RAM 1500 5.7L eTorque 2020 – DIY naprawa błędu P0A78 (MGU, falownik, alternator)

Dzień dobry,
chcę podzielić się sposobem DIY na poradzenie sobie z błędem P0A78 w samochodzie RAM 1500 (rocznik 2020) 5.7L z systemem eTorque

Błąd P0A78 oznacza kłopoty z wydajnością falownika silnika A. Ponieważ auto jest miękką hybrydą to posiada alternator, który może też pełnić rolę silnika wspomagającego rozruch, np. podczas działania systemu start-stop. Alternator zbudowany jest z silnika asynchronicznego (z resolwerem na osi) oraz płytki inwertera umieszczonej nad silnikiem. W nomenklaturze producenta cały moduł nazywany jest MGU, czyli Motor-Generator Unit.

Powszechnym rozwiązaniem jest po prostu wymiana całego modułu MGU, ale wiąże się to z wizytą w serwisie, ponieważ nowy moduł musi zostać zaprogramowany. Cena nowego modułu też nie zachęca. W USA kosztuje około $1400-$1500.

Wyjęcie i zamontowanie modułu jest opisane w nocie serwisowej:
https://static.nhtsa.gov/odi/tsbs/2019/MC-10168428-9999.pdf

Po wyjęciu MGU z pojazdu należy zdjąć tylną czarną pokrywę przykręconą na 4 śruby torx. Następnie odkręcić blachy uzwojeń od wyprowadzeń falownika oraz wyjąć wtyczkę resolwera i czujnika temperatury. Skrzynka inwertera jest zamocowana do korpusu na 4 śrubach imbusowych. Kolejnym etapem jest podniesienie pokrywy inwertera (tej z napisem "RAM"). Trzeba odkręcić dwie śruby imbusowe a następnie podgrzać pokrywę opalarką, aby zmiękczyć masę oszczelniającą, która mocno trzyma oba elementy. Trzeba być cierpliwym i podważać pokrywę pomału. Można się wspomóc nożykiem do tapet, ale trzeba uważać żeby nie wcisnąć go zbyt głęboko, ponieważ płytka z elektroniką jest dosyć blisko krawędzi pokrywy. Zdjęcia rozebranego modułu można znaleźć na stronie:
https://endless-sphere.com/sphere/threads/loo...or-light-hybrid-suggestions-and-ideas.111146/

Po podniesieniu pokrywy należy wypiąć taśmię łączącą górną główną płytkę logiki z dolną małą płytką na której znajduą się układy odpowiedzialne za pomiar prądu wyprowadzeń falownika (3szt MLX91208).

Stopień mocy to trzy półmostki zbudowane na parach transystorów. Na pierwszy rzut oka i bardzo pobieżne pomiary wydaje mi się, że są to klasyczne N-MOSY. Jeśli ktoś potrafi je rozpoznać, że są to np. IGBT proszę o ewentualną korektę w komentarzu. Na pewno mają izolowaną bramkę i diodę pasożytniczą między drenem a źródłem (kolektorem/emiterem). Opisy poszczególnych wyprowadzeń modułu mocy przedstawiłem na zdjęciu.



Przy okazji podaję orientacyjne wartości rezystacji mierzone na wtyczce resolwera:
1(niebieski) - 2(szary) -> 28,6R
3(czarny) - 5(czerwony) -> 26,7R
4(zielony) - 6(biały) -> 14,3R
7(czarny) - 8(czarny) -> 20kR (20'C)

W moim przypadku po oględzinach i pomiarach okazało się, że uszkodzony był drucik bondingu, który łączy tranzystory mocy z wyprowadzeniami lutowanymi do płytki sterującej. Aby to naprawić odlutowałem płytkę od wyprowadzeń tranzystorów mocy i wtyczki resolwera. Następnie usunąłem przezroczystą zalewę i wyciąłem pozostałe druciki bondingu sygnałów sterujących. Żeby przylutować się do wyprowadzeń dla PCB, musiałem zdrapać powłokę padów do czystej miedzi. Lutowanie do złoconych "wysp" na module tranzystorów wymagało wstępnego podgrzania radiatowa za pomocą lutownicy hot-air.

Dopiero wtedy byłem w stanie przymocować odcinki kynaru do "wysp" na strukturze stopnia mocy. Po lutowaniu i delikatnym przemyciu miejsce zabezpieczyłem silikonem i przystąpiłem do składania.

Auto odpaliło, na desce błędów brak. Ładowanie w normie. System start-stop ok. Jak długo podziała? Tego najstarsi górale nie wiedzą. Pozostałe druty bondingu pod mikroskopem wyglądały nieźle więc postanowiłem ich nie ruszać.

Ciekawi mnie zasada działania tego urządzenia, a szczególnie w jaki sposób z silnika asynchronicznego zrobić generator. Widziałem rozwiązania, które polegały na połączeniu do faz uzwojenia kondensatorów, ale w tym przypadku tych elementów nie ma. Jeśli ktoś ma ochotę to proszę o podesłanie jakiś artykułów/linków

Zastosowanie silnika asynchronicznego z inwerterem zamiast klasycznego alternatora z magnesami ma kilka kluczowych zalet:

Brak magnesów trwałych: Silniki asynchroniczne są tańsze w produkcji (brak metali ziem rzadkich) i bardziej wytrzymałe na wysokie temperatury panujące pod maską.

Precyzyjna kontrola: Dzięki inwerterowi i resolwerowi, MGU może dostarczyć bardzo wysoki moment obrotowy przy niskich obrotach (idealne do bezszelestnego startu silnika spalinowego).

Wysoka sprawność: Inwerter optymalizuje parametry pracy w czasie rzeczywistym, czego nie potrafią ani kondensatory, ani zwykły regulator napięcia w starym alternatorze.

Ciekawostka: Resolwer jest tu kluczowy. Silnik asynchroniczny bez precyzyjnej informacji o pozycji wirnika miałby problem z płynnym "podjęciem" pracy jako silnik wspomagający (tzw. boost), zwłaszcza przy gwałtownym przyspieszaniu.

Ale przecież zdecydowana większość alternatorów automotive nie posiada magnesów. Te z magnesami są przeważnie stosowane w motocyklach, gdzie regulacja polega na zwieraniu uzwojeń tyrystorami w regulatorze, gdy napięcie przekroczy wyznaczony próg. Co do ceny, zgoda, ale jeśli chodzi o temperaturę, to silniki elektryczne w pojazdach hybrydowych (np. Toyoty) są wkomponowane w skrzynię biegów i przypuszczalnie mają wyższą temperaturę pracy niż alternator z własnym obiegiem powietrza.
Wysoki moment na niskich prędkościach również łatwiej jest uzyskać, gdy mamy wirnik z magnesami, patrz wszelkie silniki serwo w obrabiarkach CNC.
Co rozumiesz przez optymalizację? W rozwiązaniu z MGU jego wyjście jest połączone z baterią Li-Ion 48 V zamontowaną z tyłu pojazdu, więc nadal chodzi o to, żeby tak regulować napięcie wyjściowe MGU, żeby nie przekroczyć jej maksymalnego napięcia lub prądu ładowania. Zasilanie pozostałych obwodów 12 V jest wykonane za pomocą dodatkowej przetwornicy Step-Down umieszczonej w module baterii.