , rozmiar,
oraz zakładana trwałość na pewno jest nieporównywalna do klasycznego silnika szczotkowego lecz w zderzeniu z rzeczywistością wychodzi na to ze taki szczotkowy silnik pewnie by już piszczał , świszczał nie miał by takiej mocy ale najważniejsze że wciąż by się zapewne jakoś kręcił ………… tylko pytanie z czego by się miały utrzymywać firmy produkujące części zamienne ,sklepy , serwisy ASO czy inne warsztaty , co mieli by robić ludzie w biurach konstrukcyjnych ????
Jan Bień
Pozwolę sobie podzielić się moja przygodą z wentylatorem klimatyzacji w BMW-5 E39
2.8i /99
Zaczęło się od tego, że zauważyłem słabe działanie klimatyzacji na postoju oraz przy małej prędkości jazdy . Znajomy podłączył sprzęt aby ewentualnie dobić czynnik chłodzący R134
Ale okazało się, że jest wszystko porządku, nic nie trzeba uzupełniać.
Wróciłem do domu i podłączyłem się pod samochód programem diagnostycznym
CARSOFT i okazało się, że jest błąd w module Aircon : 22 Auxiliary Fan Relay"
Zacząłem szukać, zaglądać, sprawdzać na schematach, gdzie się dało, ale żadnego takiego przekaźnika nie znalazłem.
Trochę mnie to zmyliło, wprowadziło w błąd, bo okazało się, że wentylator jest cały czas
zasilany napięciem 12v przez bezpiecznik 50A natomiast sterowany jest trzecim kabelkiem,
na którym zauważyłem przebieg prostokątny gdy załączałem AC .
Wtedy się upewniłem, że uszkodzony jest wentylator, bo wentylator się nie włączał, brak jakiejkolwiek reakcji . Pomyślałem, że kupię jakiś używany i po problemie.
Okazało się, że kupić używany model tego wentylatora w dobrym stanie, działający to nie taka prosta sprawa. Postanowiłem go zdemontować i przyglądnąć się mu w nadziei, że może jest szansa go odratować.
Po rozebraniu bardzo się zdziwiłem: silnik SIEMENS BLDC 5-fazowy w dodatku bez czujnikowy czyli sensorless. Elektronika do tego oczywiście SIEMENS na pierwszy rzut oka bardziej rozbudowana jak np. sterownik pompy w golfie SDI itp…
Od razu rzucił się w oczy rozsadzony tranzystor oraz mocne ślady korozji płytki.
Rozebrałem wszystko tak, aby samo PCB włożyć na noc do rozpuszczalnika nitro aby rozmiękczyć zalewę izolacyjną . Następnego dnia przystąpiłem do analizy działania
oraz uszkodzeń. Silnik to unipolarny 5-fazowy, poszczególne fazy załączają tranzystory 60N06HD. Wspólny punkt „sztucznej masy” tranzystorów fazowych jest załączany do rzeczywistej masy parą tranzystorów 5N05HD.
W silniku nie ma czujników – hallotronów do detekcji położenia magnesów
Siemens zastosował tu technologię BACK EMF czyli detekcja położenia z wykorzystaniem
analizy napięcia samoindukcji na aktualnie nie wykorzystywanych fazach silnika.
Sterowanie samego silnika odbywa się dodatkowym 3-kabelkiem komunikacja pomiędzy silnikiem a sterownikiem Airco odbywa się dwu kierunkowo. To dodatkowe wejście jest wewnętrznie pull-upowane do zasilania przez sterownik silnika, w stanie spoczynku panuje tam napięcie zasilania. Aby silnik wystartował sterownik generuje sygnał prostokątny o częstotliwości około 145Hz i regulowanym współczynniku wypełnienia.
( sterownik Airco „przywiera” wejście do masy) silnik zaczyna procedurę startu .
Najpierw załącza po kolei poszczególne fazy tak aby delikatnie obrócić silnik, równocześnie analizuje sygnał BEMF aby się zorientować w położeniu wirnika. Następnie
sterownik silnika wytwarza asynchroniczne wirujące pole magnetyczne na poszczególnych fazach i trwa proces wstępnego rozruchu silnika. Po chwili gdy sygnał EMF jest już
stabilny, silnik zaczyna pracować w trybie synchronicznym czyli poszczególne fazy stojana
załączane są w zależności od położenia wirnika. Regulacja prędkości odbywa się
poprzez regulacje PWM sterującego tranzystorami mocy i odbywa się to z częstotliwością około 28kHz . Zmieniając wartość PWM sygnału sterującego wychodzącego ze sterownika Airco w zakresie od 15 do około 90 % płynnie regulują się obroty silnika.
Gdy silnik jest uszkodzony lub gdy z jakiegoś powodu nie może wystartować moduł sterujący silnika odpowiada sterownikowi Airco poprzez chwilowe zwarcie do masy
przewodu sterującego na około 2sek To jest informacja zwrotna że silnik nie działa.
Wracając do mojego przypadku to : wymieniłem tranzystor, zenerke pomiędzy G-S
oraz parę rezystorów, złożyłem wszystko i próba.
Niestety silnik próbował wystartować, ale nie udawało się to, nie mógł „zaskoczyć „
ale za nastym razem i z pomocą ręcznego rozpędzania wreszcie wystartował lecz prawie momentalnie osiągnął wysoką temperaturę i szybko go wyłączyłem. Porażka, rozebrałem jeszcze raz i ponownie zacząłem wszystko sprawdzać. Nie wiem jak to się stało, ale przeoczyłem, że jedno uzwojenie jest wyraźnie przegrzane, pomiary wykazały faktycznie
odchyłkę od znamionowej indukcyjności, która wynosi około 80uH . W sumie jest 5 uzwojeń po 36zw, każde podzielone na 4 sekcje. Odwinąłem wszystkie uzwojenia i zacząłem się zastanawiać nad zdobyciem drutu nawojowego o średnicy 1mm.
W ilości około 25m niestety dzisiaj znaleźć „przewijacza”silników to sprawa nie łatwa .
Już łatwiej myślę znaleźć zduna lub garncarza niż kogoś kto ma zapas drutów i przewija zawodowo silniki . Jednak poszczęściło się i zdobyłem odpowiedni drut . Jako że nie jestem „przewijaczem” to trochę się namęczyłem zanim wszystkie 5 faz nawinąłem ale udało się.
Przy okazji postanowiłem że wymienię też łożysko w wirniku. Znajduje się tam łożysko 608Z ale jest mały problem, bo łożysko znajduje się w takim sprężystym pierścieniu centrującym, który nie nadaje się do ponownego użycia. Pierścień ten zastąpiłem podobnym zrobionym z kawałka rurki instalacyjnej c.o. fi22 .
Wszystko poskładałem i znowu próba. Tym razem silnik wystartował.
Powtórzyłem to parę razy i raz na powiedzmy 10 startów nie udało się mu to za 1 razem ale już za drugim zawsze wystartował. Nie wiem czy to normalne ale przypuszczam że tak może być, że nie zawsze procesor jest w stanie w fazie wstępnego rozruchu prawidłowo zidentyfikować położenie magnesów , być może jakaś niesymetria indukcyjności uzwojeń ma na to wpływ . Fakt jest taki ze silnik pracuje. W trakcie testu z max obrotami pod obciążeniem wentylatora po 1h pracy wewnątrz było około 60-70stC. Uznałem to za normę i zamontowałem do samochodu. Jak na razie są upały więc non stop testuję go i działa. Naprawa wyniosła mnie około 40-50zł w częściach + upór i poświęcenie.
Reasumując konstrukcja bardzo „elegancka” podoba mi się rozwiązanie choć według mnie
Niepotrzebne Są te cyrki z rozruchem , procedura startu itp.. wystarczyło by dać parę hallotronów na PCB i cała konstrukcja przynajmniej pod względem programowym by się uprościła . Idea silnika BLDC w zastosowaniu wentylatora chłodnicy też jest szczytna lecz wykonanie i zabudowa już nie do końca szczęśliwa w tym przypadku Nie ma możliwości aby wcześniej czy później nie dostała się woda do wnętrza tego silnika a właśnie to ona była powodem uszkodzenia . Podejrzewam że BMW musiało zgłosić zastrzeżenia do Siemensa
Ponieważ następną ewolucją wentylatora było umieszczenie modułu na zewnątrz silnika
I zalanie go tak aby uzyskać 100% hermetyczności .. Osiągany moment obrotowy , rozmiar,
oraz zakładana trwałość na pewno jest nieporównywalna do klasycznego silnika szczotkowego lecz w zderzeniu z rzeczywistością wychodzi na to ze taki szczotkowy silnik pewnie by już piszczał , świszczał nie miał by takiej mocy ale najważniejsze że wciąż by się zapewne jakoś kręcił ………… tylko pytanie z czego by się miały utrzymywać firmy produkujące części zamienne ,sklepy , serwisy ASO czy inne warsztaty , co mieli by robić ludzie w biurach konstrukcyjnych ????
Jan Bień
