Trendy rozwojowe różne systemy samochodu, kojarzone ze zwiększoną wydajnością, niezawodnością, komfortem i bezpieczeństwem ruchu, powodują, że stale rośnie rola urządzeń elektrycznych, w szczególności elektrycznego napędu układów pomocniczych. Obecnie nawet w ciężarówkach instaluje się minimum 3-4 silniki elektryczne, a w samochodach osobowych - 5 lub więcej, w zależności od klasy.

Napęd elektryczny zwany układem elektromechanicznym składającym się z silnika elektrycznego (lub kilku silników elektrycznych), mechanizmu przekładniowego samochód służbowy oraz cały sprzęt do sterowania silnikiem elektrycznym. Głównymi urządzeniami pojazdów, w których stosowane są napędy elektryczne, są grzejniki i wentylatory wnętrza, podgrzewacze, wycieraczki szyb i reflektorów, mechanizmy podnoszenia szyb, anteny, ruchome siedzenia itp.

Wymagania dla silników elektrycznych zainstalowanych w konkretnym elemencie pojazdu są określone przez tryby pracy tego elementu. Przy wyborze typu silnika należy porównać warunki pracy napędu z konkretnymi charakterystykami mechanicznymi różne rodzaje silniki elektryczne. Zwyczajowo rozróżnia się naturalne i sztuczne właściwości mechaniczne silnika. Pierwszy odpowiada nominalnym warunkom jego aktywacji, normalnemu schematowi połączeń i brakowi jakichkolwiek dodatkowych elementów w obwodach silnika. Sztuczne charakterystyki uzyskuje się poprzez zmianę napięcia na silniku, włączenie dodatkowych elementów w obwodzie silnika i połączenie tych obwodów za pomocą specjalnych obwodów.

Schemat blokowy elektronicznego układu sterowania zawieszeniem

Jeden z najbardziej obiecujące kierunki w rozwoju napędu elektrycznego układów pomocniczych samochodu jest stworzenie silników elektrycznych o mocy do 100 W ze wzbudzeniem od
magnesy trwałe. Zastosowanie magnesów trwałych może znacząco poprawić parametry techniczne i ekonomiczne silników elektrycznych: zmniejszyć masę, wymiary zwiększyć efektywność. Zaletami jest brak uzwojenia wzbudzenia, co upraszcza połączenia wewnętrzne i zwiększa niezawodność silników elektrycznych. Ponadto dzięki niezależnemu wzbudzeniu wszystkie silniki z magnesami trwałymi mogą być odwracalne.

Zasada działania maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi jest podobna do dobrze znanej zasady działania maszyn z magnesami trwałymi wzbudzenie elektromagnetyczne- w silniku elektrycznym interakcja pól twornika i stojana wytwarza moment obrotowy. Źródłem strumienia magnetycznego w takich silnikach elektrycznych jest magnes trwały. Użyteczny strumień wydzielany przez magnes do obwodu zewnętrznego nie jest stały, ale zależy od całkowitego wpływu zewnętrznych czynników rozmagnesowujących. Strumienie magnetyczne magnesu na zewnątrz układu silnika elektrycznego i w zespole silnika elektrycznego są różne. Co więcej, w przypadku większości materiałów magnetycznych proces rozmagnesowania magnesu jest nieodwracalny, ponieważ powrót z punktu o mniejszej indukcji do punktu o wyższej indukcji (na przykład podczas demontażu i montażu silnika elektrycznego) następuje po krzywych powrotu, które nie pokrywają się z krzywą rozmagnesowania (zjawisko histerezy). Dlatego podczas montażu silnika elektrycznego strumień magnetyczny magnesu staje się mniejszy niż przed demontażem silnika elektrycznego.

Pod tym względem ważną zaletą magnesów z tlenku baru stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym jest nie tylko ich względna taniość, ale także zbieżność, w pewnych granicach, krzywych powrotu i rozmagnesowania. Ale nawet w nich, przy silnym działaniu rozmagnesowującym, strumień magnetyczny magnesu staje się mniejszy po usunięciu efektów rozmagnesowania. Dlatego przy obliczaniu silników elektrycznych z magnesami trwałymi jest to bardzo ważne właściwy wybór objętość magnesu, zapewniająca nie tylko tryb pracy silnika elektrycznego, ale także stabilność punktu pracy pod wpływem maksymalnych możliwych czynników rozmagnesowujących.

Silniki elektryczne podgrzewacze. Podgrzewacze wstępne służą do zapewnienia niezawodnego rozruchu silników spalinowych przy niskie temperatury.. Celem silników elektrycznych tego typu jest dostarczanie powietrza w celu podtrzymania spalania w nagrzewnicach benzynowych, dostarczanie powietrza, paliwa oraz zapewnienie obiegu płynu w silnikach wysokoprężnych.

Cechą trybu pracy jest to, że w takich temperaturach konieczne jest wytworzenie dużego momentu rozruchowego i krótkotrwała praca. Aby sprostać tym wymaganiom, silniki elektryczne podgrzewaczy wstępnych wykonane są z uzwojeniem szeregowym i pracują w trybie krótkotrwałym i przerywanym. W zależności od warunków temperaturowych silniki elektryczne mają różne czasy przełączania: przy minus 5...minus 10°C nie dłużej niż 20 minut, przy minus 10...minus 2,5°C nie dłużej niż 30 minut, przy minus 25... .minus 50°C Nie dłużej niż 50 min.

Moc znamionowa większości silników elektrycznych w podgrzewaczach wynosi 180 W, a ich prędkość obrotowa wynosi 6500 min” 1.

Silniki elektryczne do napędu urządzeń wentylacyjnych i grzewczych. Centrale wentylacyjno-grzejne przeznaczone są do ogrzewania i wentylacji pomieszczeń samochody osobowe, autobusy, kabiny samochody ciężarowe i traktory. Ich działanie opiera się na wykorzystaniu ciepła silnika wewnętrzne spalanie, a wydajność w dużej mierze zależy od charakterystyki napędu elektrycznego. Wszystkie silniki elektryczne przeznaczone do tego celu są silnikami długotrwałymi, pracującymi w temperaturze otoczenia minus 40...+70 °C. W zależności od rozmieszczenia instalacji ogrzewania i wentylacji pojazdu, silniki elektryczne mają różne kierunki obrotu. Te silniki elektryczne są jedno- lub dwubiegowe, wzbudzane głównie przez magnesy trwałe. Dwubiegowe silniki elektryczne zapewniają dwa tryby pracy instalacji grzewczej. Częściowy tryb pracy (tryb najniższa prędkość, a co za tym idzie mniejsza wydajność) zapewnia dodatkowe uzwojenie wzbudzenia.

Oprócz systemów grzewczych wykorzystujących ciepło silnika spalinowego, stosowane są niezależne systemy grzewcze. W instalacjach tych silnik elektryczny z dwoma wałami wyjściowymi napędza dwa wentylatory, jeden kieruje zimne powietrze do wymiennika ciepła, a następnie do ogrzewanego pomieszczenia, drugi dostarcza powietrze do komory spalania.

Elektryczne silniki nagrzewnic stosowane w wielu modelach samochodów osobowych i ciężarowych mają moc znamionową 25-35 W i prędkość znamionową 2500-3000 min 1.

Silniki elektryczne do napędu wycieraczek. Silniki elektryczne stosowane do napędu wycieraczek muszą zapewniać sztywne właściwości mechaniczne, możliwość regulacji prędkości obrotowej przy różnych obciążeniach i zwiększony moment rozruchowy. Wynika to ze specyficznego działania wycieraczek - niezawodnego i wysokiej jakości czyszczenia powierzchni szyby przedniej w różnych warunkach klimatycznych.

Aby zapewnić niezbędną sztywność właściwości mechanicznych, stosuje się silniki ze wzbudzeniem z magnesów trwałych, silniki o wzbudzeniu równoległym i mieszanym oraz specjalną skrzynię biegów w celu zwiększenia momentu obrotowego i zmniejszenia prędkości obrotowej. W niektórych silnikach elektrycznych skrzynia biegów jest zaprojektowana jako część silnik elektryczny. W tym przypadku silnik elektryczny nazywany jest motoreduktorem. Zmiana prędkości silników elektrycznych ze wzbudzeniem elektromagnetycznym osiągana jest poprzez zmianę prądu wzbudzenia w uzwojeniu równoległym. W silnikach elektrycznych wzbudzanych magnesami trwałymi zmianę prędkości obrotowej twornika uzyskuje się poprzez zamontowanie dodatkowej szczotki.

Na ryc. Na rys. 8.2 przedstawiono schemat ideowy napędu elektrycznego wycieraczki SL136 z silnikiem elektrycznym z magnesem trwałym. Przerywana praca wycieraczki odbywa się poprzez włączenie przełącznika 5A na pozycję III. W tym przypadku obwód twornika 3 silnika wycieraczek jest następujący: akumulator „+”. G─ - konwerter termobimetaliczny 6 - przełącznik SA(pin 5, 6) - styki K1:1 - SA(cd. 1, 2) - kotwica - „masa”. Równolegle do kotwy poprzez styki K1:1 Czuły element (cewka grzejna) przekaźnika elektrotermicznego jest podłączony do akumulatora KK1. Po pewnym czasie nagrzanie wrażliwego elementu prowadzi do rozwarcia styków przekaźnika elektrotermicznego CC1:1. Powoduje to otwarcie obwodu zasilania cewki przekaźnika. K1. Przekaźnik ten jest wyłączony. Jego kontakty K1:1 otwarte i kontakty K1:2 zostać wycofanym. Dzięki stykom przekaźnika K1:2 i styki wyłącznika krańcowego 80 Silnik elektryczny pozostaje podłączony do akumulatora do momentu włączenia piór wycieraczek. pozycja początkowa. W momencie układania szczotek krzywka 4 otwiera styki 80, W rezultacie silnik elektryczny zatrzymuje się. Następne włączenie silnika elektrycznego nastąpi, gdy wrażliwy element przekaźnika elektrotermicznego KK1 ostygnie i przekaźnik ponownie się wyłączy. Cykl wycieraczek powtarza się 7–19 razy na minutę. Tryb niskiej prędkości zapewnia ustawienie przełącznika w pozycji I. W tym przypadku twornik 3 silnika elektrycznego zasilany jest przez dodatkową szczotkę 2, zainstalowaną pod kątem do szczotek głównych. W tym trybie prąd przepływa tylko przez część uzwojenia 3 twornika, co powoduje zmniejszenie prędkości obrotowej twornika. Tryb wycieraczek o dużej prędkości występuje, gdy przełącznik jest zainstalowany ZA do pozycji I. W tym przypadku silnik elektryczny zasilany jest przez szczotki główne, a prąd przepływa przez całe uzwojenie twornika. Podczas instalowania przełącznika ZA w położeniu IV do zworek 3 i 1 silników elektrycznych wycieraczki i spryskiwacza szyby przedniej podawane jest napięcie i następuje ich jednoczesne działanie.

Ryż. 8.2. Schemat ideowy elektrycznego napędu wycieraczek:

1 - twornik silnika spryskiwacza; 2 - dodatkowa szczotka;

3 - twornik silnika wycieraczek szyby przedniej; 4 - kamera;

5 - przekaźnik czasowy; b - bezpiecznik termobimetaliczny

Po wyłączeniu wycieraczki (położenie przełącznika "O"-) dzięki wyłącznikowi krańcowemu 50 silnik elektryczny pozostaje włączony do czasu umieszczenia szczotek w ich pierwotnym położeniu. W tym momencie kamera 4 otworzy obwód i silnik się zatrzyma. Obwód twornika 3 silnika elektrycznego zawiera termobimetaliczny bezpiecznik 6, którego zadaniem jest ograniczenie prądu w obwodzie podczas przeciążenia.

Pracę wycieraczki podczas ulewnego deszczu lub lekkiego śniegu utrudnia fakt, że na szybę przedostaje się niewielka ilość wilgoci. Z tego powodu wzrasta tarcie i zużycie szczotek, a także zużycie energii na czyszczenie szyby, co może powodować przegrzanie silnik napędowy. Częstotliwość włączania na jeden lub dwa cykle i ręcznego wyłączania przez kierowcę jest niewygodna i niebezpieczna, gdyż na krótki czas jego uwaga odwraca się od prowadzenia pojazdu. Dlatego, aby zorganizować krótkotrwałe włączenie wycieraczki, układ sterowania silnikiem elektrycznym uzupełniono o elektroniczny sterownik zegarowy, który w określonych odstępach czasu automatycznie wyłącza silnik wycieraczek na jeden lub dwa pociągnięcia. Odstęp między zatrzymaniami wycieraczek może wynosić od 2 do 30 sekund. Większość modeli elektrycznych silniczków wycieraczek ma moc znamionową 12-15 W i prędkość znamionową 2000-3000 min" 1.

W nowoczesnych samochodach powszechne stały się spryskiwacze szyb i wycieraczki reflektorów z napędem elektrycznym. Silniki elektryczne do spryskiwaczy i spryskiwaczy reflektorów pracują w trybie przerywanym, są wzbudzane magnesami trwałymi i mają niską moc znamionową (2,5-10 W).

Oprócz wymienionych celów, silniki elektryczne służą do napędzania różnych mechanizmów: podnoszenia szklanych drzwi i przegród, ruchomych siedzeń, napędzania anten itp. Aby zapewnić duży moment rozruchowy, te silniki elektryczne

Pomocniczy sprzęt elektryczny to grupa urządzeń i urządzeń pomocniczych zapewniających ogrzewanie i wentylację kabiny i nadwozia, czyszczenie szyb kabiny i reflektorów, sygnalizację dźwiękową, odbiór radia i inne funkcje pomocnicze.

Tendencje rozwojowe różnych układów pojazdów, związane ze wzrostem wydajności, niezawodności, komfortu i bezpieczeństwa ruchu, powodują, że rola urządzeń elektrycznych, w szczególności elektrycznego napędu układów pomocniczych, stale rośnie. Jeśli 25...30 lat temu dalej samochody produkcyjne Praktycznie nie było mechanizmów z napędem elektrycznym, ale obecnie nawet w ciężarówkach instaluje się co najmniej 3...4 silniki elektryczne, a w samochodach - 5...8 lub więcej, w zależności od klasy.

Napęd elektryczny to układ elektromechaniczny składający się z silnika elektrycznego (lub kilku silników elektrycznych), mechanizmu przekładniowego maszyny roboczej oraz całego urządzenia sterującego silnikiem elektrycznym. Głównymi urządzeniami pojazdu, w których stosowane są napędy elektryczne, są grzejniki i wentylatory wnętrza, podgrzewacze wstępne, wycieraczki szyb i reflektorów, mechanizmy podnoszenia szyb, anteny, mechanizmy foteli itp.

Czas pracy i jej charakter determinują tryb pracy napędu. W przypadku napędu elektrycznego zwyczajowo rozróżnia się trzy główne tryby pracy: długotrwały, krótkotrwały i przerywany.

Tryb długi charakteryzuje się czasem, w którym podczas pracy silnika elektrycznego jego temperatura osiąga stałą wartość. Przykładami mechanizmów o długotrwałym działaniu są grzejniki i wentylatory samochodowe.

Tryb krótkotrwały ma stosunkowo krótki czas pracy i temperatura silnika nie ma czasu na osiągnięcie stałej wartości. Przerwa w pracy siłownika wystarczy, aby silnik ostygł do temperatury otoczenia. Ten tryb pracy jest typowy dla różnych urządzeń krótkotrwałych: podnoszenia okien, anten jazdy, ruchomych siedzeń itp.

Tryb przerywany charakteryzuje się okresem pracy naprzemiennym z przerwami (zatrzymanie lub praca na biegu jałowym), przy czym w żadnym z okresów pracy temperatura silnika nie osiąga stałej wartości, a po odłączeniu obciążenia silnik nie ma czasu na ochłodzenie się do temperatury otoczenia. Przykładowymi urządzeniami samochodowymi pracującymi w tym trybie są wycieraczki (w odpowiednich trybach), spryskiwacze itp.

Cechą charakterystyczną trybu przerywanego jest stosunek części roboczej okresu T" do całego okresu T. Wskaźnik ten nazywany jest względnym czasem pracy ITP lub względny czas trwania włączenia fotowoltaika, mierzone w procentach.

Wymagania stawiane silnikom elektrycznym instalowanym w konkretnym elemencie pojazdu są szczególnie specyficzne i zdeterminowane trybami pracy tego elementu. Przy wyborze typu silnika należy porównać warunki pracy napędu z charakterystykami mechanicznymi różnych typów silników elektrycznych. Zwyczajowo rozróżnia się naturalne i sztuczne właściwości mechaniczne silnika. Pierwszy odpowiada nominalnym warunkom jego aktywacji, normalnemu schematowi połączeń i brakowi jakichkolwiek dodatkowych elementów w obwodach silnika. Sztuczne charakterystyki uzyskuje się poprzez zmianę napięcia na silniku, włączenie dodatkowych elementów w obwodzie silnika i połączenie tych obwodów za pomocą specjalnych obwodów.

Jednym z najbardziej obiecujących kierunków rozwoju napędu elektrycznego układów pomocniczych samochodu jest stworzenie silników elektrycznych o mocy do 100 W ze wzbudzeniem z magnesów trwałych.

Zastosowanie magnesów trwałych może znacznie poprawić parametry techniczne i ekonomiczne silników elektrycznych: zmniejszyć masę, gabaryty i zwiększyć wydajność. Zaletami jest brak uzwojeń wzbudzenia, co upraszcza połączenia wewnętrzne i zwiększa niezawodność silników elektrycznych. Ponadto dzięki niezależnemu wzbudzeniu wszystkie silniki z magnesami trwałymi mogą być odwracalne.

Typową konstrukcję silnika z magnesami trwałymi stosowanego w grzejnikach pokazano na rys. 7.1 .

Magnesy trwałe 4 są zamocowane w obudowie 3 za pomocą dwóch stalowych sprężyn płaskich 6 , przymocowany do ciała. Kotwica 7 Silnik elektryczny obraca się w dwóch wahliwych łożyskach ślizgowych 5 . Pędzle grafitowe 2 dociskany do kolektora za pomocą sprężyn 1, wykonane z taśmy miedzianej i frezowane w pojedyncze lamele.

Zasada działania maszyn elektrycznych z magnesami trwałymi jest podobna do dobrze znanej zasady działania maszyn ze wzbudzeniem elektromagnetycznym - w silniku elektrycznym wzajemne oddziaływanie pól twornika i stojana wytwarza moment obrotowy. Źródłem strumienia magnetycznego w takich silnikach elektrycznych jest magnes trwały. Cechą charakterystyczną magnesu jest krzywa rozmagnesowania (część pętli histerezy leżąca w ćwiartce II), pokazana na rys. 7.2. Właściwości materiału określają wartości indukcji resztkowej w r i przymus H Z. Użyteczny strumień wydzielany przez magnes do obwodu zewnętrznego nie jest stały, ale zależy od całkowitego wpływu zewnętrznych czynników rozmagnesowujących.

Jak widać z rys. 7.2, punkt pracy magnesu poza układem silnika elektrycznego N, punkt pracy zmontowany z obudową M i punkt pracy magnesu w zespole silnika elektrycznego DO są różne. Co więcej, w przypadku większości materiałów magnetycznych proces rozmagnesowania magnesu jest nieodwracalny, ponieważ powrót z punktu o mniejszej indukcji do punktu o wyższej indukcji (na przykład podczas demontażu i montażu silnika elektrycznego) następuje po krzywych powrotu, które nie pokrywają się z krzywą rozmagnesowania.

Pod tym względem ważną zaletą magnesów z tlenku baru stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym jest nie tylko ich względna taniość, ale także zgodność w pewnych granicach (aż do punktu przegięcia) krzywych powrotu i rozmagnesowania. Jeżeli wpływ zewnętrznych czynników rozmagnesowujących jest taki, że punkt pracy magnesu przesuwa się poza kolano, to powrót do punktu DO nie jest już możliwe i punktem pracy w zmontowanym systemie będzie już punkt DO 1 z mniejszą indukcją. Dlatego przy obliczaniu silników elektrycznych z magnesami trwałymi bardzo ważny jest właściwy dobór objętości magnesu, zapewniający nie tylko tryb pracy silnika elektrycznego, ale także stabilność punktu pracy pod wpływem maksymalnych możliwych czynników rozmagnesowujących.

Silniki elektryczne do podgrzewaczy. Podgrzewacze wstępne służą do zapewnienia niezawodnego rozruchu silników spalinowych w niskich temperaturach. Zadaniem silników elektrycznych tego typu jest dostarczanie powietrza do podtrzymania spalania w nagrzewnicach benzynowych, dostarczanie powietrza, paliwa oraz zapewnienie obiegu płynu w silnikach wysokoprężnych.

Cechą trybu pracy jest to, że w takich temperaturach konieczne jest wytworzenie dużego momentu rozruchowego i krótkotrwała praca. Aby sprostać tym wymaganiom, silniki elektryczne podgrzewaczy wstępnych wykonane są z uzwojeniem szeregowym i pracują w trybie krótkotrwałym i przerywanym. W zależności od warunków temperaturowych silniki elektryczne mają różne czasy przełączania: -5...-10 0 C nie więcej niż 20 minut; -10...-25 0 C nie dłużej niż 30 minut; -25...-50 0 C nie dłużej niż 50 min.

Założyciele szerokie zastosowanie w podgrzewaczach silniki elektryczne ME252 (24V) i 32.3730 (12V) mają moc znamionową 180 W i prędkość obrotową 6500 min -1.

Silniki elektryczne do napędu urządzeń wentylacyjnych i grzewczych. Urządzenia wentylacyjno-grzewcze przeznaczone są do ogrzewania i wentylacji wnętrz samochodów osobowych, autobusów, kabin samochodów ciężarowych i ciągników siodłowych. Ich działanie opiera się na wykorzystaniu ciepła z silnika spalinowego, a ich osiągi w dużej mierze zależą od charakterystyki napędu elektrycznego. Wszystkie silniki elektryczne przeznaczone do tego celu są silnikami długotrwałymi, pracującymi w temperaturze otoczenia -40...+70°C. W zależności od rozmieszczenia instalacji grzewczej i wentylacyjnej w pojeździe, silniki elektryczne mają różne kierunki obrotów. Te silniki elektryczne są jedno- lub dwubiegowe, wzbudzane głównie przez magnesy trwałe. Dwubiegowe silniki elektryczne zapewniają dwa tryby pracy instalacji grzewczej. Częściowy tryb pracy (tryb niskiej prędkości, a co za tym idzie niższa wydajność) zapewnia dodatkowe uzwojenie wzbudzenia.

Na ryc. 7.3 przedstawia konstrukcję silnika elektrycznego wzbudzanego magnesami trwałymi do grzejników. Składa się z: 1 i 5 – łożyska ślizgowego; 2 – magnes trwały; 3 – uchwyt szczotki; 4 – pędzel; 6 – kolektor; 7 – trawers; 8 – pokrywa; 9 – płyta montażowa; 10 – wiosna; 11 – kotwica; 12 – ciało. Magnesy trwałe 2 przymocowany do ciała 12 sprężyny 10. Pokrywa 8 mocowane do korpusu za pomocą śrub wkręcanych w płytki montażowe 9, umieszczone w rowkach obudowy. Łożyska są zamontowane w obudowie i pokrywie 7 I 5 w którym obraca się wał twornika 11. Wszystkie uchwyty na szczotki 3 są na przejeździe 7 wykonane z materiału izolującego.

Trawers mocowany jest do pokrywy 8. Pędzle 4, przez który prąd jest dostarczany do kolektora 6, umieszczone w uchwytach na szczotki 3 typ pudełka. Kolektory, podobnie jak w silnikach elektrycznych ze wzbudzeniem elektromagnetycznym, są tłoczone z taśmy miedzianej i następnie zagniatane tworzywem sztucznym lub z rury z rowkami wzdłużnymi powierzchnia wewnętrzna.

Pokrywy i obudowa wykonane są z blachy stalowej. W przypadku elektrycznych silników spryskiwaczy szyb pokrywa i obudowa mogą być wykonane z tworzywa sztucznego.

Oprócz systemów grzewczych wykorzystujących ciepło silnika spalinowego, stosowane są niezależne systemy grzewcze. W instalacjach tych silnik elektryczny z dwoma wyjściami na wały napędza dwa wentylatory, jeden kieruje zimne powietrze do wymiennika ciepła, a następnie do ogrzewanego pomieszczenia, drugi dostarcza powietrze do komory spalania.

Elektryczne silniki nagrzewnic stosowane w wielu modelach samochodów osobowych i ciężarowych mają moc znamionową 25...35 W i prędkość znamionową 2500...3000 min -1.

Silniki elektryczne do napędu wycieraczek. Silniki elektryczne stosowane do napędu wycieraczek muszą zapewniać sztywne właściwości mechaniczne, możliwość regulacji prędkości obrotowej przy różnych obciążeniach i zwiększony moment rozruchowy. Wynika to ze specyficznego działania wycieraczek - niezawodnego i wysokiej jakości czyszczenia powierzchni szyby przedniej w różnych warunkach klimatycznych.

Aby zapewnić niezbędną sztywność właściwości mechanicznych, stosuje się silniki ze wzbudzeniem z magnesów trwałych, ze wzbudzeniem równoległym i mieszanym, a także specjalną skrzynię biegów w celu zwiększenia momentu obrotowego i zmniejszenia prędkości obrotowej. W niektórych silnikach elektrycznych skrzynia biegów jest zaprojektowana jako integralna część silnika elektrycznego. W tym przypadku silnik elektryczny nazywany jest motoreduktorem. Zmiana prędkości silników elektrycznych ze wzbudzeniem elektromagnetycznym osiągana jest poprzez zmianę prądu wzbudzenia w uzwojeniu równoległym. W silnikach elektrycznych wzbudzanych magnesami trwałymi zmianę prędkości obrotowej twornika uzyskuje się poprzez zainstalowanie dodatkowej szczotki i zorganizowanie przerywanego trybu pracy.

Na ryc. Na rysunku 7.4 przedstawiono schemat ideowy napędu elektrycznego wycieraczki SL136 z silnikiem elektrycznym z magnesem trwałym. Przerywana praca wycieraczki odbywa się poprzez włączenie przełącznika 1 w pozycja III. W tym przypadku obwód twornika 4 silnik elektryczny jest włączany przez przekaźnik 7. Przekaźnik posiada cewkę grzejną 8, który nagrzewa płytkę bimetaliczną 9. Gdy pasek bimetaliczny się nagrzewa, wygina się i styki 10 otwarty, wyłączając zasilanie przekaźnika 11, Łączność 12 który przerywa zasilanie obwodu twornika silnika elektrycznego. Po talerzu 9 ochładza się i zamyka styki 10, przekaźnik 11 będzie działać i zasilanie zostanie ponownie dostarczone do silnika elektrycznego. Cykl wycieraczek powtarza się 7–19 razy na minutę.

Tryb niskiej prędkości uzyskuje się poprzez włączenie przełącznika 1 w pozycja II. Jednocześnie moc do zakotwiczenia 4 Silnik elektryczny zasilany jest poprzez dodatkową szczotkę 3, zamontowaną pod kątem do szczotek głównych. W tym trybie prąd przepływa tylko przez część uzwojenia 4 twornika, co powoduje zmniejszenie prędkości obrotowej i momentu obrotowego twornika. Tryb wycieraczek o dużej prędkości występuje, gdy przełącznik jest zainstalowany 1 w pozycja I. W tym przypadku silnik elektryczny zasilany jest przez szczotki główne, a prąd przepływa przez całe uzwojenie twornika. Podczas instalowania przełącznika 1 na pozycję IV moc jest dostarczana do tworników 4 i 2 silniki elektryczne wycieraczki i spryskiwacza szyby przedniej i następuje ich jednoczesne działanie. Po wyłączeniu wycieraczki (położenie przełącznika 0) silnik elektryczny pozostaje pod napięciem do momentu zbliżenia się krzywki do styku ruchomego 5. W tym momencie krzywka otwiera obwód i silnik gaśnie. Wyłączenie silnika elektrycznego w ściśle określonym momencie jest konieczne, aby pióra wycieraczek powróciły do ​​pierwotnego położenia. Bezpiecznik termobimetaliczny jest zawarty w obwodzie twornika silnika elektrycznego 4 13, który ma na celu ograniczenie prądu w obwodzie podczas przeciążenia.

Pracę wycieraczki podczas ulewnego deszczu lub lekkiego śniegu utrudnia fakt, że na szybę przedostaje się niewielka ilość wilgoci. Z tego powodu wzrasta tarcie i zużycie szczotek, a także zużycie energii na czyszczenie szyby, co może spowodować przegrzanie silnika napędowego. Częstotliwość włączania na jeden lub dwa cykle i ręcznego wyłączania przez kierowcę jest niewygodna i niebezpieczna, gdyż na krótki czas jego uwaga odwraca się od prowadzenia pojazdu.

Aby zorganizować krótkotrwałe włączenie wycieraczki, układ sterowania silnikiem elektrycznym można uzupełnić o elektroniczny sterownik zegarowy, który w określonych odstępach czasu automatycznie wyłącza silnik wycieraczek na jeden lub dwa pociągnięcia. Odstęp między zatrzymaniami wycieraczek może zmieniać się w zakresie 2...30 s. Większość modeli silników wycieraczek ma moc znamionową 12...15 W i prędkość znamionową 2000...3000 min -1.

W nowoczesnych samochodach powszechne stały się spryskiwacze szyb i wycieraczki reflektorów z napędem elektrycznym. Silniki elektryczne do spryskiwaczy i spryskiwaczy reflektorów pracują w trybie przerywanym, wzbudzane są magnesami trwałymi i mają niską moc znamionową (2,5...10 W).

Oprócz wymienionych celów, silniki elektryczne służą do napędzania różnych mechanizmów: podnoszenia szklanych drzwi i przegród, ruchomych siedzeń, napędzania anten itp. Aby zapewnić duży moment rozruchowy, te silniki elektryczne mają wzbudzenie sekwencyjne, są używane w krótkotrwałych i przerywanych trybach pracy.

Podczas pracy silniki elektryczne muszą zapewniać zmianę kierunku obrotu, tj. Być odwracalne. Aby to zrobić, mają dwa uzwojenia wzbudzenia, których naprzemienne przełączanie zapewnia różne kierunki obrotu. Strukturalnie silniki elektryczne do tego celu są wykonane w tej samej podstawie geometrycznej i są zunifikowane zgodnie z układem magnetycznym z silnikami elektrycznymi grzejników o mocy 25 W.

Napędy elektryczne z roku na rok są coraz częściej stosowane w samochodach. Wymagania stawiane silnikom elektrycznym stale rosną, a wynika to z poprawy jakości różnych układów pojazdu, bezpieczeństwa ruchu drogowego, zmniejszenia poziomu zakłóceń radiowych, toksyczności i postępującej technologii produkcji. Spełnienie tych wymagań doprowadziło do przejścia od silników elektrycznych ze wzbudzeniem elektromagnetycznym na silniki elektryczne ze wzbudzeniem z magnesów trwałych. Jednocześnie spadła masa silników elektrycznych, a wydajność wzrosła około 1,5 razy. Ich żywotność sięga 250...300 tysięcy kilometrów.

Silniki elektryczne do ogrzewania, wentylacji i wycieraczek zostały opracowane w oparciu o cztery standardowe rozmiary magnesów anizotropowych. Umożliwia to zmniejszenie liczby produkowanych typów silników elektrycznych i ich ujednolicenie.

Innym kierunkiem jest zastosowanie skutecznych filtrów zakłóceń radiowych w konstrukcjach silników elektrycznych. W przypadku silników elektrycznych o mocy do 100 W filtry będą ujednolicone dla każdej podstawy silnika elektrycznego i będą wbudowane. Dla obiecujących silników elektrycznych o mocy 100...300 W opracowywane są filtry za pomocą kondensatorów - przelotowych lub blokujących duże pojemniki. Jeżeli nie jest możliwe spełnienie wymagań dotyczących poziomu zakłóceń radiowych ze względu na wbudowane filtry, planuje się zastosowanie filtrów zdalnych i ekranowania silników elektrycznych.

W dłuższej perspektywie oczekuje się, że będzie używany silniki bezdotykowe prąd stały. Silniki te wyposażone są w statyczne komutatory półprzewodnikowe zastępujące komutator mechaniczny oraz wbudowane czujniki położenia wirnika. Brak zespołu komutatora szczotkowego pozwala wydłużyć żywotność silnika elektrycznego do 5 tysięcy godzin lub więcej, znacznie zwiększyć jego niezawodność i zmniejszyć poziom zakłóceń radiowych.

Trwają prace nad stworzeniem silników elektrycznych o ograniczonych wymiarach osiowych, które są niezbędne np. do napędzania wentylatora chłodzenie silnika. W tym kierunku poszukiwania prowadzone są wzdłuż ścieżki tworzenia silników z komutatorem czołowym, który jest umieszczony razem ze szczotkami w wydrążonym tworniku, lub ze twornikami tarczowymi wykonanymi z uzwojeniami tłoczonymi lub drukowanymi.

Trwa rozwój specjalnych silników elektrycznych, w szczególności uszczelnionych silników elektrycznych do podgrzewaczy wstępnych, co jest niezbędne do zwiększenia niezawodności i zastosowania w pojazdach specjalnych.

NA nowoczesny samochód Zainstalowano dużą liczbę jednostek, których działanie wymaga energii mechanicznej. W większości przypadków pozyskują tę energię z silników elektrycznych.

Silnik elektryczny wraz z mechanizmem przekazywania energii mechanicznej oraz obwodem sterującym silnikiem elektrycznym tworzą elektryczny układ napędowy samochodu. Do przesyłania energii w samochodowym napędzie elektrycznym stosuje się przekładnie zębate i ślimakowe, mechanizmy korbowe. Często silnik elektryczny i mechanizm przekazywania energii mechanicznej są łączone w motoreduktor lub silnik elektryczny jest łączony z siłownikiem.

Napędy elektryczne pojazdów napędzają wentylatory nagrzewnic i układy chłodzenia silnika, elektrycznie sterowane szyby, przedłużacze antenowe, wycieraczki przedniej szyby, pompy spryskiwaczy, urządzenia do czyszczenia reflektorów, grzejniki, pompy paliwowe i tak dalej. Rozważmy wymagania stawiane silnikom elektrycznym oraz rodzaje silników elektrycznych stosowanych w elektrycznych układach napędowych elementów pojazdów.

Silniki elektryczne do napędów akcesoriów pojazdów

Wymagania dotyczące silników elektrycznych są bardzo zróżnicowane. Silniki elektryczne do grzejników i wentylatorów samochodowych mieć długi tryb pracy i niski moment rozruchowy; silniki podnośników szyb mają duży moment rozruchowy, ale działają przez krótki czas; silniki wycieraczek dostrzegać zmienne obciążenia i dlatego musi mieć sztywną charakterystykę wyjściową; prędkość obrotowa wału nie powinna znacząco zmieniać się wraz ze zmianą obciążenia; Silniki elektryczne z podgrzewaczem wstępnym muszą działać normalnie w bardzo niskich temperaturach otoczenia.

W napędach pojazdów stosowane są wyłącznie silniki elektryczne prądu stałego.. Ich moce znamionowe muszą odpowiadać serii 6, 10, 16, 25, 40, 60, 90, 120, 150, 180, 250, 370 W, a znamionowe prędkości obrotowe wałów muszą odpowiadać serii 2000, 3000, 4000, 5000 , 6000, 8000, 9000 i 10 000 obr./min.

Silniki elektryczne ze wzbudzeniem elektromagnetycznym w elektrycznym układzie napędowym elementów pojazdu posiadają wzbudzenie szeregowe, równoległe lub mieszane. Silniki elektryczne rewersyjne są wyposażone w dwa uzwojenia wzbudzenia. Jednak obecnie zastosowanie silników elektrycznych ze wzbudzeniem elektromagnetycznym maleje. Bardziej rozpowszechnione są silniki elektryczne ze wzbudzeniem magnesem trwałym.

Konstrukcje silników elektrycznych są niezwykle różnorodne.

Ryż. 2. Silnik nagrzewnicy elektrycznej

Na ryc. Rysunek 2 przedstawia konstrukcję silnika elektrycznego nagrzewnicy. Magnesy trwałe 2 są przymocowane do obudowy 12 silnika elektrycznego za pomocą sprężyn 10. Wał twornika 11 jest osadzony w metalowo-ceramicznych łożyskach 1 i 5, umieszczonych w obudowie i pokrywie 8. Pokrywa jest przymocowana do obudowy za pomocą śruby wkręcane w płytki 9. Prąd doprowadzany jest do komutatora 6 poprzez szczotki 4 umieszczone w uchwycie szczotek 3. Do pokrywy 8 przymocowana jest poprzeczka 7 wykonana z materiału izolacyjnego, łącząca wszystkie oprawki szczotek we wspólną całość.

W silnikach elektrycznych o mocy do 100 W powszechnie stosuje się łożyska ślizgowe z tulejami cermetalowymi, skrzynkowe oprawki szczotek i komutatory wytłoczone z taśmy miedzianej z obciskaniem z tworzywa sztucznego. Stosowane są również kolektory wykonane z rur z rowkami wzdłużnymi na powierzchni wewnętrznej.

Pokrywy i korpus wykonane są z litej ciągnionej blachy stalowej. W elektrycznych silniczkach wycieraczek szyby czołowej osłony i obudowa są wykonane z tworzywa sztucznego. Stojan silników elektrycznych o wzbudzeniu elektromagnetycznym jest montowany z płyt; Co więcej, oba słupy i jarzmo są wytłoczone jako jeden element z blachy stalowej.

Magnesy trwałe typu 1 i 2 (patrz tabela poniżej) są instalowane w rdzeniu magnetycznym zalanym w plastikowej obudowie. Magnesy typu 3, 4 i 5 mocowane są do korpusu za pomocą płaskich sprężyn stalowych lub klejone. Magnes typu 6 jest montowany i wklejany w rdzeń magnetyczny, który umieszczony jest w pokrywie silnika. Kotwa wykonana jest z blach ze stali elektrotechnicznej o grubości 1-1,5 mm.

Dane techniczne głównych typów silników elektrycznych ze wzbudzeniem z magnesami trwałymi

tabela 1. Główne typy silników elektrycznych w napędach elektrycznych samochodów krajowych.

Silnik elektryczny	Typ magnesu	Zamiar	Napięcie, V	Przydatna moc, W		Waga (kg
ME268	1	Napęd pralki	12	10	9000	0,14
ME268B	1	To samo	24	10	9000	0,15
45.3730	4	Napęd nagrzewnicy	12	90	4100	1
MPEI	3	To samo	12	5	2500	0,5
ME237	4	»	24	25	3000	0,9
ME236	4	»	12	25	3000	1
ME255	4	»	12	20	3000	0,8
19.3730	5	»	12	40	2500	1,3
ME250	5	»	24	40	3000	1,3
ME237B	4	Szkło napędowe sprzątaczki	12	12	2000	0,9
ME237E	4	To samo	24	12	2000	0,9
ME251	2	Napęd wentylatora	24	5	2500	0,5
ME272	6	To samo	12	100	2600	2,25

Dane techniczne głównych typów silników elektrycznych ze wzbudzeniem elektromagnetycznym

Tabela 2. Główne typy silników elektrycznych w napędach elektrycznych samochodów krajowych.

Silnik elektryczny	Zamiar	Napięcie, V	Przydatna moc, W	Prędkość obrotowa wału, obr./min	Waga (kg
ME201	Napęd nagrzewnicy	12	11	5500	0,5
ME208	To samo	24	11	5500	0,5
MENA	Napęd wycieraczek	12	15	1500	1,3
ME202	Napęd przed uruchomieniem	12	11	4500	0,5
ME202B	To samo	24	11	4500	0,5
ME252	»	24	180	6500	4,7
32.3730	»	12	180	6500	4,7
ME228A	Napęd antenowy	12	12	4000	0,8

Silniki elektryczne o mocy powyżej 100 W podobny w konstrukcji do Generatory prądu stałego. Posiadają obudowę wykonaną z taśmy lub rury ze stali niskowęglowej, na której śrubami mocowane są bieguny z uzwojeniem wzbudzenia. Pokrywy są ze sobą skręcone. Pokrywy zawierają łożyska kulkowe. Reaktywne trzymaki szczotek zapewniają stabilną pracę szczotek na komutatorze.

Silniki dwubiegowe ze wzbudzeniem elektromagnetycznym mają przewody dla każdej cewki wzbudzenia, silniki elektryczne z magnesami trwałymi są wyposażone w trzecią dodatkową szczotkę, po przyłożeniu mocy, na której zwiększa się prędkość wału.

Dane techniczne głównych typów silników elektrycznych wzbudzanych magnesami trwałymi przedstawiono w tabeli. 1 i ze wzbudzeniem elektromagnetycznym w tabeli. 2.

Silniki elektryczne są hybrydowe i tak naprawdę oprócz oszczędności paliwa mają ogromny potencjał w przyszłości w zakresie zwiększenia mocy i bezpieczeństwa. Nawet dzisiaj niektóre hybrydowe pojazdy z napędem na wszystkie koła mają przewagę nad pojazdami benzynowymi.

Jak działa tradycyjny układ napędu na wszystkie koła?

Istnieje kilka rodzajów systemów. Najbardziej rozpowszechnione otrzymał system, który stale przenosi moment obrotowy na wszystkie cztery koła, niezależnie od poziomu przyczepności, kąta obrotu i innych czynników. Główną wadą stałego napędu na wszystkie koła jest jego niskie zużycie paliwa. W niektórych modelach wyposażonych w napęd AWD elektronika może zmieniać poziom momentu obrotowego, rozdzielając moc pomiędzy osiami, w zależności od potrzeb. W tym przypadku znacznie mniej, ale niewiele.

Aby walczyć z nadmiernym zużyciem paliwa, niektórzy producenci oferują samochody ze zmiennym napęd na wszystkie koła. Przez większość czasu samochód działa bez napędu na wszystkie koła. Ale gdy tylko elektronika samochodu wykryje, że niektóre koła tracą przyczepność, zaczyna przenosić się na inną oś. Pozwala to znacznie zmniejszyć zużycie paliwa (szczególnie podczas podróży w trybie miejskim). Ale ten system ma również swoje wady. Na przykład samochody z takim wtykowym napędem na wszystkie koła nie są wystarczająco mocne. Ponadto ucierpi bezpieczeństwo samochodu, ponieważ późne podłączenie napędu podczas poślizgu lub ślizgania się po drodze może nie pomóc w przypadku poślizgu, co może prowadzić do wypadku.

Jak działa hybrydowy napęd na wszystkie koła?

Dzięki silnikom elektrycznym hybrydy są bezpieczniejsze na drodze (mają niskie ryzyko poślizgu w wyniku utraty przyczepności) i mają niska konsumpcja paliwo. Przykładowo w RX 450h silniki elektryczne (w tym modelu są ich dwa) wspomagają silnik benzynowy zwiększając moment obrotowy i moc, a także redukują pracę tradycyjnego silnika.

W RX450h AWD silniki elektryczne napędzają każdą oś pojazdu. Kiedy samochód porusza się w ruchu miejskim po suchym asfalcie, moment obrotowy z silnika benzynowego przenoszony jest tylko na jedną oś. W tym momencie elektronika może uruchomić jednostki elektryczne, które odciążają tradycyjny silnik i zmniejszają zużycie paliwa.

Tak więc podczas gwałtownego przyspieszania z postoju tylny silnik elektryczny dodaje moment obrotowy do tylnych kół. Jeśli podczas pokonywania zakrętów z dużą prędkością przednie koła stracą przyczepność (np mokry asfalt), wówczas elektronika łączy przedni silnik elektryczny, który zaczyna przenosić moment obrotowy na przednią oś.

Ten elektroniczny system dostarczania momentu obrotowego działa natychmiastowo. Ale w przeciwieństwie tradycyjne samochody silniki elektryczne zapewniają natychmiastowy moment obrotowy pojazdu.

Nawet jeśli samochód nie ma napędu na wszystkie koła, elektryczne pozwoliły znacznie zwiększyć maksymalny moment obrotowy samochodów. Więc w kompaktowy model moment obrotowy wynosi 542 Nm. To samo zdjęcie z Model Tesli S P85, który niemal od startu dysponuje 600 Nm maksymalnego momentu obrotowego. Przypomnijmy, że w przyszłym roku produkcja masowa Wersja modelu S z napędem na wszystkie koła pojawi się zaraz po wypuszczeniu elektrycznego crossovera X.

Popularność zyskują samochody hybrydowe z napędem AWD

Oprócz samochodów inni producenci samochodów są również gotowi oferować swoje modele hybrydowe. Oferuje na przykład model RLX Sport-Hybrid z trzema silnikami elektrycznymi, które wspomagają pracę 3,7-litrowego silnika V6. Tak samotny silnik elektryczny przenosi moment obrotowy na przednie koła. Pozostałe dwa są włączone tylna oś. Tylne elektryczne zespoły napędowe mogą działać niezależnie od siebie.

Kolejnym samochodem, który jest w przygotowaniu, jest model 2019, który będzie napędzany dwoma silnikami elektrycznymi przekazującymi moc na przednie koła, a silnik V6 umieszczony pośrodku samochodu będzie przekazywał moment obrotowy na tylną oś.

Dzięki silnikowi benzynowemu V8 i silnikom elektrycznym możliwe było pokonanie okrążenia słynnego toru w Norymberdze w zaledwie 6:55.

Jeszcze jeden przykład. , dzięki czemu samochód przyspiesza od 0-100 km/h w zaledwie 4,4 sekundy. Ten imponujący wynik osiągnięto dzięki trzycylindrowemu silnikowi o pojemności 1,5 litra i instalacji elektrycznej. Oprócz mocy, silnik elektryczny pozwala znacznie. Zatem model i8 spala zaledwie 3,2 l/100 km. To sprawia, że ​​i8 jest najbardziej oszczędnym hybrydowym samochodem sportowym na świecie.

Warto dodać, że 918 i i8 mogą pracować w całości w trybie elektrycznym bez udziału silników benzynowych, co pozwala im na pokonanie ograniczonego dystansu bez zużycia paliwa.

Obecnie potencjał rozwoju pojazdów elektrycznych i hybrydowych z napędem na wszystkie koła jest ogromny. Wystarczy przypomnieć udział w wyścigu LeMans 24 takich modeli jak Audi R18 e-quattro i Toyota TS040, aby zrozumieć, że producenci aktywnie rozwijają produkcja masowa pojazdów hybrydowych z napędem na wszystkie koła w najbliższej przyszłości.

Plusy i minusy samochodów hybrydowych i elektrycznych

Niestety z napędem na wszystkie koła nie są jeszcze idealne. Wszystko zależy od ich kosztu. Pojazdy hybrydowe są znacznie droższe w produkcji niż pojazdy benzynowe. Samochody hybrydowe są też znacznie cięższe od swoich tradycyjnych wersji. Wszystko zależy od masy akumulatorów i silników elektrycznych.

Ale te niedociągnięcia można zrekompensować znaczną oszczędnością paliwa podczas pracy maszyny. Na przykład, Model Lexusa RX450h z Napęd AWD zużywa o kilka litrów mniej paliwa niż tradycyjny napęd na 350 AWD. Ale jak dotąd nie wszystkie samochody hybrydowe mogą pochwalić się szybkim zwrotem kosztów. W końcu przepłacając za nowy samochód hybrydowy, każdy kupujący oczekuje, że koszty zakupu zwrócą się tak szybko, jak to możliwe. Ale niestety wiele z nich prowadzi do długiego okresu zwrotu kosztów zakupu.

Pojazdy hybrydowe AWD są znacznie bezpieczniejsze i wydajniejsze. Tym samym silniki elektryczne pomagają zwiększyć dynamikę i przyczyniają się do większej stabilności na drodze. Dzięki temu wiele modeli samochodów hybrydowych nabrało sportowego charakteru w przeciwieństwie do swoich wersji benzynowych.

Układ sterowania napędem trakcyjnym pojazdu

Wstęp

czujnik trakcji napędu elektrycznego samochodu

Znaczenie rozwoju trakcyjnego napędu elektrycznego samochód hybrydowy polega na bardziej prawidłowym wykorzystaniu energii, zwiększeniu przyjazności dla środowiska samochodu oraz bardziej ekonomicznej eksploatacji samochodu poprzez zmniejszenie zużycia paliwa. Zapewnia niezbędną moc, siłę uciągu i wymaganą prędkość pojazdu różne warunki ruchy.

Nowość naukowa.

Nowością naukową jest brak konieczności instalowania silnika w oparciu o szczytowe obciążenia eksploatacyjne. W momencie, gdy konieczne jest gwałtowne zwiększenie obciążenia trakcyjnego, włączany jest jednocześnie silnik elektryczny i silnik konwencjonalny (a w niektórych modelach dodatkowy silnik elektryczny). Pozwala to zaoszczędzić koszty instalacji o mniej niż potężny silnik spalanie wewnętrzne, działające przez większość czasu w najkorzystniejszym trybie. Taka jednolita redystrybucja i akumulacja władzy, a następnie szybkie użycie, pozwala na użycie instalacje hybrydowe w samochodach klasa sportowa i SUV-y.

Praktyczne znaczenie.

Praktyczne znaczenie polega na tym, że oszczędza się paliwo mineralne (zasobnik nieodnawialny), zmniejsza zanieczyszczenie środowiska i oszczędza bardzo cenny dla człowieka zasób, jakim jest czas (eliminując połowę wizyt na stacjach benzynowych).

1. Dane początkowe i opis problemu

Głównym zadaniem układu sterowania zespołem napędowym pojazdu hybrydowego jest zapewnienie najbardziej ekonomicznego i przyjaznego dla środowiska trybu pracy pracę silnika spalinowego w wyniku redystrybucji obciążenia pomiędzy silnikiem spalinowym, silnikiem pomocniczym i obwodem odzyskiwania energii.

Dodatkowe zadania systemu to:

) Zapewnienie odzysku energii hamowania pojazdu.

) Zapewnienie niezbędnej dynamiki przyspieszania samochodu poprzez zastosowanie urządzeń pomocniczych elektrownia i magazynowanie energii.

) Zapewnienie trybu start-stop z minimalnym okresem bezczynny ruch ICE w przypadku krótkiego postoju samochodu.

Wstępne dane.

zajęty Samochód Volkswagena Touarega

Pokazują to poniższe rysunki (Rys. 1 i Rys. 2). specyfikacje, które będą danymi źródłowymi mojej pracy i jej wyglądu.

Ryż. 1 Dane wstępne

Ryż. 2 Wygląd Volkswagena Touarega

1.1 Klasyfikacja istniejących systemów

Aby zbadać napęd elektryczny trakcyjny samochodu hybrydowego, należy zdecydować, który z trzech istniejących schematów wybrać. Jest to klasyfikacja oparta na sposobie współdziałania silnika spalinowego z silnikiem elektrycznym.

Obwód sekwencyjny.

To najprostsza konfiguracja hybrydowa. Silnik spalinowy służy wyłącznie do napędzania generatora, a wytwarzana przez niego energia elektryczna ładuje się bateria i napędza silnik elektryczny, który obraca koła napędowe.

Eliminuje to potrzebę stosowania skrzyni biegów i sprzęgła. Hamowanie regeneracyjne służy również do ładowania akumulatora. Schemat ma swoją nazwę, ponieważ przepływ mocy trafia do kół napędowych, przechodząc serię kolejnych transformacji. Od energii mechanicznej wytwarzanej przez silnik spalinowy po energię elektryczną wytwarzaną przez generator i ponownie po energię mechaniczną. W takim przypadku część energii jest nieuchronnie tracona. Hybryda szeregowa pozwala na zastosowanie silnika spalinowego małej mocy, który pracuje stale w zakresie maksymalnej sprawności lub może zostać całkowicie wyłączony. Gdy silnik spalinowy jest wyłączony, silnik elektryczny i akumulator są w stanie zapewnić niezbędną moc do ruchu. Dlatego w przeciwieństwie do silników spalinowych muszą być mocniejsze, a zatem mają wyższy koszt. Najskuteczniejszy schemat sekwencyjny podczas wjazdu częste przystanki, hamowanie i przyspieszanie, jazda z małą prędkością, tj. w mieście. Dlatego jest stosowany w autobusach miejskich i innych rodzajach transportu miejskiego. Na tej zasadzie działają również duże wywrotki górnicze, gdzie konieczne jest przenoszenie dużego momentu obrotowego na koła i nie są wymagane duże prędkości.

Obwód równoległy

Tutaj koła napędowe napędzane są zarówno przez silnik spalinowy, jak i silnik elektryczny (który musi być rewersyjny, czyli może pracować jako generator). Za ich zgodą praca równoległa stosowane jest sterowanie komputerowe. Jednocześnie nadal istnieje potrzeba stosowania konwencjonalnej skrzyni biegów, a silnik musi pracować w nieefektywnych warunkach przejściowych.

Moment obrotowy pochodzący z dwóch źródeł rozkłada się w zależności od warunków jazdy: w trybach przejściowych (rozruch, przyspieszanie) do wspomagania silnika spalinowego podłączony jest silnik elektryczny, a w trybach ustalonych i podczas hamowania pracuje jako generator, ładując bateria. Zatem w hybrydach równoległych przez większość czasu pracuje silnik spalinowy, a do jego wspomagania wykorzystywany jest silnik elektryczny. Dlatego hybrydy równoległe mogą wykorzystywać mniejszy akumulator w porównaniu do hybryd szeregowych. Ponieważ silnik spalinowy jest bezpośrednio połączony z kołami, straty mocy są znacznie mniejsze niż w hybrydzie szeregowej. Konstrukcja ta jest dość prosta, jednak jej wadą jest to, że odwracalna równoległa maszyna hybrydowa nie może jednocześnie napędzać kół i ładować akumulatora. Równoległe hybrydy sprawdzają się na autostradzie, ale nieskutecznie w mieście. Pomimo prostoty wdrożenia tego schematu, nie poprawia on znacząco zarówno parametrów środowiskowych, jak i efektywności wykorzystania silników spalinowych.

Zwolennikiem tego hybrydowego schematu jest firma Honda. Ich system hybrydowy zwany Zintegrowanym Asystentem Silnika. Zapewnia przede wszystkim stworzenie silnika benzynowego o zwiększonej wydajności. I dopiero wtedy, gdy dla silnika będzie to trudne, z pomocą powinien przyjść silnik elektryczny. W tym przypadku system nie wymaga skomplikowanego i kosztownego blok mocy kontrolę, a co za tym idzie, koszt takiego samochodu jest niższy. System IMA składa się z silnika benzynowego (który zapewnia moc główną), silnika elektrycznego zapewniającego dodatkową moc oraz dodatkowego akumulatora silnika elektrycznego. Kiedy samochód z konwencjonalnym silnik benzynowy zwalnia, jego energia kinetyczna jest tłumiona przez opór silnika (hamowanie silnikiem) lub rozpraszana w postaci ciepła po nagrzaniu tarcze hamulcowe i bębny. Samochód z systemem IMA zaczyna hamować za pomocą silnika elektrycznego. W ten sposób silnik elektryczny działa jak generator, wytwarzając energię elektryczną. Energia zaoszczędzona podczas hamowania magazynowana jest w akumulatorze. A kiedy samochód ponownie zacznie przyspieszać, akumulator odda całą zgromadzoną energię, aby rozkręcić silnik elektryczny, który ponownie przełączy się na funkcje trakcyjne. A zużycie benzyny spadnie dokładnie w takim samym stopniu, jak energia zmagazynowana podczas poprzedniego hamowania. Generalnie Honda uważa, że ​​układ hybrydowy powinien być jak najprostszy, silnik elektryczny spełnia tylko jedną funkcję - pomaga silnikowi spalinowemu zaoszczędzić jak najwięcej paliwa. Honda produkuje dwa modele hybrydowe: Insight i Civic.

Szeregowy - obwód równoległy

Toyota poszła własną drogą tworząc hybrydy. Opracowany przez japońskich inżynierów System hybrydowy Synergy Drive (HSD) łączy w sobie cechy dwóch poprzednich typów. Do równoległego obwodu hybrydowego dodano oddzielny generator i rozdzielacz mocy (przekładnię planetarną). W rezultacie hybryda nabiera cech hybrydy sekwencyjnej: samochód uruchamia się i porusza przy niskich prędkościach wyłącznie na napędzie elektrycznym. NA duże prędkości a podczas jazdy ze stałą prędkością włączany jest silnik spalinowy. Na duże obciążenia(przyspieszanie, jazda pod górę itp.) silnik elektryczny zasilany jest dodatkowo z akumulatora – tj. hybryda działa jako równoległa.

Dzięki obecności oddzielnego generatora ładującego akumulator silnik elektryczny służy wyłącznie do napędzania kół i hamowania regeneracyjnego. Przekładnia planetarna przekazuje część mocy silnika spalinowego na koła, a resztę na generator, który napędza silnik elektryczny lub ładuje akumulator. System komputerowy w sposób ciągły dostosowuje zasilanie z obu źródeł energii do optymalne działanie w każdych warunkach jazdy. W tego typu hybrydach przez większość czasu pracuje silnik elektryczny, a silnik spalinowy wykorzystywany jest tylko w najbardziej efektywnych trybach. Dlatego jego moc może być niższa niż w przypadku hybrydy równoległej.

Ważny cecha silników spalinowych jest też to, że działa w cyklu Atkinsona, a nie w cyklu Otto, jak konwencjonalne silniki. Jeśli silnik pracuje zgodnie z cyklem Otto, to podczas suwu ssania tłok poruszając się w dół wytwarza w cylindrze podciśnienie, dzięki czemu zasysane jest do niego powietrze i paliwo. Jednocześnie w trybie niskich obrotów, gdy przepustnica jest prawie zamknięta, następuje tzw. straty pompowania. (Aby lepiej zrozumieć, co to jest, spróbuj na przykład zasysać powietrze przez zaciśnięte nozdrza.) Ponadto pogarsza to napełnianie cylindrów świeżym ładunkiem, a co za tym idzie, zwiększa zużycie paliwa i emisję spalin szkodliwe substancje w atmosferze. Gdy tłok osiągnie dno martwy środek(NMT), zawór wlotowy zamyka się. Podczas skoku zwalniającego, kiedy się otwiera Zawór wydechowy, spaliny znajdują się nadal pod ciśnieniem, a ich energia zostaje bezpowrotnie utracona – jest to tzw. straty wyjściowe.

W silniku Atkinsona podczas suwu ssania zawór dolotowy zamyka się nie w pobliżu DMP, ale znacznie później. To daje cała linia korzyści. Po pierwsze, straty pompowania są zmniejszone, ponieważ część mieszanki, gdy tłok minie BDC i zacznie poruszać się w górę, jest wciskana z powrotem kolektor dolotowy(a następnie zastosowany w innym cylindrze), co zmniejsza panujące w nim podciśnienie. Mieszanka palna wypychana z cylindra odbiera także część ciepła z jego ścianek. Ponieważ czas trwania suwu sprężania w stosunku do suwu mocy maleje, silnik pracuje na tzw. cykl o zwiększonym stopniu rozprężenia, w którym energia gazów spalinowych wykorzystywana jest przez dłuższy czas, tj. przy zmniejszeniu strat spalin. W ten sposób uzyskujemy lepszą efektywność środowiskową, wydajność i większą wydajność, ale mniej mocy. Chodzi jednak o to, że silnik hybrydy Toyoty pracuje w trybach lekko obciążonych, w których ta wada cyklu Atkinsona nie odgrywa dużej roli.

Wady hybrydy szeregowo-równoległej obejmują wyższy koszt, ponieważ wymaga ona oddzielnego generatora, większego zestawu akumulatorów oraz bardziej produktywnego i złożonego system komputerowy kierownictwo.

System HSD jest zainstalowany hatchback Toyoty Priusy, sedany Camry klasy biznes, SUV-y Lexus RX400h, Toyoty Highlander Hybryda, Harrier Hybrid, sportowy sedan Lexus GS 450h i luksusowy samochód - Lexus LS 600h. Know-how Toyoty zostało zakupione przez Forda i Nissana i wykorzystane do stworzenia Ucieczka Forda Hybrydowy i hybrydowy Nissan Altima. Toyoty Priusa prowadzi w sprzedaży wśród wszystkich hybryd. Zużycie benzyny w mieście wynosi 4 litry na 100 km. To pierwszy samochód, który zużywa mniej paliwa podczas jazdy w mieście niż na autostradzie. Na Salonie Samochodowym w Paryżu w 2008 roku zaprezentowano hybrydowy model Prius typu plug-in.

1.2 Schematy układu sterowania elektrycznym napędem trakcyjnym pojazdu

Legenda dotycząca włączania/wyłączania sygnałów wejściowych i wyjściowych. generator silnika elektrycznego, sygnał pedału hamulca, elektroniczny sygnał pedału przyspieszenia, prędkość obrotowa silnika, temperatura silnika, uruchomienie sprzęgła zwalniającego

Silnik spalinowy/silnik generatora prędkość obrotowa generatora elektrycznego temperatura silnika generatora elektrycznego rozpoznawanie prędkości obrotowej silnika automatycznej skrzyni biegów rozpoznawanie włączonego biegu automatyczna skrzynia biegów temperatura układu hydraulicznego sprzęgło pompa hydrauliczna, ciśnienie

w układzie hydraulicznym, automatyczna skrzynia biegów, zmiana biegów, temperatura modułu energoelektronicznego, kontrola przewodów układu WN, temperatura akumulatora WN, kontrola napięcia, ciśnienie w napędzie hamulca hydraulicznego

układy hamulcowe, ciśnienie hamowania, wykrywanie prędkości kół, wykrywanie pasów bezpieczeństwa

Legenda do elementów elektrycznychAkumulator wysokiego napięciaJednostka sterująca silnikaJednostka sterująca automatycznej skrzyni biegówModuł mocy i jednostka sterująca napęd elektryczny Skrzynka rozdzielcza (EBox) Jednostka sterująca ABS Jednostka sterująca zestawu wskaźników Interfejs diagnostyczny magistrali danych Jednostka sterująca poduszką powietrzną

System nawigacji radiowej RNS 850

Opis pracy:

Początek ruchu. Poruszanie się z małym obciążeniem, małą prędkością lub w dół o niewielkim nachyleniu. Ponieważ silnik spalinowy ma niską wydajność przy małych obciążeniach, ruch zapewnia silnik pomocniczy, jeżeli rezerwa energii w urządzeniu magazynującym jest wystarczająca. W przeciwnym razie ruch odbywa się za pomocą silnika spalinowego.

Nawet ruch. System zapewnia najbardziej efektywny tryb pracy silnika spalinowego. Jeżeli moment obrotowy silnika spalinowego jest mniejszy od momentu oporu, brakującą moc uzupełnia się poprzez podłączenie silnika pomocniczego. Jeżeli optymalny moment obrotowy jest większy niż moment oporu, nadmiar mocy jest usuwany przez obwód odzyskiwania energii.

Podkręcanie Niezbędną dynamikę przyspieszenia zapewnia głównie silnik pomocniczy, przy zachowaniu najbardziej ekonomicznego trybu głównego silnika spalinowego. W przypadku niewystarczającego zapasu energii w urządzeniu magazynującym lub niewystarczającej mocy silnika pomocniczego, dodatkową moc zapewnia główny silnik spalinowy.

Hamowanie. Nadmiar energii kinetycznej pojazd jest usuwany w obiegu odzysku. Jeżeli skuteczność hamowania regeneracyjnego jest niewystarczająca, włącza się hydrauliczny układ hamulcowy.

Po zatrzymaniu i zgromadzeniu w akumulatorze wystarczającej ilości energii do uruchomienia, silnik spalinowy zostaje wyłączony. Jeśli zmagazynowana energia nie wystarczy. Silnik spalinowy pracuje nadal do momentu konieczności jego uzupełnienia.Akumulator wysokiego napięcia Moduł mocy i jednostka sterująca

napęd elektryczny Jednostka sterująca akumulatora wysokiego napięciaE-box (EBox)Urządzenie zabezpieczające 1Złącze serwisowe układu wysokiego napięciaWentylator akumulatora napędu hybrydowego 1Wentylator akumulatora napędu hybrydowego 2

Elektryczny silnik-generator.

Kluczowym elementem napędu hybrydowego jest silnik-prądnica elektryczna.

W hybrydowym układzie napędowym spełnia on trzy krytyczne zadania:

Rozrusznik silnika spalinowego,

Generator do ładowania akumulatora wysokiego napięcia,

Silnik trakcyjny do poruszania się pojazdu.

Wirnik obraca się wewnątrz stojana bez kontaktu. W trybie generatora moc silnika elektrycznego generatora wynosi 38 kW. W trybie silnika trakcyjnego silnik elektryczny-generator rozwija moc 34 kW. Różnica wynika z utraty mocy, która jest strukturalnie nieodłączną cechą każdej maszyny elektrycznej. Touarega z silnikiem hybrydowym można poruszać się wyłącznie na napędzie elektrycznym po płaskich nawierzchniach do prędkości około 50 km/h. Maksymalna prędkość ruch zależy od oporu ruchu oraz stopni i stopnia naładowania akumulatora wysokiego napięcia. W obudowie silnika elektrycznego-generatora umieszczone jest specjalne sprzęgło K0.

Elektryczny silnik-generator znajduje się pomiędzy silnikiem spalinowym a automatyczną skrzynią biegów.

Jest to trójfazowy silnik synchroniczny. Poprzez moduł energoelektroniczny stałe ciśnienie Napięcie 288 V jest przekształcane na trójfazowe napięcie przemienne. Napięcie trójfazowe wytwarza trójfazowe pole elektromagnetyczne w silniku elektrycznym-generatorze.

W dokumentacji serwisowej zespół silnikowo-prądnicowy nazywany jest „silnikiem trakcyjnym do napędu elektrycznego V141”.

1.3 Czujniki wchodzące w skład systemu

Czujnik położenia wirnika.

Ponieważ silnik spalinowy wraz z czujnikami prędkości jest mechanicznie odłączony od elektrycznego silnika-generatora w trybie napędu elektrycznego, ten ostatni wymaga własnych czujników w celu określenia położenia i prędkości wirnika. W tym celu w silniku elektrycznym-generatorze zintegrowane są trzy czujniki prędkości.

Obejmują one:

czujnik położenia wirnika trakcyjnego 1

silnik elektryczny G713

czujnik położenia wirnika trakcyjnego 2

silnik elektryczny G714

czujnik położenia wirnika trakcyjnego 3

Czujnik położenia wirnika (RPS) jest częścią silnika elektrycznego.

W silnikach elektrycznych komutatorowych czujnikiem położenia wirnika jest zespół szczotkowo-komutatorowy, będący jednocześnie wyłącznikiem prądowym.

W bezszczotkowe silniki elektryczne Czujnik położenia wirnika może być różnych typów:

Indukcja magnetyczna (tj. rzeczywiste cewki mocy są używane jako czujnik, ale czasami stosuje się dodatkowe uzwojenia)

Magnetoelektryczny (czujniki efektu Halla)

Optoelektryczny (na różnych transoptorach: fotodioda LED, fototranzystor LED, fototyrystor LED).

Czujnik temperatury silnika trakcyjnego G712

Czujnik ten jest zintegrowany z obudową silnika elektrycznego generatora i wypełniony polimerem.

Czujnik rejestruje temperaturę silnika generatora. Obiegi chłodziwa są część integralna innowacyjny system kontroli temperatury. Sygnał czujnika temperatury silnika trakcyjnego służy do kontrolowania wydajności chłodzenia obwodu płynu chłodzącego o wysokiej temperaturze. Stosując elektryczną pompę chłodzącą i sterowaną pompę układu chłodzenia silnika spalinowego można sterować wszystkimi trybami pracy układu chłodzenia, od trybu braku cyrkulacji płynu chłodzącego w obiegach chłodzenia po tryb maksymalnej wydajności układu chłodzenia .

W zależności od materiałów użytych do produkcji czujników termistorowych wyróżnia się:

1.Rezystancyjne czujniki temperatury (RTD). Czujniki te wykonane są z metalu, najczęściej platyny. W zasadzie każdy metal zmienia swoją rezystancję pod wpływem temperatury, ale stosuje się platynę, ponieważ ma długoterminową stabilność, wytrzymałość i powtarzalność. Wolframu można również używać do pomiaru temperatur powyżej 600°C. Wadą tych czujników jest wysoka cena i nieliniowość charakterystyk.

2.Czujniki rezystancyjne krzemowe. Zaletami tych czujników jest dobra liniowość i wysoka stabilność długoterminowa. Czujniki te można również osadzać bezpośrednio w mikrostrukturach.

.Termistory. Czujniki te wykonane są ze związków tlenków metali. Czujniki mierzą tylko temperaturę bezwzględną. Znacząca wada termistory charakteryzują się koniecznością ich kalibracji oraz dużą nieliniowością i starzeniem, jednak przy wszystkich niezbędnych ustawieniach można je stosować do precyzyjnych pomiarów.

2. Diagnostyka

.1 Tester diagnostyczny

DASH CAN 5.17 kosztuje 16 500 rubli.

Funkcjonalność:

Kalibracja i regulacja licznika kilometrów;

Dodanie kluczy do Twojego samochodu, nawet jeśli nie masz wszystkich istniejących kluczy

Wykonuje kluczową adaptację

Czytanie loginu/ tajne kody(SKC)

Zapisanie numeru identyfikacyjnego i numeru immobilizera

Ładuje i zapisuje odszyfrowany blok immobilizera

Zapisuje (klonuje) tablicę przyrządów przy użyciu rekordu bloku immobilizera z pliku

Odczytuje i kasuje kody błędów CAN-ECU

Stosowanie:

Przyciski: / SEAT / SKODA - naciśnij ten przycisk, aby odczytać najnowszą generację VDO. (Na przykład pasuje do GOLF V od 2003 do 06.2006. Niektóre wersje samochodów SEAT i Skoda są wyposażone w kombinacje tego typu w modelach sprzed 2009 r.) – naciśnij ten przycisk, aby odczytać Passata B6. (W tych samochodach nie można uzyskać informacji o immobilizerze z zestawu wskaźników, ponieważ moduł immobilizera jest częścią modułu) A3 - naciśnij ten przycisk, aby odczytać kombinację AUDI A3 VDO.A4 - naciśnij ten przycisk, aby odczytać AUDI A4 BOSCHRB4./ TOUAREG - kliknij ten przycisk, aby przeczytać Phaeton i Touareg BOSCHRB4.EDC15 - samochody z silnikiem diesla od 1999. Obsługuje większość samochodów grupy VAG i SKODA - wyposaża swoje samochody w ECU.EDC16 - stosowane w samochodach z silnikiem Diesla od 2002 roku. Stosowany w samochodach ostatnie pokolenia.* /MED9.5 - Typ silnika BOSCHME7.* stosowany w samochodach takich jak GolfI V czy Audi TT. Możesz odczytać następujące silniki: ME7.5, ME7.1, ME7.5.1, ME7.1.1..1.1 Golf nie jest jeszcze obsługiwany KANAŁY - Naciśnięcie tego przycisku dostosowuje EEprom jednostki sterującej silnika BOSCHME7.BOXES - Przez naciskając ten przycisk, możesz przeczytać kod rejestracyjny od immobilizera. Pasuje do Audi A4 ze złączem 12-pinowym i skrzynką LT. Można też czytać skrzynki z lat 1994-1998, ale tylko po włożeniu przystosowanego kluczyka do stacyjki.

2.2 Informacje diagnostyczne

Samodiagnostyka systemu.

Jeśli w układzie wysokiego napięcia wystąpi awaria, zapali się lampka ostrzegawcza. Symbol lampa ostrzegawcza może być pomarańczowy, czerwony lub czarny. W zależności od rodzaju usterki w układzie wysokiego napięcia wyświetlany jest symbol odpowiedniego koloru i komunikat ostrzegawczy.

Wniosek

W mojej pracy badam układ sterowania elektrycznym napędem trakcyjnym pojazdu hybrydowego. Uwzględniane są również wszystkie istniejące systemy, wszystkie rozwiązania obwodów, a także czujniki zawarte w systemie. Samodiagnostyka systemu i diagnostyka za pomocą zewnętrzne urządzenie(próbnik). Prace zostały ukończone w całości.

Bibliografia

1. Yutt VE Wyposażenie elektryczne samochodów: Podręcznik dla studentów. - M.: Transport, 1995. - 304 s.

Krótki książka referencyjna samochodu. - M.: Transconsulting, NIIAT, 1994 - 779 s. 25 kopii

Akimov S.V., Chizhkov Yu.P. Wyposażenie elektryczne samochodów - M.: ZAO KZHI "Za Rulem", 2001. - 384 s. 25 kopii

Akimov S.V., Borovskikh Yu.I., Chizhkov Yu.P. Wyposażenie elektryczne i elektroniczne samochodów - M.: Mashinostroenie, 1988. - 280 s.

Reznik A.M., Orłow V.M. Wyposażenie elektryczne samochodów. - M.: Transport, 1983. - 248 s.

Szkolenie serwisowe Program samodzielnej nauki dotyczący modelu 450 Touareg z hybrydowym układem napędowym.