Тенденції розвитку різних системавтомобіля, пов'язані з підвищенням економічності, надійності, комфорту та безпеки руху, призводять до того, що роль електрообладнання, зокрема електроприводу допоміжних систем, неухильно зростає. В даний час навіть на вантажних автомобілях встановлюється щонайменше 3-4 електродвигуни, а на легкових - 5 і більше, залежно від класу.
Електроприводомназивається електромеханічна система, що складається з електродвигуна (або декількох електродвигунів), передавального механізму до робочій машиніта всієї апаратури для керування електродвигуном. Основними пристроями автомобіля, де знаходить застосування електропривод, є опалювачі та вентилятори салону, передпускові підігрівачі, скло- та фароочисники, механізми підйому скла, антен, переміщення сидінь та ін.
Вимоги до електродвигунів, що встановлюються в тому чи іншому вузлі автомобіля, обумовлені режимами роботи цього вузла. При виборі типу двигуна необхідно зіставити умови роботи приводу з особливостями механічних характеристик різних видівелектродвигунів. Прийнято розрізняти природну та штучну механічні характеристики двигуна. Перша відповідає номінальним умовам його включення, нормальній схемі з'єднань та відсутності будь-яких додаткових елементів у ланцюгах двигуна. Штучні характеристики виходять при зміні напруги на двигуні, включенні додаткових елементів ланцюга двигуна і з'єднанні цих ланцюгів за спеціальними схемами.
Структурна схема електронної системи керування підвіскою
Одним із найбільш перспективних напрямків у розвитку електроприводу допоміжних систем автомобіля є створення електродвигунів потужністю до 100Вт із збудженням від
постійних магнітів. Застосування постійних магнітів дозволяє значною мірою підвищити техніко-економічні показники електродвигунів: зменшити масу, габаритні розміри підвищити ККД. До переваг слід віднести відсутність обмотки збудження, що полегшує внутрішні з'єднання, підвищує надійність електродвигунів. Крім того, завдяки незалежному збудженню всі електродвигуни з постійними магнітами можуть бути реверсивними.
Принцип дії електричних машин із постійними магнітами аналогічний загальновідомому принципу дії машин з електромагнітним збудженням- В електродвигуні взаємодія полів якоря і статора створює крутний момент. Джерело магнітного потоку в таких електродвигунах – постійний магніт. Корисний потік, що віддається магнітом у зовнішній ланцюг, не є постійним, а залежить від сумарного впливу зовнішніх факторів, що розмагнічують. Магнітні потоки магніту поза системою електродвигуна та в електродвигуні в зборі різні. Причому для більшості магнітних матеріалів процес розмагнічування магніту незворотний, тому що повернення з точки з меншою індукцією в точку з більшою індукцією (наприклад при розбиранні та збиранні електродвигуна) відбувається по кривим повернення, що не збігається з кривою розмагнічування (явище гістерезису). Тому при складанні електродвигуна магнітний потік магніту стає меншим, ніж він був перед розбиранням електродвигуна.
У зв'язку з цим важливою перевагоюВикористовуваних в автотракторній промисловості оксидно-барієвих магнітів є не лише їх відносна дешевизна, а й збіг у певних межах кривих повернення та розмагнічування. Але навіть у них при сильному впливі, що розмагнічує, магнітний потік магніту після зняття розмагнічують впливів стає менше. Тому при розрахунку електродвигунів з постійними магнітами дуже важливий правильний вибір об'єму магніту, що забезпечує не тільки робочий режим електродвигуна, а й стабільність робочої точки при дії максимально можливих факторів, що розмагнічують.
Електродвигуни передпускових підігрівачів.Передпускові підігрівачі використовуються для забезпечення надійного пуску ДВЗ при низьких температурах.
Особливістю режиму роботи є те, що за таких температур необхідно розвивати великий пусковий момент і функціонувати нетривалий час. Для забезпечення цих вимог електродвигуни передпускових підігрівачів виконуються з послідовною обмоткою та працюють у короткочасному та повторно-короткочасному режимах. Залежно від температурних умов електродвигуни мають різну тривалість включення: при мінус 5...мінус 10 "З не більше 20 хв; при мінус 10...мінус 2.5 °С не більше 30 хв; при мінус 25...мінус 50 ° З трохи більше 50 хв.
Номінальна потужність більшості електродвигунів у передпускових підігрівачах становить 180 Вт, частота їхнього обертання дорівнює 6500 хв" 1 .
Електродвигуни для приводу вентиляційних та опалювальних установок.Вентиляційні та опалювальні установкипризначені для обігріву та вентиляції салонів легкових автомобілів, автобусів, кабін вантажних автомобілів та тракторів. Дія їх заснована на використанні тепла двигуна внутрішнього згоряння, А продуктивність значною мірою залежить від характеристик електроприводу. Всі електродвигуни такого призначення є двигунами тривалого режиму роботи, що експлуатуються при температурі. довкіллямінус 40...+70°С. Залежно від компонування на автомобілі опалювальної та вентиляційної установок електродвигуни мають різний напрямок обертання. Ці електродвигуни одно- або двошвидкісні в основному, із збудженням від постійних магнітів. Двошвидкісні електродвигуни забезпечують два режими роботи опалювальної установки. Частковий режим роботи (режим нижчої швидкості, А отже, і нижчої продуктивності) забезпечується за рахунок додаткової обмотки збудження.
Крім опалювальних установок, що використовують тепло ДВЗ, знаходять застосування опалювальних установок незалежної дії. У цих установках електродвигун, що має два вихідні вали, приводить у обертання два вентилятори, один направляє холодне повітряв теплообмінник, а потім в приміщення, що опалюється, інший подає повітря в камеру горіння.
Електродвигуни обігрівачів, що застосовуються на ряді моделей легкових і вантажних автомобілів, мають номінальну потужність 25-35 Вт і номінальну частоту обертання 2500-3000 хв 1 .
Електродвигуни для приводу склоочисних установок.До електродвигунів, що використовуються для приводу склоочисників, висуваються вимоги забезпечення жорсткої механічної характеристики, можливості регулювання частоти обертання при різних навантаженнях, підвищеного пускового моменту. Це пов'язано зі специфікою роботи склоочисників - надійного та якісного очищення поверхні вітрового скла у різних кліматичних умовах.
Для забезпечення необхідної жорсткості механічної характеристики використовуються двигуни з збудженням від постійних магнітів, двигуни з паралельним і змішаним збудженням, а збільшення моменту і зниження частоти обертання використовується спеціальний редуктор. У деяких електродвигунах редуктор виконаний як складова частинаелектродвигуна. У цьому випадку електродвигун називають моторедуктором. Зміна швидкості електродвигунів з електромагнітним збудженням досягається зміною струму збудження паралельної обмотці. У електродвигунах із збудженням від постійних магнітів зміна частоти обертання якоря досягається встановленням додаткової щітки.
На рис. 8.2 наведено принципову схему електроприводу склоочисника СЛ136 з електродвигуном на постійних магнітах. Режим переривчастої роботи склоочисника здійснюється включенням перемикача 5Ау становище III. У цьому випадку ланцюг якоря 3 склоочисника електродвигуна є наступним: «+» акумуляторної батареї GВ -термобіметалічний перетворювач 6 - перемикач SА(конт. 5, 6) - контакти K1:1 - SА(конт. 1, 2) – якір – «маса». Паралельно якір через контакти К1:1до акумуляторної батареї підключається чутливий елемент (нагрівальна спіраль) електротеплового реле КК1.Через певний час нагрівання чутливого елемента призводить до розмикання контактів електротеплового реле. КК1:1.Це викликає розмикання ланцюга живлення обмотки реле К1.Це реле вимикається. Його контакти К1:1розмикаються, а контакти К1:2стають замкнутими. Завдяки контактам реле К1:2та контактам кінцевого вимикача 80 електродвигун залишається підключеним до акумуляторної батареї до тих пір, поки щітки склоочисника не займуть вихідне положення. У момент укладання щіток кулачок 4 розмикає контакти 80, внаслідок чого електродвигун зупиняється. Чергове включення електродвигуна відбудеться, коли чутливий елемент електротеплового реле КК1охолоне і це реле знову відключиться. Цикл роботи склоочисника повторюється 7-19 разів на хвилину. Режим малої швидкостізабезпечується шляхом включення перемикача в положення І. При цьому живлення якоря електродвигуна 3 здійснюється через додаткову щітку 2, встановлену під кутом до основних щіток. У цьому режимі струм проходить тільки в частині обмотки якоря 3. що є причиною зменшення частоти обертання якоря. Режим великої швидкостісклоочисника відбувається при встановленні перемикача ЗАу положення I. При цьому живлення електродвигуна здійснюється через основні щітки і струм проходить по всій обмотці якоря. При встановленні перемикача ЗАположення IV напруга подається на якорі 3 і 1 електродвигунів склоочисника і омивача вітрового скла і відбувається їх одночасна робота.
Мал. 8.2. Принципова схема електроприводу склоочисника:
1 - якір електродвигуна омивача; 2 – додаткова щітка;
3 - якір електродвигуна склоочисника; 4 – кулачок;
5 – реле часу; б - термобіметалічний запобіжник
Після вимкнення склоочисника (положення перемикача «О»-)завдяки кінцевому вимикачу 50 електродвигун залишається включеним до моменту укладання щіток у вихідне положення. У цей момент кулачок 4 розімкне ланцюг і двигун зупиниться. У ланцюг якоря 3 електродвигуна включений термобіметалічний запобіжник 6, який призначений для обмеження сили струму ланцюга при перевантаженні.
Робота склоочисника при дощі, що мчить, або слабкому снігу ускладнюється тим, що на вітрове склопотрапляє мало вологи. З цієї причини збільшуються тертя та знос щіток, а також витрата енергії на очищення скла, що може спричинити перегрів приводного двигуна. Періодичність включення на один - два такти та вимикання, що здійснюється водієм вручну, незручні, та й небезпечні, оскільки увага водія на короткий час відволікається від керування автомобілем. Тому для організації короткочасного включення склоочисника система управління електродвигуном доповнюється електронним регулятором тактів, який через певні проміжки часу автоматично вимикає електродвигун склоочисника на один - два такти. Інтервал між зупинками склоочисника може змінюватись у межах 2-30 с. Більшість моделей електродвигунів склоочисників мають номінальну потужність 12-15 Вт та номінальну частоту обертання 2000-3000 хв" 1 .
У сучасних автомобіляхнабули поширення склоомивачі переднього скла та фароочисники з електричним приводом. Електродвигуни омивачів та фароочисників працюють у повторно-короткочасному режимі та виконуються із збудженням від постійних магнітів, мають невелику номінальну потужність (2,5-10 Вт).
Крім перерахованих призначень, електродвигуни використовуються для приводу різних механізмів: підйому скла дверей і перегородок, переміщення сидінь, приводу антен та ін. Для забезпечення великого пускового моменту ці електродвигуни
Система керування тяговим електроприводом автомобіля
Вступ
автомобіль електропривод тяговий датчик
Актуальність розробки тягового електроприводу гібридного автомобіляполягає в більш правильному використанніенергії, у підвищенні екологічності автомобіля та у більш економічному обслуговуванні автомобіля, за рахунок зменшення витрати палива. Він забезпечує необхідну потужність, тягову силу, необхідну швидкість руху автомобіля. різних умовахруху.
Наукова новизна.
Наукова новизна полягає у відсутності необхідності встановлювати двигун із розрахунку пікових навантажень експлуатації. У момент, коли необхідно різке посилення тягового навантаження, в роботу включаються одночасно електродвигун, так і звичайний двигун (а в деяких моделях і додатковий електродвигун). Це дозволяє заощадити на установці менше потужного двигунавнутрішнього згоряння, що працює основний час у найбільш сприятливому для себе режимі. Такий рівномірний перерозподіл та накопичення потужності, з наступним швидким використанням, дозволяє використовувати гібридні установки в автомобілях. спортивного класута позашляховиках.
Практична значимість.
Практична значущість полягає в тому, що економиться мінеральне паливо (не ресурс, що поповнюється), зменшується забруднення навколишнього середовища, економиться дуже цінний ресурс для людини, такий як час (виключення половини заїздів на заправні станції).
1. Вихідні дані та постановка задачі
Основним завданням системи керування силовою установкою гібридного автомобіля є забезпечення найбільш економічного та екологічно безпечного режиму роботи ДВСза рахунок перерозподілу навантаження між ДВЗ, допоміжним двигуном та контуром рекуперації енергії.
Додатковими завданнями системи є:
) Забезпечення рекуперації енергії гальмування автомобіля.
) Забезпечення необхідної розгінної динаміки автомобіля за рахунок використання допоміжної силової установкита накопичувача енергії.
) Забезпечення режиму старт-стоп з мінімальним періодом холостого ходуДВЗ у разі короткочасної зупинки автомобіля.
Вихідні дані.
Взято автомобіль Volkswagen Touareg
Нижче на рисунках (рис. 1 та рис. 2) наведено його технічні характеристики, які будуть вихідними даними до моєї роботи та її зовнішній вигляд.
Мал. 1 Вихідні дані
Мал. 2 Зовнішній вигляд Volkswagen Touareg
1.1 Класифікація існуючих систем
Для того, щоб вивчити тяговий електропривод гібридного автомобіля, потрібно визначитися, яку з трьох існуючих схемвибрати. Це класифікація за способом взаємодії ДВЗ та електромотора.
Послідовна схема.
Це - найпростіша гібридна конфігурація. ДВС використовується тільки для приводу генератора, а електроенергія, що виробляється останнім, заряджає акумуляторну батареюі живить електродвигун, який обертає провідні колеса.
Це позбавляє необхідності в коробці передач і зчепленні. Для заряджання акумулятора також використовується рекуперативне гальмування. Свою назву схема отримала тому, що потік потужності надходить на провідні колеса, проходячи ряд послідовних перетворень. Від механічної енергії, що виробляється ДВС в електричну, що виробляється генератором, і знову в механічну. При цьому частина енергії неминуче губиться. Послідовний гібрид дозволяє використовувати ДВЗ. малої потужності, причому він постійно працює в діапазоні максимального ККД, або його можна зовсім відключити. При відключенні ДВЗ електродвигун і батарея можуть забезпечити необхідну потужність для руху. Тому вони, на відміну від ДВС, мають бути потужнішими, а отже, вони мають і більшу вартість. Найбільш ефективна послідовна схемапри русі режимі частих зупинок, гальмування і прискорень, русі низької швидкості, тобто. в місті. Тому використовують її у міських автобусах та інших видах міського транспорту. За таким принципом працюють також великі кар'єрні самоскиди, де необхідно передати великий момент, що крутить, на колеса, і не потрібні високі швидкості руху.
Паралельна схема
Тут провідні колеса рухаються і ДВС, і електродвигуном (який має бути оборотним, тобто може працювати як генератор). Для їхньої узгодженої паралельної роботи використовується комп'ютерне керування. При цьому зберігається необхідність у звичайній трансмісії, і двигун доводиться працювати в неефективних перехідних режимах.
Момент, що надходить від двох джерел, розподіляється залежно від умов руху: у перехідних режимах (старт, прискорення) на допомогу ДВЗ підключається електродвигун, а в усталених режимах і при гальмуванні він працює як генератор, заряджаючи акумулятор. Таким чином, у паралельних гібридах більшу частину часу працює ДВС, а електродвигун використовується для допомоги йому. Тому паралельні гібриди можуть використовувати меншу акумуляторну батарею порівняно з послідовними. Так як ДВС безпосередньо пов'язаний з колесами, то й втрати потужності значно менші, ніж у послідовному гібриді. Подібна конструкція досить проста, але її недоліком є те, що оборотна машина паралельного гібридане може одночасно приводити в рух колеса та заряджати батарею. Паралельні гібриди ефективні на шосе, але малоефективні у місті. Попри простоту реалізації цієї схеми, вона дозволяє значно поліпшити як екологічні параметри, і ефективність використання ДВС.
Прихильником такої схеми гібридів є компанія "Хонда". Їхня гібридна система отримала назву Integrated Motor Assist (Інтегрований помічник двигуна). Вона передбачає насамперед створення бензинового двигуна зі збільшеним к.п.д. І тільки тоді, коли двигуну стає важко, допоможе йому повинен приходити електричний мотор. У цьому випадку система не вимагає складного та дорогого силового блокууправління, і, отже, собівартість такого автомобіля виявляється нижчою. Система IMA складається з бензинового двигуна (який надає основний ресурс потужності), електромотора, який надає додаткову потужність та додаткову батарею для електромотора. Коли автомобіль зі звичайним бензиновим двигуномсповільнюється, його кінетична енергія гаситься опором двигуна (гальмування двигуном) або розсіюється як тепла при нагріванні гальмівних дисківта барабанів. Автомобіль із системою IMA починає гальмувати електромотором. Таким чином, електродвигун працює як генератор, виробляючи електрику. Енергія, що зберігається при гальмуванні, запасається в батареї. І коли автомобіль знову почне прискорюватися, батарея віддасть всю накопичену енергію на розкручування електромотора, який знову перейде на свої функції. А витрата бензину зменшиться настільки, скільки енергії було запасено при попередніх гальмуваннях. Загалом, у компанії Hondaвважають, що гібридна система має бути максимально простий, електричний мотор виконує лише одну функцію - допомагає двигуну внутрішнього згоряння заощадити якнайбільше пального. Honda випускає дві гібридні моделі: Insight та Civic
Послідовно – паралельна схема
Компанія «Тойота» під час створення гібридів пішла своїм шляхом. Розроблена японськими інженерами система Hybrid Synergy Drive (HSD) поєднує особливості двох попередніх типів. У схему паралельного гібрида додається окремий генератор та дільник потужності (планетарний механізм). В результаті гібрид набуває рис послідовного гібрида: автомобіль рушає і рухається на малих швидкостях тільки на електротязі. на високих швидкостяхі при русі з постійною швидкістюпідключається ДВЗ. При високих навантаженнях (прискорення, рух у гору тощо) електродвигун додатково живиться від акумулятора - тобто. гібрид працює як паралельний.
Завдяки наявності окремого генератора, що заряджає батарею, електродвигун використовується тільки для приводу коліс та при рекуперативному гальмуванні. Планетарний механізм передає частину потужності ДВЗна колеса, а решту на генератор, який живить електродвигун, або заряджає батарею. Комп'ютерна система постійно регулює подачу потужності від обох джерел енергії оптимальної експлуатаціїза будь-яких умов руху. У цьому типі гібрида більшу частину часу працює електродвигун, а ДВЗ використовується лише в найбільш ефективних режимах. Тому його потужність може бути нижчою, ніж у паралельному гібриді.
Важливий особливістю ДВСтакож є те, що він працює за циклом Аткінсона, а не за циклом Отто, як звичайні двигуни. Якщо робота двигуна організована за циклом Отто, то на такті впуску поршень, рухаючись вниз, створює в циліндрі розрідження, завдяки якому відбувається всмоктування повітря і палива. При цьому в режимі малих обертів, коли дросельна заслінкамайже закрита, з'являються так зв. насосні втрати. (Щоб краще зрозуміти, що це таке, спробуйте, наприклад, втягнути повітря через затиснені ніздрі). Крім того, при цьому погіршується наповнення циліндрів свіжим зарядомі відповідно підвищується витрата палива та викиди шкідливих речовину атмосферу. Коли поршень досягає нижньої мертвої точки (НМТ), впускний клапанзакривається. Під час такту випуску, коли відкривається випускний клапан, відпрацьовані гази ще перебувають під тиском, і їхня енергія безповоротно губиться - це так зв. втрати випуску.
У двигуні Аткінсона на такті впуску клапан впускний закривається не поблизу НМТ, а значно пізніше. Це дає цілий рядпереваг. По-перше, знижуються насосні втрати, т.к. частина суміші, коли поршень пройшов НМТ і почав рух нагору, виштовхується назад у впускний колектор(і потім використовується в іншому циліндрі), що знижує в ньому розрідження. Горюча суміш, що виштовхується з циліндра, також забирає з собою частину тепла з його стінок. Так як тривалість такту стиснення по відношенню до такту робочого ходу зменшується, то двигун працює за так зв. циклу зі збільшеним ступенем розширення, при якому енергія відпрацьованих газів використовується більш тривалий час, тобто зі зменшенням втрат випуску. Таким чином, отримуємо кращі екологічні показники, економічність та більший ККД, але меншу потужність. Але в тому-то і суть, що мотор гібрида тойотівського функціонує в малонавантажених режимах, при яких цей недолік циклу Аткінсона не відіграє великої ролі.
До недоліків послідовно - паралельного гібрида слід віднести більш високу вартість, через те, що він потребує окремого генератора, більшого блоку батарей, і більш продуктивної та складної комп'ютерної системиуправління.
Система HSD встановлюється на хетчбеку Toyota Prius, седані бізнес-класу Camry, позашляховиках Lexus RX400h, Toyota Highlander Hybrid, Harrier Hybrid, спортивному седані Lexus GS 450h та автомобілі люкс-класу - Lexus LS 600h. Ноу-хау компанії Toyota куплено компаніями Форд і Ніссан і використано при створенні Ford Escape Hybrid та Nissan Altima Hybrid. Toyota Prius лідирує з продажу серед усіх гібридів. Витрата бензину у місті становить 4 л на 100 км пробігу. Це перший автомобіль, у якого споживання палива під час руху у місті менше, ніж на шосе. на Паризькому автосалоні 2008 року була представлена модель Пріус plug-in hybrid.
1.2 Схеми системи керування тяговим електроприводом автомобіля
Легенда вхідних та вихідних сигналіввкл/вимк. електродвигунагенераторасигнал натискання педалі тормозасигнал натискання електронної педаліакселераторачастота обертання двигунатемпература двигунаприведення в дію роздільного зчеплення
ДВС/електродвигунагенераторачастота обертання електродвигунагенераторатемпература електродвигунагенераторачастота обертання АКПрозпізнавання включеної передачітемпература гідравлічної системи АКПгідравлічний насос зчеплення, тиск
в гідравлічній системі АКП, перемикання передач температура силового електронного модуляконтроль кабелів високовольтної системи температура високовольтної батареї контроль напруги тиск в гідравлічному приводігальмівний
системи, гальмівний тискреєстрація частоти обертання колесарозпізнавання пристібки ременя безпеки
Легенда до електричних компонентів Високовольтна батарея Блок управління двигуна Блок управління АКП Силовий модуль і блок управління електричного приводуКомутаційний блок (EBox) Блок управління ABS Блок управління комбінації приладів Діагностичний інтерфейс шин даних Блок управління подушок безпеки
Радіонавігаційна система RNS 850
Опис роботи:
Початок руху. Рух із малим навантаженням, чи невеликою швидкістю під невеликий ухил. Оскільки ДВС має низький ККД при малих навантаженнях, рух забезпечується за рахунок допоміжного двигунаякщо запас енергії в накопичувачі достатній. В іншому випадку рух здійснюється з використанням ДВЗ.
Поступово рух. Система забезпечує найефективніший режим роботи ДВЗ. Якщо крутний момент ДВС менше моменту опору, недостатня потужність забезпечується за рахунок підключення допоміжного двигуна. Якщо оптимальний крутний момент більше моментуопору, надлишок потужності відводиться контуром рекуперації енергії.
Розгін. Необхідна розгінна динаміка забезпечується в основному за рахунок допоміжного двигуна за підтримки найбільш економічного режиму основного ДВС. При недостатньому запасі енергії у накопичувачі або нестачі потужності допоміжного двигуна додаткова потужність забезпечується основним ДВЗ.
Гальмування. Надлишок кінетичної енергії транспортного засобуутилізується у контурі рекуперації. При недостатній ефективності гальмування рекуперативного підключається система гідравлічного гальмування.
При зупинці та наявності енергії в накопичувачі, достатньої для торкання, ДВЗ вимикається. Якщо запасеної енергії недостатньо. ДВС продовжує працювати до її необхідного поповнення. Високовольтна батарея Силовий модуль та блок управління
електричного приводу Блок управління високовольтної батареї Комутаційний блок (EBox) Запобіжний пристрій 1Сервісний роз'єм високовольтної системиВентилятор 1 АКБ гібридного приводуВентилятор 2 АКБ гібридного приводу
Електродвигун-генератор.
Ключовим елементом гібридного приводу є електродвигун-генератор.
У системі гібридного приводу він перебирає виконання трьох найважливіших завдань:
Стартер для двигуна внутрішнього згоряння,
Генератор для заряджання високовольтної батареї,
Тяговий електродвигун для руху автомобіля.
Ротор обертається усередині статора безконтактно. У режимі генератора потужність електродвигуна генератора становить 38 квт. У режимі тягового електродвигуна електродвигун-генератор розвиває потужність 34 квт. Різниця посідає потужність втрат, яка конструктивно властива кожній електромашині. Рух тільки на електричній тязі по рівній поверхні для Touareg з гібридним двигуномможливо до швидкості приблизно 50 км/год. максимальна швидкістьруху залежить від опору руху і степенів та зарядки високовольтної батареї. Спеціальне зчеплення K0 знаходиться в корпусі електродвигуна-генератора.
Електродвигун-генератор розміщений між двигуном внутрішнього згоряння та АКП.
Він є синхронний двигунтрифазного струму. За допомогою силового електронного модуля постійна напруга 288 перетворюється на трифазну змінну напругу. Три фази напруга створюють в електродвигуні-генераторі трифазне електромагнітне поле.
У сервісній документації електродвигунгенератор позначається як « тяговий електродвигундля електричного приводу V141».
1.3 Датчики, що входять до системи
Датчик положення ротора.
Оскільки двигун внутрішнього згоряння з його датчиками частоти обертання в режимі електричного приводу механічно від'єднаний від електродвигуна-генератора, то останньому потрібні власні датчики для визначення положення і частоти обертання ротора. Для цих цілей електродвигун-генератор інтегровано три датчики частоти обертання.
До них відносяться:
датчик 1 положення тягового ротора
електродвигуна G713
датчик 2 положення тягового ротора
електродвигуна G714
датчик 3 положення тягового ротора
Датчик положення ротора (ДПР) – деталь електродвигуна.
У колекторні електродвигунидатчиком положення ротора є щітково-колекторний вузол, він є і комутатором струму.
У безколекторні електродвигунидатчик положення ротора може бути різних видів:
Магнітоіндукційний (тобто як датчик використовуються власне силові котушки, але іноді використовуються додаткові обмотки)
Магнітоелектричний (датчики на ефект Холла)
Оптоелектричний (на різних оптопарах: світлодіод-фотодіод, світлодіод-фототранзистор, світлодіод-фототиристор).
Датчик температури тягового електродвигуна G712
Цей датчик інтегрований в корпус електродвигунагенератора і залитий полімером.
Датчик реєструє температуру електродвигуна генератора. Контури циркуляції охолоджувальної рідини є складовою інноваційної системирегулювання температури. Сигнал датчика температури тягового електродвигуна використовується для управління продуктивністю охолодження високотемпературного контуру циркуляції рідини, що охолоджує. За допомогою електричного насосусистеми охолодження та керованого насоса системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння можна керувати всіма режимами роботи системи охолодження, починаючи з режиму відсутності циркуляції ОЖ у контурах охолодження та закінчуючи режимом максимальної продуктивності системи охолодження.
Залежно від матеріалів, що використовуються для виробництва терморезистивних датчиків, розрізняють:
1.Резивні детектори температури (РДТ). Ці датчики складаються з металу, найчастіше платини. В принципі, будь-яка мета змінює свій опір при впливі температури, але використовують платину так як вона має довготривалу стабільність, міцність і відтворюваність характеристик. Для вимірювання температур понад 600°С може використовуватися також вольфрам. Мінусом цих датчиків є висока вартість та нелінійність характеристик. 2.Кремневі датчики резистивні. Переваги цих датчиків - хороша лінійність та висока довготривала стабільність. Також ці датчики можуть вбудовуватись прямо в мікроструктури. .Термістори. Ці датчики виготовляються із метал-оксидних сполук. Датчики вимірює тільки абсолютну температуру. Істотним недолікомТермісторами є необхідність їх калібрування і великою нелінійністю, а також старіння, проте при проведенні всіх необхідних налаштувань можуть використовуватися для прецизійних вимірювань. 2. Діагностика
.1 Тестер діагностичний DASH CAN 5.17 вартість 16 500 рублів. Функціональні можливості: Калібрування та коригування одометра; Додавання ключів до автомобіля, навіть якщо у вас немає всіх існуючих ключів Здійснює адаптацію ключа Читання login / секретні коди (SKC) Запис іденфікаційного номера та номера іммобілайзера Завантажує та зберігає розшифрований блок іммобілайзера Зберігає (клонує) панель приладів за допомогою запису іммобілайзера блоку від файлу Зчитує та видаляє коди помилок CAN-ECU Використання: Кнопки: / SEAT / SKODA - натисніть цю кнопку, щоб прочитати VDO останнього покоління. (Для прикладу підійде для GOLF V c 2003 по 06.2006. Деякі версії автомобілів SEAT та Skoda оснащені комбінаціями даного типу на моделях до 2009 року) - натисніть цю кнопку, щоб прочитати Passat B6. (У цих автомобілях Ви не можете отримати інформацію іммобілайзера з комбінації приладів, оскільки блок іммобілайзера є частиною модуля) A3 - натисніть цю кнопку, щоб прочитати AUDI A3 VDO комбінацію. A4 - натисніть цю кнопку, щоб прочитати AUDI A4 BOSCHRB4. натисніть цю кнопку, щоб прочитати Phaeton і Touareg BOSCHRB4.EDC15 - дизельні автомобілі з 1999 року. Підтримує більшість автомобілів ВАГ групи SKODA - обладнали свої автомобілі ECU.EDC16 - використовується на автомобілях з дизелем з 2002 року. Використовується на автомобілях останніх поколінь.* /MED9.5 - Двигун типу BOSCHME7.* використовується на автомобілях таких як GolfI V або Audi TT. Ви можете прочитати наступні двигуни: ME7.5, ME7.1, ME7.5.1, ME7.1.1..1.1 Golf поки не підтримуєтьсяCHANNELS - Натиснувши цю кнопку Ви адаптуєте EEprom блоку управління двигуном BOSCHME7.BOXES - Натиснувши цю кнопку Реєстраційний кодз іммобілайзера. Підходить для Audi A4 з 12 pin роз'ємом та коробки LT. Також Ви можете зчитувати коробки з 1994 по 1998 рік, але тільки тоді, коли адаптований ключ вставлений у запалювання. 2.2 Діагностична інформація
Самодіагностика системи. У разі виникнення несправності у високовольтній системі загоряється контрольна лампа. Символ контрольної лампи може бути помаранчевим, червоним або чорним. Залежно від виду несправності у високовольтній системі відображається символ відповідного кольору та попереджувальне повідомлення. Висновок
У моїй роботі розглянуто систему керування тяговим електроприводом гібридного автомобіля. Також розглянуті всі існуючі системи, все схемні рішення, розглянуті датчики які входять у систему. Розглянуто самодіагностику системи та діагностування за допомогою зовнішнього приладу(Тестера). Робота виконана у повному обсязі. Список літератури
1. Ютт В.Є. Електроустаткування автомобілів: Підручник для студентів вузів. - М: Транспорт, 1995. - 304 c. Короткий автомобільний довідник. - М: Трансконсалтинг, НДІАТ, 1994 - 779 с. 25 екз. Акімов С.В., Чижков Ю.П. Електрообладнання автомобілів – М.: ЗАТ КЖІ «За кермом», 2001. – 384 с. 25 екз. Акімов С.В., Боровських Ю.І., Чижков Ю.П. Електричне та електронне обладнання автомобілів – М.: Машинобудування, 1988. – 280 с. Рєзнік А.М., Орлов В.М. Електроустаткування автомобілів. - М: Транспорт, 1983. - 248 с. Service Training Програма самонавчання 450 Touareg із гібридним силовим агрегатом.
Прогрес не стоїть на місці і все рухається вперед та розвивається. Це стосується і систем електроприводів. Поява частотно-регульованих електроприводів та різних способів управління ними вносить свої корективи до ступеня розвитку цих пристроїв. І це призвело до того, що асинхронний електропривідпоступово починає замінювати машини постійного струму у тягових системах – електропоїздах, тролейбусах, магістральних електровозах. Не виняток і автомобільна техніка.
Сучасні реалії такі, що експлуатація та обслуговування приводів постійного струму в екскаваторах та великовантажних самоскидах пов'язана з цілим рядом незручностей, але сучасний розвиток науки, а також наявність необхідної елементної бази значно полегшило вирішення цього завдання. Саме тому у 2005 році конструктори Силових машин» розпочали створення нової лінійки електроприводів – асинхронних (частотних). Вони розробляються спеціально для ВАТ «БЕЛАЗ» навантажувачів і кар'єрних самоскидів, а також потужних екскаваторів, що випускаються заводами «Уралмаш» та «Іжорські заводи».
Тяговий асинхронний електропривод
Система асинхронний двигун - перетворювач частоти на сьогоднішній день, мабуть, найскладніша із систем електроприводів. В основі асинхронного тягового приводу лежить векторне управління. Також необхідно забезпечити багаторівневу систему захистів та сигналізацій для безпечної роботисистем, і, відповідно, системи програмного забезпечення та візуалізації для забезпечення можливості моніторингу та налаштувань системи.
Але крім значного ускладнення системи керування тяговим асинхронним електроприводом він має значні переваги, порівняно зі старими системами постійного струму, які використовувалися в кар'єрних самоскидах ВАТ «БЕЛАЗ»:
- Відсутність колекторно-щіткового вузла, властивого системі , що значно зменшує витрати на експлуатацію.
- Крім того, тяговий електродвигун розташований так, що електрику необхідно буквально протискати до нього, що теж висуває особливі вимоги до обслуговуючого персоналу.
- При незадовільному стані колектора можуть знадобитися складніші ремонтні роботи– а це простий та збитки. У асинхронної машиниколектора просто нема.
- Працюючи на постійному струмі перемикання між тяговим і гальмівним режимом здійснювалося механічно – з допомогою контакторів. У системі з АТ перемикання виробляються силовими вентилями за допомогою алгоритмів управління ПЧ.
Вартість. За та проти
Вартість тягового асинхронного електроприводу досить висока, і це відлякує. Але крім витрат на придбання, монтаж та пусконалагодження існують витрати і на експлуатацію. За рахунок того, що щітково-колекторний вузол у АТ із КЗ ротором
відсутня, то значно знижуються витрати на експлуатацію. Адже основним слабким місцеммашин постійного струму є колекторний вузол, який необхідно періодично чистити, змінювати щітки, а іноді і сам колектор. Також асинхронники менше за габаритним розмірам, ніж ДПТ Перетворювачі частоти обладнані пристроями діагностики та сигналізації, що допомагає знаходити та усувати несправності. Також при виході з ладу якогось елемента достатньо замінити комірку або силовий модульпристрої, і він готовий до роботи.
НАМІ-0189Е показано на рис. 3.6.
Мал. 3.6. Схема електроприводу з перемиканням секцій батареї та регулюванням по збудженню
Тяговий двигун М живиться від двох блоків тягової батареї GB1 і GB2, які включаються до його ланцюга або паралельно, або послідовно за допомогою контакторів КБ. У якірному ланцюзі двигуна, крім того, знаходяться пускові резистори R1 і R2, контактором КШ, що шунтуються. Струм збудження двигуна регулюється тиристорним імпульсним перетворювачем, що містить основний тиристор V2 і комутуючий - V3. Реверс двигуна здійснюється контактором КР, що перемикає полярність напруги на обмотці збудження ВВ. Режими роботи електроприводу задаються спеціальним командоконтролером. Цей апарат, керований водієм, містить перемикачі режимів, а також індуктивний задатчик, положення якого визначає за допомогою блоку управління Б величину струму збудження. У свою чергу, струм збудження двигуна визначає величину струму якоря
(3.3)
а також динамічний момент на валу двигуна
У режимах роботи двигуна Мдин = 0 і з виразу (3.4) випливає, що струм збудження визначає частоту обертання згідно з формулою
(3.5)
де UП - напруга живлення ланцюга якоря двигуна; причому
№1 - коли КБ вимкнено
№2 - коли КБ увімкнено
За допомогою блоку керування БО негативними зворотними зв'язкамипо струму батареї та напрямку на обмотці збудження двигуна здійснюється стабілізація заданих значень струму збудження та струму батареї, а тим самим і режимів руху відповідно до виразів (3.4) та (3.5).
При торканні електромобіля блоки батареї з'єднані паралельно, включенням контактора починається пуск двигуна на першій реостатній ступені через резистор RI. Порушення двигуна встановлюється у своїй близьким до максимального. Подальше натискання на педаль ходу і вплив цим на командоконтроллер при розгоні викликає включення другого реостатного ступеня шляхом підключення паралельно резистори RI резистора #2 через тиристор VI. При зниженні пускового струму включається контактор КШ та закорочує пускові реостати. Тиристор VI при цьому повертається у відключений стан. Подальше управління здійснюється зміною струму збудження. При досягненні швидкості 30 км/год командо-контролер здійснюється перемикання блоків батареї на послідовне з'єднання і продовжується управління за допомогою зміни струму збудження.
Рекуперативне гальмування настає зі збільшенням струму збудження та зростання через це ЕРС двигуна. Через діод V починає протікати струм заряду батареї при послідовному з'єднанні блоків, так і при паралельному. Діапазон можливого генераторного рекуперативного гальмування Др залежить від використовуваного ослаблення потоку збудження двигуна і може бути визначений з наступної залежності.
