2017-09-10 Электрооборудование автомобиля

Электрооборудование автомобиля – совокупность трех типов устройств, приборов и систем. Первый тип используется для выработки электрической энергии, второй для ее передачи, третий для ее потребления. Главная задача – обеспечение оптимального функционирования основных систем автомобиля, комфортности и безопасности его эксплуатации.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Базовые характеристики электрооборудования – постоянное напряжение в электросети и схема электропроводки. На современных легковых автомобилях напряжение электрической сети составляет 12 В, но еще встречаются модели где напряжение составляет 6 В, на грузовых автомобилях это значение равняется 24 В. Схема проводки, как правило, однопроводная, второй провод заменяет «масса» (рама или кузов, к которым подключается отрицательная клемма аккумуляторной батареи).

Источники выработки электрической энергии

На современном автомобиле, в большинстве случаев, используется два основных источника питания:

• аккумулятор, он же аккумуляторная батарея и АКБ, необходим для запуска двигателя, обеспечения потребителей электроэнергией при выключенном моторе и дополнительного электроснабжения при пиковых нагрузках;
• генератор, вырабатывает электрический ток при работающем двигателе, нужен для обеспечения потребителей энергией и подзарядки аккумуляторной батареи, в ряде конструкций, например, при использовании системы старт-стоп, еще одной функцией является запуск двигателя, такое устройство называют стартер-генератор.

Генератор современного автомобиля, как правило, переменного тока с приводом от двигателя. Очень редко, но еще встречаются генераторы постоянного тока. Установленный аккумулятор также может отличаться по конструкции и рабочим параметрам.

ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Для передачи электроэнергии используется электропровод и вспомогательные устройства. Электропроводка устанавливается двух типов:

• провода низкого напряжения для соединения большинства потребителей в электрическую цепь;
• высоковольтные провода, основное направление использования – система зажигания двигателя.

Низковольтные и высоковольтные провода отличаются по конструкции, материалу изоляционного слоя, сечению, условиям использования, техническим и эксплуатационным параметрам, цветовой маркировкой.

К вспомогательным устройствам относятся реле, предохранители, коробки (коммутационные и распределительные), силовые блоки.

Реле различаются по:

• функциональному предназначению (стартера, стеклоочистителя, указателя поворотов и т.д.);
• конструкционным особенностям (с предохранителем, диодом, резистором, индикатором, ряд других);
• начальному состоянию контактов.

Предохранители это плавкие элементы, отличаются по типоразмеру, номинальной величине силы тока (используется цветовая индикация).

ПОТРЕБИТЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Потребителями электроэнергии в автомобиле являются различные устройства, включая разнообразные датчики. Условно всех потребителей можно разделить на основных и дополнительных. Основные потребители присутствуют в любом автомобиле, дополнительные – в зависимости от комплектации, класса автомобиля, конструкционных особенностей и его рыночного сегмента (бюджетный, средний, премиум).

К основным потребителям принадлежат такие системы как:

• запуска силового агрегата;
• зажигание;
• освещение.

Системы зажигания и запуска необходимы для пуска мотора большинства современных легковых автомобилей, освещение требуется при эксплуатации транспортного средства в темное время суток. Также обязательным потребителем является приборная панель. Она может быть цифровой или электронной, включать спидометр и другие приборы. Аналоговые, в том числе оптитронные панели устанавливаются все реже. Отметим, что спидометр, который является потребителем, может быть электронным, электромагнитным или индукционным.

Дополнительные потребители нужны для повышения комфортности, безопасности эксплуатации автомобиля, повышения его технических характеристик, ряда других целей.

СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ и ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ

На автомобилях, оборудованных двигателем внутреннего сгорания, системы запуска двигателя и зажигания являются основным потребителем. Без них запуск современного легкового автомобиля невозможен в принципе. Хотя машины с механикой можно завести «с толкача» если они не оборудованы системами активной и пассивной безопасности, на корню пресекающими такие вольности, а старые модели еще заводились и с ручки, но это уже экзотика.

Система запуска двигателя состоит из таких элементов как стартер , механизмы для управления запуском, провода. Стартер может быть с редуктором и без редуктора. Механизм управления запуском в классическом варианте контактный, то есть замок зажигания, в который вставляется ключ. На современных автомобилях используют и другие решения. Первое бесконтактное на основании автоматического блока управления, это запуск двигателя с кнопки. Второе электронное дистанционное с системой дистанционного управления, то есть мотор запускается с расстояния кнопкой на брелке.

Основные элементы системы зажигания:

свечи зажигания для образования искры;

высоковольтные провода с повышенной изоляцией для передачи электрического тока от катушки на свечи зажигания;

Высоковольтные провода выпускаются с резистором или распределенным сопротивлением, металлическим или неметаллическим сердечником, отличаются по материалу и структуре изоляционного слоя.

Свечи зажигания различаются по диаметру и длине резьбы, структуре, наличию или отсутствию помехоподавляющего резистора, конструкционным особенностям, калильному числу, межэлектродному зазору, материалу изготовления (все данные указываются в маркировке).

Катушка зажигания выбирается в зависимости от особенностей двигателя (количества цилиндров), может быть общей, индивидуальной, сдвоенной (двухвыводной), встречаются и другие типы. Например, если две двухвыводные катушки объединяются в один блок, то получается четырехвыводная катушка зажигания. Катушка зажигания – индуктивный накопитель, могут использоваться и емкостные накопители.

Устройство управления накопления электроэнергии отличается по принципу работы, чаще всего встречаются такие варианты как прерыватель, коммутатор транзисторного типа и наиболее современное решение – ЭБУ.

Устройство распределения энергии это механический распределитель (трамблер) или ЭБУ.

СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ

Освещение автомобиля делится на внутреннее и внешнее. Источником света являются лампы, они различаются по размерам, типу цоколя, рабочим характеристикам, конструкции, функциональному предназначению. На автомобилях могут использоваться такие виды ламп как классические накаливания, ксеноновые, галогеновые и светодиодные.

Основные элементы наружного освещения – фары передней оптики и фонари задней оптики , они присутствуют в конструкции любого автомобиля. Дополнительно могут устанавливаться:

• противотуманные фары;
• подвеска ручек, дверей других частей кузова;
• освещение номерного знака.

Внутреннее освещение – это освещение салона, багажника, бардачка, приборной панели, подкапотного пространства и ряда других мест внутри автомобиля при помощи специальных плафонов. Их количество, месторасположение, размеры определяются конструкцией отдельно взятой модели и марки автомобиля.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОТРЕБИТЕЛИ

Список дополнительных потребителей достаточно широкий, они могут присутствовать или отсутствовать в автомобиле. Выделим основные, которые встречаются наиболее часто.

Начнем с такого элемента как стеклоподъемники . Это устройства для подъема стекол передних, а в ряде случаев задних дверей при помощи электрического привода. Стеклоподъемники отличаются по механизму подъема (рычажный, тросовый, очень редко реечный) и по типу управления (электронное или непосредственное). Стеклоподъемники с электронным управлением оборудуются ЭБУ, входным и исполнительным устройством.

Второй важный дополнительный потребитель – системы безопасности автомобиля. Речь идет о таких элементах как датчики тормозной системы , антиблокировочной системы ABS, подушек безопасности и натяжителей ремней SRS, в ряде случаев электромеханический тормоз стояночной системы и другие.

Третий потребитель, который можно отнести уже по праву к основным – это электронная система управления мотором. Она отличается по конфигурации, функциональным возможностям, присутствует на всех современных моделях автомобилей. Ее основой, как правило, являются электронный блок управления и датчики.

Четвертый потребитель это дополнительные электродвигатели, они используются в различных системах, отметим такие как система охлаждения двигателя с электровентилятором, электростеклоподъемники, стеклоочистители, сервопривод сидений, существуют и другие конструкционные решения.

Пятый дополнительный потребитель – автомобильные датчики , в современном автомобиле их может быть несколько десятков и количество постоянно растет, недалеко то время, когда их количество будет исчисляться сотнями. Эти устройства отвечают за работоспособность систем. Отличаются они по функциональному предназначению, месту установки, конструкционным особенностям.

Это далеко не все электрооборудование современного автомобиля, перечень его огромен, а еще через переходники могут подключаться и бытовые приборы. Важно другое – вовремя проводить плановую диагностику и пользоваться услугами опытного автоэлектрика техцентра . Цель одна – вовремя выявлять и устранять неисправности для обеспечения работоспособности систем, отвечающих за безопасность, комфортность и эксплуатационные, технические характеристики, предотвращения аварийных ситуаций и поломок более сложных узлов.

С чего начать начинающему автоэлектрику. Курсы автоэлектрика

Ученик автоэлектрика и автоэлектрик — одни из самых востребованных профессий в автосервисах. Это подтверждается и количеством открытых вакансий работодателей: «автоэлектрики» и «автоэлектрики-диагносты» сегодня на первых местах в рейтингах по поиску специалистов.

Почему так востребован сегодня автоэлектрик?

Рост парка автомобилей идет непрерывно, автомобили становятся все сложнее и сложнее, а специалистов по обслуживанию автомобильной электрики, автоэлектроники и электрооборудования не хватает. Точнее их бы может и хватало, но грамотных автоэлектриков днем с огнем не найти. Поэтому иногда даже стали брать на работу учеников автоэлектриков с небольшим опытом работы.

Почему же после колледжа и вуза молодые специалисты не могут устроиться учеником автоэлектрика?

Современная автоэлектрика — уже совсем не та, что была лет 15-20 назад. Сегодня автоэлектрик — царь и Бог, который должен разбираться в сложных электронных системам автомобиля, уметь читать электросхемы, автоэлектрик должен уметь работать с документацией, знать язык. Автоэлектрик диагностирует электронные и электрические узлы автомобиля, датчики, компоненты электромеханических систем.

Автоэлекрик и ученик автоэлектрика — те, должности, вакансии, для кого важно постоянно развиваться и совершенствоваться.

Еще один довод в пользу того, что профессия автоэлектрика (ученика автоэлектрика) будет востребованной всегда — при любых условиях в стране автомобили будут требовать обслуживания и ремонта, особенно сложные электронные системы.

Сколько получают автоэлектрик и ученик автоэлектрика?

У дилеров зарплата автоэлектрика составляет примерно 15-20% от стоимости работ. Это в пределах 45 000 — 90 000 руб. В неофициальных СТО автоэлектрик получает до 40% от своего дохода, т.е. может быть и больше 100 000 рублей. Речь идет о квалифицированных автоэлектриках.

Ученик автоэлектрика получает обычно оклад на испытательном сроке порядка 25 000 — 30 000 рублей. Это также неплохие деньги с учетом того, что ученик автоэлектрика работает обычно в паре с опытным автоэлектриком и учится от него.

Еще одним из плюсов профессии автоэлектрика можно считать то, что грамотных специалистов на рынке еще долго не будет хватать и есть большие шансы обучиться и обойти своих «конкурентов». Например, на наших курсах.

Как стать учеником автоэлектрика и затем автоэлектриком?

Учеником автоэлектрика, разумеется, стать проще, чем сразу автоэлектриком», если у Вас нет опыта — на одной теории далеко не уедешь и все это понимают.

Сертификат известной компании, знание, что спросит директор на собеседовании и хорошие ответы ему — хороший запас прочности при трудоустройстве на должность ученика автоэлектрика. Особенно, если компания после курсов обучения сама Вас будет рекомендовать по своим связям.

Иногда учебные компании проводят практику в самих технических центрах (автосервисах) и есть реальный шанс показать свое старание и желание уже на учебных курсах. По нашему опыту, после курсов обучения автоэлектриков стабильно устраиваются на работу 9 из 10 слушателей. Конечно чаще всего учениками автоэлектриков.

Для того, чтобы стать автоэлектриком экстра класса, нужно учиться непрерывно и получать опыт на сложных случаях в работе. И сейчас вовсе не обязательно иметь университетский диплом для того, чтобы стать автоэлектриком или учеником автоэлектрика. Главное желание.

Приглашаем на собеседование, если у Вас есть опыт работы автоэлектриком, или

Электрика автомобиля

— это его управляемость, безопасность, контроль над функционированием всех основных систем, а также небольшие приятные мелочи, которые делают использование машины особенно комфортным. Именно электрику можно назвать «мозгом» в организме железного коня. Не секрет, что элементы, относящиеся к данной группе, как правило, выходят из строя чаще всего. Мелкие, досадные неисправности способны серьезно испортить впечатление от общения с автомобилем, и поэтому доверять ремонт электрических компонентов стоит только профессионалам, способным не просто устранить имеющиеся неисправности, но и предупредить возникновение новых неполадок.

Мы предлагаем вам все виды работ по электрике:

• Ремонт систем управления двигателем: системы подачи топлива; системы зажигания; системы контроля рабочей смеси и отработавших газов
• Диагностику и ремонт стартеров, генераторов, систем охлаждения двигателя, отопления, вентиляции и пр.
• Диагностику и ремонт элементов наружного освещения и световой сигнализации, а так же вспомогательного оборудования (контрольные приборы, внутри салонное освещение, люки, стеклоподъемники, подогревы сидений и т.д.)
• Ремонт электронных систем автомобиля
• Диагностика и установка блоков управления газоразрядных, ксеноновых фар
• Установка авто сигнализаций, любого дополнительного оборудования
• И многое другое.

Автоэлектрика для чайников

Большинство устройств в нашем авто работают с помощью особо слаженной сети «электронов-бегунов», отчего азы автоэлектрики следует знать всем автовладельцам, дабы небольшие неисправности не настигли внезапно. Следующая информация для начинающих пользователей.

Мы уже говорили о том, что в наше время машины напичканы системами электрического плана, которые так или иначе способствуют удобной работе авто. Все же ключевыми элементами являются генераторы электричества и аккумуляторы, которые подпитывают любую машину. Помимо них, нам интересны такие механизмы, отвечающие за первичный запуск и дальнейшее движение. В том числе: распределитель искр, блок управления (сам по себе бывает и механическим), катушка высокого вольтажа, машинные свечи, АБС и стартер.

Как получить профессию автоэлектрик?

Обучают этой специальности сегодня много вузов. Для этого можно пойти учиться в специальные технические учебные заведения, записаться на курсы автоэлектрика, после чего необходимо пройти стажировку в мастерской под присмотром опытного наставника.

Краткосрочные курсы дадут только начальные знания по автоэлектрике, но потом необходимо будет постоянно самостоятельно развиваться, чтобы повышать квалификацию. Для этого потребуется работать не менее полугода на предприятии или в частной мастерской, чтобы получить практические навыки.

Как научиться автоэлектрике

Итак, мы уже убедились в том, что автоэлектрика имеет ключевую позицию в транспортном средстве, поскольку большая часть конструкции принадлежит именно данной области. Соответственно, поломки могут быть частыми. Самая распространенная причина — некачественные контакты. Помимо этого, жгуты постоянно перетираются.

Могут быть неполадки датчиков, что не позволяет понять статус функционирования транспортного средства.

Негативно могут сказаться загрязнения и засоры — они испортят блоки монтажного типа, электроцепи и лампочки. В контактах могут встретиться непропаянные области. Стоит регулировать состояние датчиков, которые в ответе за грамотную работу ДВС. Неверные показания сулят выходом из строя двигателя. Чем сложнее «мозги», тем труднее починить их, так что лучше регулярно подвергать этот механизм диагностике.

Появление профессии автоэлектрик

С середины пятидесятых годов прошлого столетия появилась профессия автослесарь, и потом начали появляться узкие направления (ответвления):

• автоэлектрик;
• автомаляр;
• кузовщик и прочее.

Профессия сегодня востребована, и такие специалисты пользуются популярностью. Они должны хорошо разбираться в электрике автомобиля. Количество транспорта как персонального, так и производственного или социального постоянно увеличивается, а любой механизм, как известно, требует регулярного обслуживания.

Автоэлектрик может работать на СТО, в частных мастерских, а также на предприятиях. Главная задача данного специалиста — это выявление поломок в оборудовании автомобиля и оперативное их устранение.

Сегодня есть специальные аппараты для проведения диагностики, что значительно облегчает работу специалиста. Важным является знание конструктивных электронных автомобильных коммуникаций.

Основы автоэлектрики для начинающих

Базовое понимание электрики доступно всем, поэтому, ознакомившись с этой системой, всегда можно с легкостью понять некоторые дефекты и продлить службу определенных комплектующих. Например, заменить предохранители вполне возможно самому, воспользовавшись дубликатом аналогичного номинала. Самым частым недочетом является путаница с полюсами аккумулятора при установке, так что даже здесь надо быть очень внимательным. Для того чтобы генератор не «отдал концы» раньше своего срока, не стоит «прикуривать» машину в случае холодов.

Старайтесь выбирать качественные запчасти. Гарантирует хорошую работу как деталей по отдельности, так и всей конструкции целиком. Если вы приобрели провод тонкого типа и подключили к мощному усилку, есть все шансы, что провод расплавится и произойдет замыкание. При установке противотуманок всегда имейте про запас предохранители и реле.

Обязанности специалиста

В Википедии говорится, что инструкция для этого специалиста включает в себя такие обязанности:

• выявление поломок в электрооборудовании;
• введение новых параметров электронных систем;
• монтирование дополнительного оборудования;
• зарядка АКБ и другие.

Ему необходимо владеть знаниями по электронной части автомобилей любых производителей, независимо от их года выпуска. Также требуется уметь пользоваться современным оборудованием для диагностики, иметь стандартный слесарный набор инструментов, ну и конечно же соблюдать правила по технике безопасности.

Что должен знать автоэлектрик

Азы автоэлектрики для начинающих — дело сложное. Попробуйте воспользоваться специальным онлайн-сервисом для подбора мастерских под названием Uremont. Это удобная современная система, которая призвана помогать автовладельцу в комфортном поиске подходящих ремонтных услуг. Здесь вам предоставлены контакты и информация о самых продвинутых мастерских вашего города. Отзывы там оставляют реальные клиенты, поэтому вы всегда можете сориентироваться по чужому опыту.

В назначенном поле введите минимальную инфо по авто, опишите суть проблемы. Так вы подберете себе автоэлектрика, который поможет провести диагностику. Профессионал узнает причины неисправности, подскажет стоимость ремонта и предполагаемые сроки, которые необходимы для восстановления автомобиля.

На агрегаторе клиент всегда может ознакомиться с наиболее подробной информацией. Например, кто из электриков работает круглосуточно и готов провести ремонт в любое удобное время.

Квалификация

Чтобы начать карьеру автоэлектрика, достаточно получить среднее профессиональное образование в техникуме или колледже. Чтобы стать профессиональным диагностом, нужно пройти обучение в фирменном дилерском центре. Хорошие специалисты получаются из слесарей и механиков, которые уже знают о других особенностях устройства автомобиля. Высшую квалификацию присваивают тем, кто наработал достаточный опыт (не менее трёх лет) в области диагностики неисправностей. Существуют разные направления этой профессии — можно стать электриком, радиотехником или электромехаником. Такие специалисты способны справиться с самым сложным электрооборудованием, установленным на современных марках автомобилей.

Основы автоэлектрики, электрика для начинающих

Самообучение автоэлектрике — долгий процесс, доверьте его профессионалам. Мы заботимся о наших клиентах, и поэтому агрегатор не имеет берет комиссии. Финальный чек работ будет содержать сумму за оказанные ремонтные услуги. Портал представляет собой удобную базу данных на бесплатной для посетителей основе.

Людям, которые попали в непростую ситуацию, можно воспользоваться . Здесь клиент должен будет максимально точно изложить суть проблемы.

Чтобы предварительно понимать, сколько придется потратить для проведения ремонтных работ, воспользуйтесь онлайн-калькулятором на сайте. Введя данные в нужные поля, укажите предполагаемый объем работ, система посчитает и даст вам ответ. Пользуйтесь услугами нашего портала в поиске СТО с удобством и удовольствием.

Стандартная структура должностной инструкции автоэлектрика

Несмотря на то что должностную инструкцию каждая организация разрабатывает с учетом особенностей именно ее деятельности, основная структура документа остается неизменной и предусматривает несколько разделов:

1. Общие положения. Эта часть документа описывает основные условия трудовой деятельности автоэлектрика в организации. В частности, в этот раздел включается информация о требованиях, предъявляемых к претенденту на должность, о правилах его принятия в штат, увольнения и замещения. Кроме того, здесь же определяется место должности автоэлектрика в общей структуре предприятия, его непосредственный начальник и иные данные о должности.
2. Должностные права и обязанности работника. Это основной раздел документа, представленный перечнем трудовых обязанностей и прав сотрудника. При этом важно, чтобы и обязанности, и права работника были определены как можно более подробно. Такая тщательность упростит выполнение работником своих трудовых функций и облегчит его взаимоотношения с работодателем.
3. Ответственность работника. В этой части должностной инструкции определяются трудовые нарушения, за которые работник может быть наказан, и соответствующие виды наказания. Разрабатывая эту часть должностной инструкции, нужно помнить, что дисциплинарная и материальная ответственность сотрудника, установленная внутренними документами организации, не может быть строже, чем та, которую устанавливает трудовое и гражданское законодательство. В части же уголовной и административной ответственности не допускается отклонений от норм УК и КоАП соответственно ни в сторону ужесточения, ни в сторону смягчения.

Кроме указанного должностная инструкция должна содержать информацию:

• о дате утверждения и руководителе, утвердившем ее;
• должностных лицах, участвовавших в согласовании инструкции;
• дате ознакомления сотрудника с документом.

3–4 место

Piece of Mind PM 0511, КНР

Ориентировочная цена, руб. 1550

Заявленный ток, А 800

Длина, м 4

Китайский «Кусок разума» (так можно перевести с английского название этих проводов) разумом не блеснул. Следовало бы заявить ток в четыре раза меньший! Потому что 200 А — это максимум, на что изделие способно. Похвалить можно лишь морозостойкость проводов и низкую цену.

Двигатель

4.1 Газообмен в бензиновом двигателе

• 4 видео

4.2 Двигатель внутреннего сгорания

1. Моделируем процесс
2. Собираем ДВС
3. Виды ДВС
4. Кривошипно-шатунный механизм
5. Газораспределительный механизм
6. Система смазки
7. Система охлаждения
8. Система подачи воздуха
9. Система подачи топлива
10. Система зажигания
11. Угол опережения зажигания
12. Типы систем зажигания
13. Выхлопная система
14. Впускной распредвал установлен на 1 зуб позже
15. Выпускной распредвал установлен на два зуба раньше
16. Оба распредвала установлены на 1 зуб раньше
17. Подсос воздуха во впускном коллекторе

Моделируем процесс

Собираем ДВС

Виды ДВС

Кривошипно-шатунный механизм

4.3 Диагностика дизельных двигателей

1. О курсе
2. Сгорание дизельного топлива
3. Оборудование для диагностики Common Rail
4. Конструируем систему Common Rail
5. Логика работы системы управления
6. Магистраль подачи топлива
7. Регулятор давления топлива
8. Регулятор потока топлива
9. Управление давлением двумя регуляторами
10. Конструкции ТНВД разных производителей
11. Методика измерения давления в рейке
12. Анализируем значение давления в рейке
13. Топливные форсунки системы Common Rail
14. Повторение — мать учения
15. Учимся проверять топливные форсунки
16. Измеряем компресию за 1 минуту
17. Проверяем систему EGR
18. Диагностика свечей накаливания
19. Что нужно знать о сажевом фильтре
20. Изучаем турбонаддув
21. Знакомимся с системой Denso
22. Изучаем Газель с двигателем Cummins

Сгорание дизельного топлива

Оборудование для диагностики Common Rail

Конструируем систему Common Rail

Логика работы системы управления

Услуги автоэлектрика

Ремонт электрики в центре Гефест выполняется профессионально, для реализации услуг специалист использует профильное оборудование, а также правильно высчитывает нагрузку, комбинацию устройств, условия подключения приборов, датчиков, блоков и др. Услуги автоэлектрика в Гефест осуществляются профессионально, поэтому на выполненные работы клиентам выписывается официальная длительная гарантия от автосервиса. Наши электрики имеют достаточно большой опыт, знания, поэтому готовы предоставить полное техобслуживание, восстановление, ремонт и замену электрики, как на отечественных машинах, так и на иномарках, как на авто ранних годов выпуска, так и на самых новых моделях.

Ремонт автоэлектроники

Помимо физического ремонта электронных приборов машины, в автосервисе Гефест выполняется и программный ремонт. В данном ключе услуги автоэлектрика реализуются при помощи специальных компьютеров, программаторов и сопутствующих устройств. Ремонт автоэлектроники выполняется через подключение к машине профтехники путем переходников, а далее через настройку ПО, редактирование кодировок, выставление алгоритмов налаживается работа различных систем. Ремонт автоэлектроники – в своем большинстве представляет прошивку, привязку, перенастройку электронных блоков управления. Это ремонт ABS, BCM, BSI, DME, SRS, ЭБУ и других. Данные услуги автоэлектрика центра Гефест также выполняются на 100% грамотно, аккуратно, без следов взлома и ошибок в бортовом компьютере машины. На ремонт автоэлектроники мы даем длительную гарантию качества и предоставляем необходимую диагностику, консультацию водителей при необходимости. Узнайте подробнее о ремонте машин и услугах автоэлектрика из наших видео.

Автомобильное электрооборудование

Автомобильное электрооборудование, это совокупность устройств, вырабатывающих, передающих и потребляющих электроэнергию на автомобиле. Автомобильное электрооборудование представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных электротехнических и электронных систем, приборов и устройств, обеспечивающих функционирование двигателя, трансмиссии и ходовой части, безопасность движения, автоматизацию рабочих процессов автомобиля и комфортные условия для водителя и пассажиров.

Источники электрического тока в автомобиле

Электрооборудование автомобиля включает в себя генератор как преобразователь энергии, одну или несколько аккумуляторных батарей и устройства-электропотребители. Энергия акку­муляторной батареи подается на стартер, кото­рый затем запускает двигатель автомобиля. Во время работы автомобиля на систему зажигания, систему впрыска топлива, блоки управления, си­стемы обеспечения безопасности и комфорта, освещения и другое оборудование подается электрическое питание. Генератор подает не­обходимое электрическое питание на эти ком­поненты и заряжает аккумуляторную батарею.

Повышение требований к комфорту и безо­пасности приводит к значительному росту энер­гопотребления в бортовой сети. Кроме того, про­должающаяся тенденция к электрификации все большего числа компонентов (например, регули­ровка сидений, электрический стояночный тор­моз, электроусилитель рулевого управления). Номинальная мощность генераторов варьиру­ется от 1 кВт в субкомпактном классе до более 3 кВт в представительском классе. Это меньше, чем в общей сложности требуется потребите­лям. Другими словами, аккумуляторная батарея тоже должна подавать электрическое питание во время работы автомобиля. Все компоненты должны быть рассчитаны таким образом, чтобы баланс заряда аккумуляторной батареи был всегда положительным или хотя бы равным.

Функция автомобильного оборудования

Генератор подает электрический ток ( I_G , рис. «Схема электрической системы автомобиля» ) во время работы двигателя. Чтобы зарядить аккумуляторную батарею, генератор должен увеличить напряжение в бортовой сети выше на­пряжения батареи с разомкнутым контуром. Однако генератор способен сделать это лишь тогда, когда включенные потребители не по­требляют ток больше, чем генератор может создать. Если ток нагрузки оборудования I_v в бортовой сети автомобиля больше тока генератора I_G (напри­мер, на холостых оборотах), то аккумулятор­ная батарея будет разряжаться. Напряжение в бортовой сети падает до уровня напряжения бата­реи, откуда потребляется ток.

Максимальный ток генератора очень сильно зависит от оборотов и температуры генератора. На холостых оборотах генератор может давать лишь 55-65% номинальной мощности. Однако сразу после холодного пу­ска зимой генератор начиная со средних обо­ротов, способен подавать в бортовую сеть до 120% своей номинальной мощности. Когда двигатель горячий, моторный отсек нагрева­ется до 60—120 °С , в зависимости от окружаю­щей температуры и нагрузки на двигатель. Высокая температура в моторном отсеке уве­личивает сопротивление обмоток, что умень­шает максимальную мощность генератора.

Должно обязательно гарантироваться рав­новесие заряда батареи путем правильного подбора аккумуляторной батареи, генератора, стартера и другого электрооборудования, чтобы двигатель мог всегда запуститься и, при выключенном двигателе можно было в течение достаточно долгого времени включать различные электропотребители.

Схема и принцип работы бортовой сети напряжением 14В

Электрическую схему автомобиля можно представить, как взаимодействие преобразо­вателя энергии (генератора), аккумулятора энергии (аккумуляторной батареи) и потре­бителей (рис. «Схема электрической системы автомобиля» ).

Генератор приводится через клиновой ре­мень от коленчатого вала двигателя и пре­образует механическую энергию в электри­ческую. Регулятор генератора ограничивает выходную мощность таким образом, чтобы не превышалось заданное регулятором на­пряжение ( 14,0-14,5 В).

Когда ключ вынут из замка зажигания, напряжение подается лишь на несколько по­требителей (охранная сигнализация, радио­приемник, дополнительный отопитель и пр.). Вывод, через который запитываются эти по­требители, называется «вывод 30» (постоян­ный плюс).

Прочие потребители подключаются к «вы­воду 15 ». Когда ключ зажигания находится в положении «зажигание ВКЛ», напряжение батареи подается на этот контакт, и все по­требители подключаются к питанию.

Места размещения аккумуляторной батареи

В большинстве автомобилей аккумуляторная батарея размещается в моторном отсеке. Однако большая аккумуляторная батарея (например, на 100 А-ч) занимает много ме­ста и иногда, когда свободное пространство в моторном отсеке ограничено, ее не удается туда установить. Еще одним аргументом про­тив установки аккумуляторной батареи в мо­торном отсеке является потенциально очень высокая окружающая температура. В каче­стве альтернативы аккумуляторную батарею можно устанавливать в багажном отделении или в салоне (например, под сиденьем перед­него пассажира).

Влияние места установки аккумуляторной батареи на зарядное напряжение

Расстояние между аккумуляторной батареей, установленной в моторном отсеке, и генерато­ром короче, чем, когда аккумуляторная батарея устанавливается в багажном отделении. Это сказывается на повышенном сопротивлении проводов и непосредственно влияет на падение напряжения в них. Падение напряжения можно минимизировать посредством соответствую­щих сечений проводов и хорошего контакта с небольшим сопротивлением контактов, даже по истечении длительного времени.

На рис. а, «Места размещения аккумуляторной батареи» показаны условия для установки в моторном отсеке. Для аккумуляторной батареи, установленной в багажном отделении, требу­ются более длинные провода с дополнительным сопротивлением R_L2 (рис. b, «Места размещения аккумуляторной батареи»). Из-за большего падения напряжения зарядное напряжение аккумуляторной батареи, установленной в багажном отделении будет меньше. Дополни­тельную разность напряжения, вызванную ве­личиной R_L2 , можно сбалансировать путем уве­личения номинального напряжения генератора. Это увеличивает мощность генератора.

Влияние места установки аккумуляторной батареи на возможность запуска двигателя

Возможность запуска зависит от напряжения, подаваемого на стартер. Чем выше это на­пряжение, тем выше обороты стартера при запуске. Из-за высокого пускового тока сопро­тивление проводов ключевым образом влияет на это напряжение. В случае, когда аккумуля­торная батарея устанавливается в багажном от­делении, провода между батареей и стартером оказываются длиннее, чем, когда она устанав­ливается в моторном отсеке; соответственно, сопротивление и падение напряжения выше. Запуск улучшается, когда аккумуляторная бата­рея устанавливается в моторном отсеке и когда провода между ней и стартером короткие.

Влияние окружающей температуры

Высокая температура в моторном отсеке может вызвать температурно-зависимые изменения в аккумуляторной батарее (например, газо­образование), что отрицательно сказывается на сроке службы батареи. Высокую температуру батареи можно уменьшить экранированием.

При низкой окружающей температуре аккумуляторной батарее, установленной в багажнике, требуется больше времени для достижения рабочей температуры. При слишком низкой температуре аккумуляторной батареи она плохо заряжается. Это, в свою очередь, приводит к нарушению зарядного баланса и низкому заряду, что ускоряет процесс старения батареи (происходит сульфатация).

Влияние места установки аккумуляторной батареи на стабильность напряжения

Поскольку в батарее может аккумулироваться только постоянный ток, вырабатываемый ге­нератором переменный ток необходимо вы­прямить. Эта операция выполняется диодным выпрямителем, встроенным в генератор. Вы­прямление переменного тока создает пульси­рующее напряжение постоянного тока. Кроме того, переключение диодов — когда ток комму­тируется с одного диода на следующий — соз­дает высокочастотные колебания напряжения, которые сглаживаются, насколько это воз­можно, помехоподавляющим конденсатором.

Скачки или пульсации напряжения могут нарушить работу или даже вызвать повреж­дение электронных потребителей (например, ЭБУ). Аккумуляторная батарея может ис­пользовать свою большую емкость для сгла­живания колебаний напряжения. Однако из-за сопротивления проводов R_L между ге­нератором и батареей они не полностью по­давляются в генераторе. Когда потребители подключаются со стороны батареи (рис. а, «Варианты подключения потребителей автомобиля» ) или после батареи (например, R_V1 и R_V2 на рис. а, «Места размещения аккумуляторной батареи» ), на них подается хорошо сглажен­ное напряжение бортовой сети. Когда по­требители подключаются со стороны генератора, т.е. непосредственно к генератору (рис. b, «Варианты подключения потребителей автомобиля» ), имеют место более сильные пульсации и скачки напряжения.

Таким образом, электропотребители, ха­рактеризуемые высоким потреблением тока и относительно нечувствительные к перена­пряжению, должны подсоединяться со сто­роны генератора, а нагрузка, чувствительная к напряжению с низкими токами потребле­ния, должна подсоединяться со стороны ак­кумуляторной батареи.

Выходная мощность потребителей электроэнергии

Классификация электропотребителей автомобиля

Электропотребители имеют разную длитель­ность включения. Различают:

• Постоянные нагрузки, включенные всегда (электрический топливный насос, блок управления двигателем);
• Длительные нагрузки, включаемые по не­обходимости и остающиеся включенными в течение длительного времени (фары ближнего света, радиоприемник, вентиля­тор радиатора);
• Кратковременные нагрузки, включаемые лишь на короткое время (указатели пово­ротов, стоп-сигналы, электрорегулировка сидений, электростеклоподъемники).

Требования к электрической нагрузке, зависящие от времени работы

Потребности в электрической энергии не яв­ляются постоянными. Первые минуты после запуска двигателя обычно характеризуются большой потребляемой мощностью (обогрев заднего стекла, сидений, зеркал), после чего происходит резкое падение потребляемой мощности.

Эти потребители выключаются через не­сколько минут. Здесь требования к электри­ческой нагрузке главным образом определя­ются постоянной и длительной нагрузкой.

Безнагрузочные потребители

Различным ЭБУ и потребителям требуется питание даже тогда, когда автомобиль стоит на стоянке. Безнагрузочный ток составляется из общего тока этих включенных потребите­лей. Большинство этих потребителей выклю­чаются вскоре после выключения двигателя (например, освещение салона). Некоторые же всегда остаются включенными (например, система охранной сигнализации).

Безнагрузочный ток должен подаваться аккумуляторной батареей. Максимальное значение безнагрузочного тока определяется автопроизводителями. Расчет параметров ак­кумуляторной батареи помимо всего прочего, базируется и на этом значении. Типичная величина безнагрузочного тока в легковом автомобиле составляет 3-10 мА .

Выходная мощность генератора

Важными компонентами генератора явля­ются статор (рис. «Взаимодействие генератора, регулятора генератор и аккумуляторной батареи» ) и ротор, приводимый через клиновой ремень от коленчатого вала. При протекании тока возбуждения через ка­тушку ротора образуется магнитное поле и в трех обмотках статора создается наведен­ное напряжение переменного тока. Ток воз­буждения отбирается из генерируемого тока (самовозбуждение). Наведенное напряжение зависит от скорости вращения ротора и тока возбуждения. Напряжение переменного тока выпрямляется диодами.

Поскольку наводимое в генераторе напряже­ние зависит от оборотов вращения ротора и, соответственно, от оборотов двигателя, то на низких оборотах напряжение будет неболь­шим. На холостых оборотах двигателя n_L ге­нератор может вырабатывать лишь часть но­минального тока, если он имеет традиционное соотношение оборотов в диапазоне от 1:2,5 до 1:3 (отношение оборотов коленчатого вала к оборотам ротора генератора) (рис. «Выходной ток генератора в зависимости от оборотов ротора генератора» ). Номи­нальный ток достигается при полной нагрузке при оборотах ротора в 6000 мин -1 . Для до­стижения номинальной мощности генератора средняя скорость вращения ротора во время эксплуатации автомобиля должна быть зна­чительно выше. Особенно критичны циклы работы генератора при длительной работой двигателя на холостом ходу, так как выдавае­мая генератором мощность настолько мала, что аккумуляторная батарея при высоком энергопотреблении разряжается.

Если напряжение генератора выше, чем напряжение батареи, то по ней будет проте­кать зарядный ток, заряжая ее. Напряжение ограничивается регулятором генератора, с тем чтобы в бортовой сети поддерживалось напряжение около 14 В.

Выработка генератором электроэнергии также влияет на расход топлива. Увеличение расхода электроэнергии на каждые 100 Вт составляет около 0,17 л на 100 км , в зависимости от эффектив­ности генератора и двигателя.

Регулирование напряжения в бортовой сети

Создание магнитного поля при запуске двигателя

Магнитное поле необходимо в роторе для наведе­ния напряжения в обмотках статора. После запуска самовозбуждение невозможно на малых оборо­тах. Поэтому первое возбуждение генератора по­сле запуска выполняет аккумуляторная батарея.

Крутящий момент генератора, работающего под нагрузкой, будет препятствовать запуску и стабилизации холостого хода двигателя. Поэ­тому современные регуляторы уменьшают ток возбуждения при запуске (управляемое пред­варительное возбуждение). Генерирование тока откладывается до тех пор, пока двигатель не наберет нужные обороты (запуск по измене­нию нагрузки, LRS). До этого момента потреби­тели запитываются от аккумуляторной батареи.

Регулирование напряжения во время работы двигателя

Регулятор корректирует поле возбуждения по­средством тока с широтно-импульсной модуля­цией ( ШИМ) в обмотке ротора таким образом, что напряжение на плюсовой клемме аккумуля­торной батареи (В+) соответствует заданному. Частота сигнала ШИМ составляет 40-200 Гц; коэффициент заполнения периода импульса зависит от потребляемой мощности. При изме­нении нагрузки изменяется напряжение в бор­товой сети, при этом регулятор корректирует поле возбуждения путем адаптирования сиг­нала ШИМ в целях компенсации напряжения.

Соединение обмотки возбуждения назы­вают динамо-полем (DF). Регулятор генера­тора выдает сигнал ШИМ по сигналу DFM для сообщения другим ЭБУ об использовании мощности генератора.

Для регулировки регулятору требуется напря­жение аккумуляторной батареи. Это значение он получает через плюсовую клемму В+ . В случае длинных проводов и больших токов в этих прово­дах падение напряжения между аккумуляторной батареей и регулятором может быть настолько большим, что уменьшится выработка генерато­ром электроэнергии и аккумуляторная батарея будет недостаточно заряжаться. Этой проблемы можно избежать с помощью S-контакта, подаю­щего на регулятор напряжение аккумуляторной батареи по проводу, отдельно подключаемому к плюсовой клемме аккумуляторной батареи. Подключение регулятора к шине (например, шине LIN) позволяет системе изменять за­данное значение, на которое нужно отрегули­ровать напряжение. Это делает возможными такие функции, как, например, рекуперация.

Функция движения в зависимости от на­грузки осуществляет линейное изменение напряжения генератора до заданного значе­ния во время движения после подключения большой нагрузки и связанного с этим рез­кого падения напряжения генератора. Эта функция предотвращает резкую нагрузку двигателя из-за генератора.

Индикатор заряда АКБ

Индикатором заряда управляет регулятор генератора. Индикатор загорается при вклю­чении зажигания и гаснет, когда генератор подает ток. Регулятор активирует индикатор заряда, как только обнаруживает неисправ­ность (например, у генератора — из-за обрыва клинового ремня, обрыва или короткого за­мыкания цепи возбуждения, обрыва про­вода между генератором и аккумуляторной батареей).

Зарядка аккумуляторной батареи автомобиля

Из-за происходящих в аккумуляторной ба­тарее химических процессов идеальное за­рядное напряжение должно быть больше при низких температурах и меньше при высоких. Напряжение «закипания» — максимально до­пустимое зарядное напряжение, при котором в аккумуляторной батарее не появляется газ. Регулятор генератора ограничивает напряже­ние, если ток генератора I_G больше суммар­ного потребляемого тока I_v и зависимого от температуры максимально допустимого за­рядного тока I_в.

Регуляторы обычно монтируются на ге­нератор. При наличии значительных откло­нений между температурами регулятора напряжения и электролитом в аккумуляторной батарее лучше наблюдать температуру регу­лятора напряжения прямо на аккумуляторной батарее.

Расположение генератора, аккумулятор­ной батареи и потребителей влияет на паде­ние напряжения в зарядном проводе и, соот­ветственно, на зарядное напряжение. Суммарный ток I_G = I_v + I_в протекает через зарядный провод, если все электрооборудо­вание подключено к аккумуляторной батарее. Зарядное напряжение является более низким из-за высокого падения напряжения. Если все потребители электрической энергии под­соединены со стороны генератора, то паде­ние напряжения — ниже, а зарядное напряже­ние выше. Регулятор может учитывать падение напряжения путем измерения фактического напряжения прямо на аккумуля­торной батарее.

Схемы бортовой сети автомобиля

Бортовая сеть с одной аккумуляторной батареей

На рис. «Схема электрической системы автомобиля» изображена схема бортовой сети с одной аккумуляторной батареей, главным образом применяющейся на легковых авто­мобилях. Работая как аккумулятор энергии, батарея подает ток для запуска двигателя и обеспечивает питание потребителей при от­сутствии выработки энергии генератором (когда двигатель выключен) или недостаточ­ной мощности генератора (работа двигателя на холостых оборотах). Это на сегодняшний день самая распространенная концепция, так как является наиболее экономически эффек­тивной для автомобилей.

В конструкции автомобильной акку­муляторной батареи для бортовой сети с одной аккумуляторной батареей, запиты­вающей и стартер, и другие потребители, необходимо найти компромисс между различными требованиями. Вовремя за­пуска двигателя аккумуляторная батарея подвергается большим токовым нагрузкам ( 300-500 А ). Соответствующее падение на­пряжения отрицательно сказывается на ра­боте определенного электрооборудования (например, происходит сброс напряжения на блоках с микроконтроллерами) и должно быть как можно меньшим.

При обычной же эксплуатации автомобиля протекают лишь относительно малые токи. Емкость аккумуляторной батареи — важней­ший фактор в обеспечении надежного элек­тропитания. И мощность, и емкость нельзя улучшить одновременно.

Схема с двумя аккумуляторными батареями

В бортовых сетях с двумя аккумуляторными батареями — пусковой и универсальной — функции запуска двигателя и электропитания потребителей разделены блоком управления бортовой сети (рис. «Схема с двумя аккумуляторными батареями» ) для предотвращения падений напряжения при запуске и гаранти­рования надежного запуска в мороз даже при низком уровне заряда универсальной аккуму­ляторной батареи.

Пусковая аккумуляторная батарея

Пусковая аккумуляторная батарея должна от­давать значительный ток в течение ограни­ченного времени (при запуске двигателя). Поэтому она рассчитывается на высокую плот­ность мощности (большая мощность при ма­лом весе). Компактные размеры аккумуля­торной батареи позволяют устанавливать ее в непосредственной близости от стартера с ко­роткими соединительными проводами (малое падение напряжения в проводе). Ем­кость уменьшается.

Универсальная аккумуляторная батарея

Универсальная аккумуляторная батарея лишь запиты­вает бортовую сеть (кроме стартера). Она по­дает ток на потребителей (например, около 20 А на систему управления двигателем). Она рассчитана на очень большие циклические колебания, т.е. может отдавать и запасать существенные объемы энергии. Расчет пара­метров аккумуляторной батареи базируется в основном на резервах емкости, необходимых для потребителей, работающих при выклю­ченном двигателе (например, приемник дистанционного управления центрального замка, охранная сигнализация), и минимально до­пустимом уровне заряда.

Блок управления электропитанием

Блок управления электропитанием в бортовой сети с двумя аккумуляторными батареями отде­ляет пусковую аккумуляторную батарею и стартер от остальной бортовой сети, при условии, что она получает достаточное питание от универсальной аккумуляторной батареи. Поэтому он предотвра­щает падение напряжения при запуске двигателя, влияющее на работу автомобильной бортовой сети. Когда автомобиль стоит на стоянке, это предотвращает разряд пусковой аккумуляторной батареи электрооборудованием, потребляющим ток во включенном состоянии, и устройствами, находящимися в режиме ожидания.

При отделении пусковой аккумуляторной ба­тареи от остальной электрической системы тео­ретически не существует пределов напряжения пусковой аккумуляторной батареи. Следова­тельно, напряжение заряда можно оптимально адаптировать к универсальной аккумуляторной батарее с помощью преобразователя DC/DC в целях минимизации времени зарядки.

Если в универсальной аккумуляторной ба­тарее не окажется заряда, то блок управления может временно соединить обе системы. Это означает, что бортовая сеть автомобиля может использовать полностью заряженную пусковую аккумуляторную батарею. В другой возможной конфигурации блок управления запуском может подключать потребители, имеющие отношение к запуску двигателя, к той аккумуляторной ба­тарее, которая полностью заряжена.

Параметры бортовой сети автомобиля

Состояние заряда АКБ

Состояние заряда (SOC) аккумуляторной ба­тареи — один из наиболее важных параметров в электрической системе автомобиля. Его можно определить, как отношение объема имеющегося в аккумуляторной батарее за­ряда (текущего состояния заряда) к макси­мальному объему заряда, которое может ак­кумулировать новая аккумуляторная батарея.

SOC = Q_act / Q_max

Значение Q_max получается при разрядке полностью заряженной аккумуляторной ба­тареи с разрядным током I₂₀ — соответствует одной двадцатой от номинальной емкости в амперах (5 А для аккумуляторной батареи ем­костью 100 А⋅ч) — до достижения уровня на­пряжения 10,5 В. Величина заряда, потерян­ного во время разрядки, соответствует Q_max.

Поскольку таким образом значение Q_max можно получить только одним измерением, его можно также часто определить по номинальной емкости аккумуляторной батареи, указываемой на этикетке, где: Q_max = K₂₀ (номинал).

Накопленный заряд Q_act получается из разно­сти между Q_max и количеством заряда, потрачен­ного при разряде полностью заряженной акку­муляторной батареи. Таким образом, состояние заряда АКБ можно просто определить через Q_act .

Состояние заряда аккумуляторной батареи непосредственно связано с плотностью элек­тролита, где установившееся напряжение ак­кумуляторной батареи пропорционально плотности электролита. Окончательное на­пряжение, получаемое после зарядки или разрядки аккумуляторной батареи, называ­ется установившимся напряжением. Процесс достижения установившегося напряжения, из-за медленной диффузии и поляризации в АКБ, может занимать несколько дней. Установившееся напряжение измеряется на клем­мах аккумуляторной батареи.

Состояние заряда можно определить по формуле:

SOC = (Q_current— Q_min)/(Q_max -Q_min),

Q_current — текущее установившееся напряжение;

Q_max -установившееся напряжение полностью заряженной аккумуля­торной батареи (SOC = 100%);

Q_min -установившееся напряжение аккумуляторной батареи при SOC = 0%. Поскольку зави­симость установившегося напряжения от состояния заряда нелинейна при низком заряде (меньше 20%), то здесь нужно использовать значение, линейно экстраполированное к SOC = 0% .

Таким образом, можно определить состояние заряда по измеренному установившемуся на­пряжению.

Состояние неисправности аккумуляторной батареи

Аккумуляторные батареи подвержены ста­рению. Различные эффекты старения вызы­вают потерю способности накапливать номи­нальный заряд и потерю емкости. Еще один эффект имеет место, когда аккумуляторные батареи разряжаются большими токами, воз­никают потери напряжения из-за высокого внутреннего сопротивления по сравнению с новыми аккумуляторными батареями. Этот феномен выражается состоянием исправно­сти аккумуляторной батареи (SOH).

Для оценки аккумуляторной батареи ее работа выражается определенной характери­стикой электрического тока, которая может соответствовать, например, запуску двига­теля. Новая аккумуляторная батарея подвер­гается нагрузке при идентичных условиях (температура, разрядный ток). Эта аккумуля­торная батарея может использоваться для определения значения SOH. Через опреде­ленное время t_o напряжение АКБ падает до значения U_new (рис. «Определение значения SOH» ). Значение напряжения у более старой аккумуляторной батареи через время t₀ составит U_min ⋅ U₁ — это не более чем допустимое напряжение. SOH определяется по формуле:

SOC = (U_min — U₁)/(U_new — U₁).

У новой аккумуляторной батареи SOH = 1. При SOH = 0 аккумуляторная батарея едва до­стигает порогового значения U₁. При SOH < О аккумуляторная батарея непригодна для ис­пользования.

Состояние функционирования АКБ

Во время работы значение SOH само по себе не может указывать на то, что аккумулятор­ная батарея все еще в состоянии выполнять свои функции. Причина в том, что SOC, SOH и температура могут компенсировать друг друга. Маленькое значение SOC допустимо для новой аккумуляторной батареи с боль­шим SOH, в то время как маленькое SOH у старой аккумуляторной батареи может быть скомпенсировано высоким уровнем заряда (SOC).

Способность аккумуляторной батареи вы­полнять требуемые функции в своем теку­щем состоянии (т.е. текущем состоянии SOC, SOH и температуры) описывается состоянием функционирования (SOF). Этот параметр со­четает значения SOC и SOH и температуру. SOF определяется аналогично SOH. Параме­тры SOC, SOH и температура служат для про­гнозирования способности аккумуляторной батареи выполнять свои функции в текущем состоянии. С другой стороны, SOH лишь применяется к определенным значениям SOC и температуры и поэтому является количе­ственным параметром, характеризующим аккумуляторную батарею.

SOF = (U_min — U₁)/ (U_new— U₁).

Это значение SOF применяется к текущим значениям SOC, SOH и температуры.

На рис. «Качественные зависимости значения SOF» показана качественная зависи­мость SOF от SOC и SOH при данной темпе­ратуре. Значение SOC, изменяющееся при разряде с 1 до 0 отображается на оси х. Fla оси у показано значение SOFI, которое у но­вой аккумуляторной батареи равно 1 . На этой схеме видно, что в определенных пределах старение аккумуляторной батареи (малень­кое SOH) может компенсироваться более высоким SOC.

Использование мощности генератора

Ток, протекающий по обмотке возбужде­ния в генераторе, определяет напряжение, наводимое в обмотках статора. Регулятор генератора устанавливает необходимый ток возбуждения на основе коэффициента за­полнения периода импульса (ШИМ-сигнала). Вывод обмотки возбуждения ( DF) — это кон­такт, через который подается ток возбуж­дения. Коэффициент заполнения периода импульса ШИМ-сигнала показывает исполь­зование мощности генератора, т.е. наличие у него резервов для запитывания дополни­тельно подключаемых нагрузок.

Регулятор генератора дополнительно выводит этот сигнал в виде сигнала DFM (контроля обмотки возбуждения динамо). Регуляторы с шинным интерфейсом приме­няют этот коэффициент заполнения периода импульса к шине. Ток возбуждения также вы­водится в амперах. Различные ЭБУ анализи­руют сигнал DFM , чтобы, например, выклю­чить обогрев сидений или лобового стекла, когда мощность генератора используется очень интенсивно.

Управление электроэнергией автомобиля

Снижение расхода топлива автомобиля

Одной из главных целей автопроизводителей является сокращение расхода топлива и вы­бросов парниковых газов, в частности СO₂. Это достигается путем оптимизации потоков энергии в автомобилях. Оптимизация в себя вклю­чает:

• Избегание потерь на холостых оборотах с помощью функции «Старт-Cтоп» (автома­тическое выключение и запуск двигателя, например, на светофоре);
• Повышение эффективности выработки электроэнергии путем оптимизации ге­нератора и интеллектуальной активации генератора (рекуперации);
• Аксессуары с электроприводом для упроще­ния активации путем изолирования от ДВС.

Потребляемая мощность

Дополнительные функции, обеспечивающие комфорт, и аксессуары с электроприводом по­вышают энергопотребление; одновременно снижается диапазон скоростей для выработки электроэнергии (например, из-за эксплуата­ции в режиме «пуск-стоп»). Новые обеспечи­вающие комфорт функции и функции безо­пасности (например, электроусилитель руля, электрический насос охлаждающей жидкости, дополнительный отопитель, электрический климат-контроль в автомобилях с функцией «Старт-Стоп») требуют дополнительную элек­трическую мощность, в таком количестве, что имеет смысл интеграция системы управления электроэнергией ( ЕЕМ ).

Задача системы управления электроэнергией

Система управления электроэнергией управ­ляет потоками энергии и в то же время обе­спечивает электропитание для сохранения возможности запуска двигателя и уменьше­ния количества поломок из-за разрядившейся аккумуляторной батареи. Система управления электроэнергией также стабилизирует на­пряжение и оптимизирует готовность систем комфорта — даже когда двигатель выключен. Этого можно достичь путем обеспечения по­ложительного или хотя бы равного зарядного баланса во время эксплуатации автомобиля и путем контроля потребляемой мощности, когда двигатель выключен. Кроме того, пи­ковые нагрузки можно уменьшить путем скоординированного включения электропо­требителей. Координацию выполняет система управления электроэнергией (рис. «Управление электроэнергией автомобиля (ЕЕМ)» ).

Иногда принимаемые меры конфликтуют между собой. Например, выключение функ­ций комфорта приводит к потере комфорта, а функции «Старт-Стоп» — к увеличению рас­хода топлива. Разные автопроизводители предпочитают разные меры, и возможные меры для сохранения зарядного баланса со­ответственно становятся приоритетом.

Управление нагрузкой в безнагрузочном режиме (управление током без нагрузки)

Датчик аккумуляторной батареи регулярно контролирует состояние аккумуляторной бата­реи и, соответственно, возможность запуска двигателя. С помощью точного распознавания состояния аккумуляторной батареи можно оптимизировать готовность потребителей по­средством управления с током без нагрузки, т.е. максимизировать время работы функций комфорта. В случае временной невозможно­сти запуска двигателя система управления электроэнергией может, например, отправить сообщение на дисплей. Кроме того, при угрозе невозможности запуска двигателя система управления электроэнергией уменьшает энергопотребление (например, путем уменьшения потребляемой мощности вентилятора конди­ционера) вплоть до выключения отдельных потребителей, чтобы как можно дольше со­хранить возможность запуска двигателя. При­меры таких потребителей — дополнительный отопитель, информационно-развлекательная система, система навигации, радиоприемник и телефон.

Управление энергией во время работы двигателя

Функция системы управления энергией при работающем генераторе, в дополнение к управлению нагрузкой, в принципе представ­ляет собой управление генератором, включая функцию рекуперации и интерфейс системы управления энергией с другими системами — например, системой управления двигателем.

Включение потребителей автомобиля

Система управления нагрузкой координирует включение и выключение потребителей с це­лью уменьшения пиков мощности. Система управления нагрузкой также участвует в управлении высокоэффективными системами отопления (обогрев ветрового стекла и вспо­могательный отопитель на резисторах с поло­жительным температурным коэффициентом)

При эксплуатации автомобиля обеспече­ние возможности запуска двигателя также является главной функцией системы управления энергией. При критических состояниях аккумуляторной батареи система управления нагрузкой уменьшает потребляемую электри­ческую мощность, чтобы как можно быстрей подзарядить аккумуляторную батарею. Обе­спечивающие комфорт потребители резерву­арного типа (системы отопления) переключа­ются приоритетно, так как интеллектуальное включение можно использовать для как можно более длительной задержки ощутимых откло­нений от номинальных характеристик.

Существуют пределы отключения функ­ций комфорта в том плане, что оно будет допускаться пользователем только в ред­ких исключительных ситуациях. Поэтому электрическая система автомобиля должна настраиваться таким образом, чтобы такие ситуации возникали редко. Заметные послед­ствия должны сигнализироваться пользова­телю, чтобы он мог определить отклонение характеристик от нормы.

Увеличение выходной мощности генератора

В качестве альтернативы или дополнения к уменьшению потребляемой мощности можно за счет увеличения оборотов двигателя увеличить выработку электроэнергии генератором (напри­мер, повышение холостых оборотов или деакти­вация выключения двигателя в режиме «Старт-Стоп»), например, чтобы увеличить холостые обороты, система управления электроэнергией по шине передачи данных отправляет запрос системе управления двигателем. Эти меры непосредственно влияют на расход топлива и акустику, и поэтому должны оптимально адап­тироваться к конкретному автомобилю.

В процессе рекуперации кинетическая энергия автомобиля как минимум частично преобразу­ется в электрическую и накапливается в аккумуляторной батарее. Для этого требуется генератор, управляемый через интерфейс для ввода нуж­ного рабочего напряжения, и датчик для опреде­ления состояния аккумуляторной батареи. Саму функцию можно условно разделить на электро­нику двигателя, интерфейс или компьютер.

Во время движения накатом напряжение увеличивается, чтобы генератор более ин­тенсивно заряжал аккумуляторную батарею. В этот момент электроэнергия вырабатыва­ется без расхода топлива. В ситуациях с пло­хой эффективностью выработки электроэ­нергии напряжение генератора уменьшается, и аккумуляторная батарея снова медленно разряжается, чтобы минимизировать расход топлива на выработку электроэнергии.

Полностью заряженная аккумуляторная ба­тарея не может накапливать заряд. По этой при­чине рекуперация возможна лишь с частично заряженной аккумуляторной батареей (частич­ное состояние заряда, PSOC). Это отступление от традиционной стратегии зарядки, цель кото­рой — достижение как можно более полного заряда аккумуляторной батареи. Минимальное состояние аккумуляторной батареи, необходи­мое для запуска двигателя ни при каких обстоя­тельствах не должно быть хуже, т.е. текущее состояние аккумуляторной батареи должно быть известно системе управления энергией.

Рекуперация приводит к росту циклических колебаний заряда аккумуляторной батареи, влияние которых на старение аккумулятор­ной батареи должно проверяться в каждом конкретном случае. Поэтому рекомендуется использование аккумуляторной батареи с по­глощающим стеклянным матом (AGM) для повышения проходной мощности (проход­ная мощность в А⋅ч в течении срока службы, проходная мощность, критичная для срока службы, умножается на коэффициент 3 ).

Алгоритм рекуперации должен учитывать влияние изменений напряжения на потреби­телей, поскольку они могут быть значительны (например, изменение скорости вентилятора кондиционера или световых вспышек).

Рекуперация обеспечивает экономию то­плива в пределах 1-4% , в зависимости от цикла и конфигурации функции.

Распознавание состояния аккумуляторной батареи и управление аккумуляторной батареей

Ключевым элементом в управлении элек­троэнергией является система распозна­вания состояния аккумуляторной батареи ( BSR ), надежно вычисляющая возможности аккумуляторной батареи. В алгоритмах рас­познавания состояния аккумуляторной бата­реи в качестве вводных переменных обычно используются измеренные ток, напряжение и температура аккумуляторной батареи. На основе этих переменных определяются заряд (SOC), состояние функционирования (SOF) и физическое состояние (SOH) аккумулятор­ной батареи и передаются в качестве вводных переменных системе управления энергией (рис. «Взаимодействие датчика аккумуляторной батареи, системы определения состояния аккумуляторной батареи и системы управления электроэнергией автомобиля» ).

Для измерения параметров аккумуляторной батареи используется датчик, напрямую из­меряющий ток и напряжение аккумуляторной батареи. Температура аккумуляторной бата­реи определяется посредством измерения температуры рядом с батареей, так как прямое измерение температуры электролита требует вмешательства в батарею, что в данном случае невозможно.

Пример:

Примером распознавания состояния аккуму­ляторной батареи может служить определе­ние возможности запуска двигателя по значению SOF. Значение SOF позволяет прогнозировать поведение аккумуляторной батареи, отдающей пусковой ток. Другими словами, система распознавания состояния аккумуляторной батареи определяет падение напряжения для данной характеристики пу­скового тока (рис. «Прогнозирование падения напряжения для данного профиля электрического тока» ). Поскольку минималь­ное напряжение для успешного запуска дви­гателя известно, то прогнозируемое падение напряжения позволяет оценить возможность запуска на данный момент. В зависимости от интервала между прогнозируемым падением напряжения и порогом возможности запуска двигателя система управления энергией определяет меры по сохранению или улучше­нию запуска.

Датчик аккумуляторной батареи

Ток, напряжение и температура аккумулятор­ной батареи должны измеряться очень точно, динамично и синхронно. В частности, измере­ние тока от нескольких мА до пусковых токов более 1000 А предъявляет серьезные требова­ния к датчикам. На выводы аккумуляторной батареи устанавливается электронный датчик аккумуляторной батареи (EBS). Поскольку крышка аккумуляторной батареи стандартизи­рована (DIN 72311), то размещение датчика на разных батареях не требуется.

Ток измеряется с помощью специального манганинового шунта. Сердцем электрон­ной части датчика аккумуляторной батареи является специализированная интегральная схема, в которой помимо прочего, имеется мощный микропроцессор для регистрации и обработки измеренных значений. Алгоритмы распознавания состояния аккумуляторной батареи также обрабатываются этим микро­процессором. Сообщение с ЭБУ более высо­кого уровня происходит по шине LIN.

Помимо определения состояния аккуму­ляторной батареи для системы управления энергией датчик аккумуляторной батареи можно использовать и для других функций. Например, точное измерение тока и напря­жения можно также использовать для опе­ративной диагностики в производственных цехах и ремонтных мастерских (выявление безнагрузочных неисправных потребителей).

Источник https://avto.tatar/news_items/elektrooborudovanie-avtomobilya

Источник https://avtosotka.ru/tyuning-i-remont/samouchitel-avtoelektrika-dlya-nachinayushchih.html

Источник https://press.ocenin.ru/avtomobilnoe-elektrooborudovanie/