Napędy elektryczne agregatów samochodowych. Elektryczny układ sterowania napędem trakcyjnym Elektryczny napęd samochodowy

NAMI-0189E pokazano na ryc. 3.6.

Ryż. 3.6. Obwód napędu elektrycznego z przełączaniem sekcji baterii i kontrolą wzbudzenia

Silnik trakcyjny M jest zasilany przez dwa zespoły baterii trakcyjnych GB1 i GB2, które są połączone z jego obwodem równolegle lub szeregowo za pomocą styczników KB. Dodatkowo obwód twornika silnika zawiera rezystory rozruchowe R1 i R2, bocznikowane przez stycznik KSh. Prąd wzbudzenia silnika jest regulowany przez tyrystorowy przekształtnik impulsów zawierający tyrystor główny V2 i komutujący - V3. Rewers silnika wykonuje stycznik KP, który przełącza polaryzację napięcia na uzwojeniu wzbudzenia OF. Tryby pracy napędu elektrycznego ustawia specjalny sterownik. Urządzenie to, sterowane przez sterownik, zawiera przełączniki trybu pracy, a także indukcyjną nastawę, której położenie określa jednostka sterująca BU wartość prądu wzbudzenia. Z kolei prąd wzbudzenia silnika określa wielkość prądu twornika

(3.3)

jak również dynamiczny moment obrotowy na wale silnika

W ustalonych stanach pracy silnika Mdin = 0 i z wyrażenia (3.4) wynika, że ​​prąd wzbudzenia wyznacza częstotliwość obrotów zgodnie ze wzorem

(3.5)

gdzie UП jest napięciem zasilania obwodu twornika silnika; Ponadto

# 1 - gdy KB jest wyłączone

# 2 - gdy KB jest włączone

Za pomocą jednostki sterującej CU ustawione wartości prądu wzbudzenia i prądu akumulatora są stabilizowane przez ujemne sprzężenia zwrotne na prąd akumulatora i kierunek na uzwojeniu wzbudzenia silnika, a tym samym tryby jazdy zgodnie z wyrażeniami ( 3.4) i (3.5).

Gdy pojazd elektryczny rusza, bloki akumulatora są połączone równolegle, włączenie stycznika K rozpoczyna rozruch silnika na pierwszym stopniu reostatu poprzez rezystor RI. W takim przypadku wzbudzenie silnika jest ustawione na bliskim maksimum. Dalsze wciskanie pedału jazdy i tym samym wpływanie na sterownik podczas przyspieszania powoduje włączenie drugiego stopnia reostatu poprzez podłączenie równolegle rezystorów RI rezystora nr 2 przez tyrystor VI. Gdy prąd rozruchowy maleje, stycznik KSh załącza się i zwiera oporniki rozruchowe. W tym przypadku tyrystor VI powraca do stanu wyłączenia. Dalsza kontrola odbywa się poprzez zmianę prądu wzbudzenia. Po osiągnięciu prędkości 30 km/h sterownik przełącza jednostki akumulatorowe na połączenie szeregowe i kontynuuje sterowanie poprzez zmianę prądu wzbudzenia.

Hamowanie regeneracyjne występuje, gdy prąd wzbudzenia wzrasta i z tego powodu wzrasta siła elektromotoryczna silnika. Prąd ładowania akumulatora zaczyna płynąć przez diodę V, zarówno gdy jednostki są połączone szeregowo, jak i gdy jednostki są połączone równolegle. Zakres możliwego hamowania odzyskowego Δp zależy od zastosowanego tłumienia strumienia wzbudzenia silnika i można go wyznaczyć z poniższej zależności.

Wynalazek dotyczy dziedziny elektrotechniki i może być wykorzystywany do tworzenia samochodów hybrydowych i pojazdów elektrycznych. Urządzenie zawiera źródło zasilania podłączone do kondensatora magazynującego. Silnik napędowy prądu przemiennego składa się z wirnika z magnesami trwałymi i stojana z uzwojeniami trójfazowymi. Z każdym z uzwojeń stojana połączone jest szeregowo dodatkowe uzwojenie, a punkty podłączenia tych uzwojeń są podłączone odpowiednio do zacisków prostownika, który wraz z falownikiem wchodzi w skład sterowanego przekształtnika. Po włączeniu źródła zasilania przełączniki zasilania falownika zaczynają się przełączać zgodnie z sygnałami wyjściowymi jednostki sterującej. Pojazd porusza się do przodu ze zmienną prędkością ustawioną przez jednostkę sterującą falownika. Po wydaniu polecenia „hamowanie” sterownik przekazuje sygnały sterujące do prostownika. Prąd regeneracyjny jest dostarczany do kondensatora magazynującego. Gdy prąd przepływa przez uzwojenia, powstaje moment hamowania, a energia hamowania jest przekazywana do kondensatora magazynującego, który jest ładowany do napięcia wyższego niż napięcie zasilania. Pod koniec hamowania nagromadzona energia kondensatora jest wykorzystywana do ruchu pojazdu do przodu. Efekt techniczny polega na zwiększeniu efektywności energetycznej pojazdu elektrycznego oraz zapewnieniu jego prostej i technologicznej konstrukcji o optymalnej masie i gabarytach. 1 chora.

Wynalazek dotyczy dziedziny elektrotechniki i może być stosowany w projektowaniu pojazdów hybrydowych i pojazdów elektrycznych.

Znane pojazdy z hybrydowymi ogniwami paliwowymi zawierające akumulator połączony przez sterowany konwerter z silnikiem napędowym kół (1). Urządzenie zapewnia organizację łańcuchów do wykorzystania energii hamowania kół. Jednak zakład ma niską efektywność energetyczną. Wynika to z faktu, że podczas hamowania rekuperacyjnego generowane napięcie spada, a nagromadzony ładunek w akumulatorze wzrasta, w wyniku czego w miarę wyrównywania się potencjałów akumulatora i generatora szybkość ładowania akumulatora zwalnia, a następnie zatrzymuje się. całkowicie.

Najbliższym wynalazkowi urządzeniem jest elektryczny napęd kół samochodu (2), w którym znajduje się akumulator, który jest połączony z silnikiem napędowym poprzez sterowany przetwornik napięcia. Aby zwiększyć sprawność elektrowni i poprawić jej charakterystykę energetyczną, sterowany przekształtnik skonfigurowany jest do przesyłania energii elektrycznej do silnika napędowego ze zmniejszającym się współczynnikiem konwersji napięcia i odzyskiwania energii elektrycznej z silnika napędowego podczas hamowania - ze wzrostem konwersji napięcia czynnik. W znanym urządzeniu akumulator pełni rolę elementu akumulacyjnego, który „przejmuje” energię rekuperacji, ale jego funkcję może pełnić również inny magazyn energii, np. blok kondensatorów molekularnych. W znanym obwodzie można zastosować zarówno silnik prądu stałego, jak i silnik prądu przemiennego. Gdy maszyna elektryczna AC jest używana jako silnik napędowy, konieczne jest wprowadzenie do znanego obwodu (2) przetwornika DC-AC (zgodnie z tradycyjną techniką konwersji sygnału). Prowadzi to jednak do komplikacji konstrukcji jednostki konwertera, a w konsekwencji do komplikacji konstrukcji całego urządzenia, do wzrostu jego kosztów i wymiarów.

Rezultatem technicznym, jaki można osiągnąć za pomocą wynalazku, jest uproszczenie konstrukcji, zmniejszenie kosztów oraz poprawa wagi i wymiarów.

Wynik techniczny uzyskuje się dzięki temu, że w napędzie elektrycznym kół samochodu, w którym znajduje się źródło zasilania, znajduje się trójfazowy silnik elektryczny prądu przemiennego z wirnikiem z magnesami trwałymi oraz sterowany przekształtnik, który reguluje pracę silnika elektrycznego ( 2) sterowany przekształtnik składa się z trójfazowego falownika mostkowego i prostownika, których zaciski DC są połączone z kondensatorem akumulacyjnym podłączonym do zasilacza, a zaciski fazowe uzwojeń stojana silnika prądu przemiennego są połączone z Zaciski wejściowe AC falownika, podczas gdy zgodnie z każdym z uzwojeń stojana połączone jest szeregowo dodatkowe uzwojenie, a punkty połączenia tych uzwojeń są podłączone odpowiednio do zacisków AC prostownika, polaryzacja DC których zaciski są przeciwne do biegunowości podłączonego do nich zasilacza, natomiast wejścia sterujące jednostek sterujących falownika i Ciebie prostownik jest podłączony odpowiednio do wyjść sterowanego sterownika, który w przypadku wysłania polecenia „prędkość” lub „hamowanie” na jego wejście sterujące, umożliwia dopuszczenie sygnałów sterujących do falownika lub prostownika z jednoczesnym blokowaniem impulsy sterujące odpowiednio do prostownika lub falownika.

Rysunek przedstawia schemat konstrukcyjny urządzenia.

Urządzenie zawiera źródło energii elektrycznej 1, na przykład akumulator, który jest podłączony do kondensatora 2 podłączonego do zacisków zasilania kontrolowanego przetwornika napięcia, który reguluje tryb pracy silnika napędu prądu przemiennego 3. Obwód napędu elektrycznego realizuje możliwość przekazywania energii elektrycznej do silnika napędowego 3 o obniżonym napięciu oraz rekuperacji energii elektrycznej z silnika napędowego 3 podczas hamowania przy zwiększonym napięciu. Silnik napędowy prądu przemiennego 3 składa się z wirnika 4 z magnesami trwałymi i stojana z uzwojeniami trójfazowymi 5. Zgodnie z - szeregowo z każdym z uzwojeń trójfazowych W 1 stojana, dodatkowe uzwojenie W 2 jest połączone, a punkty połączenia tych uzwojeń są połączone odpowiednio z zaciskami AC prostownika 6, który wraz z falownikiem 7 jest częścią sterowanego przekształtnika. Wejścia sterujące falownika 7 i prostownika 6 są połączone odpowiednio z wyjściami jednostek sterujących 8 i 9, których wejścia sterujące są połączone z wyjściami sterowanego sterownika 10, który jest przeznaczony do umożliwienia przepływu sygnałów sterujących do obwodu falownika lub prostownika z jednoczesnym blokowaniem impulsów sterujących do obwodu prostownika lub falownika podczas wysyłania polecenia odpowiednio „prędkość” lub „hamowanie”.

Urządzenie działa w następujący sposób.

Po włączeniu zasilania i wydaniu polecenia „Prędkość”, sterownik 10 generuje sygnał wyjściowy, który zezwala na sygnały sterujące z jednostki sterującej 8 do falownika 7 i jednocześnie blokuje działanie jednostki sterującej 9, w wyniku które przełączniki mocy falownika 7 zaczynają się przełączać zgodnie z jednostką sterującą sygnałów wyjściowych 8. Z powodu przepływu prądów w uzwojeniach W 1 stojana 5 silnika elektrycznego, pod wpływem działania powstaje wirujące pole magnetyczne którego wirnik 4 na magnesach trwałych zaczyna się obracać. Jednostka sterująca 8 przeprowadza modulację podstawowej harmonicznej o wysokiej częstotliwości i reguluje wielkość napięcia i jego częstotliwość, wykorzystując na przykład sterowanie wektorowe pola. Obrót wirnika 4 jest przenoszony bezpośrednio lub przez skrzynię biegów na koła. Samochód wykonuje ruch do przodu ze zmienną prędkością ustawioną przez jednostkę sterującą 8, podczas gdy energia jest przekazywana bezpośrednio do silnika napędowego.

Po nadejściu sygnału „Hamowanie” sterownik 10 blokuje działanie jednostki sterującej 8 i włącza jednostkę 9. Podczas hamowania pod działaniem sił bezwładności koła nadal się poruszają, obracając wirnik 4 maszyny elektrycznej 3, który przechodzi w tryb wytwarzania energii. Całkowite napięcie uzwojeń stojana W1, W2 jest dostarczane na wejście prostownika 6, a prąd regeneracyjny jest dostarczany do kondensatora 2. Napięcie na kondensatorze 2 wzrasta do wartości zmniejszonego całkowitego napięcia na uzwojeniach W1, W2. Gdy prąd przepływa przez uzwojenia W1, W2, powstaje moment hamowania, a energia hamowania jest wymuszana do kondensatora magazynującego 2, który jest ładowany do napięcia wyższego niż napięcie zasilania 1. W tym przypadku, znacznie wzrasta udział odzyskanej energii, ponieważ ilość energii zmagazynowanej w kondensatorze 2 jest kwadratowo zależna od jego napięcia.

Pod koniec hamowania nagromadzona energia kondensatora 2 jest wykorzystywana do ruchu pojazdu do przodu.

Tak więc sterowany przekształtnik wraz z uzwojeniami trójfazowymi W1, W1 zapewnia przesył energii elektrycznej do silnika napędowego 3 przy obniżonym napięciu oraz odzyskiwanie energii elektrycznej z silnika napędowego 3 podczas hamowania przy podwyższonym napięciu. Urządzenie charakteryzuje się wysoką wydajnością, ponieważ pozwala na odzyskanie co najmniej 70% energii hamowania.

Wysoka wydajność energetyczna urządzenia została osiągnięta przy jednoczesnym uproszczeniu konstrukcji, obniżeniu jego kosztów oraz poprawie wagi i wymiarów.

Wysoka wydajność, prostota konstrukcji oraz dobra waga i gabaryty tego urządzenia sprawiają, że jest ono najbardziej preferowane do projektowania pojazdów hybrydowych i elektrycznych.

Źródła informacji brane pod uwagę

1. Zh. „AvtoMir” nr 1, 2007, s.9.

2. J. „AvtoMir” nr 48, 2007, s.8.

Elektryczny napęd kół samochodowych, zawierający źródło zasilania, trójfazowy silnik elektryczny prądu przemiennego z wirnikiem z magnesami trwałymi oraz sterowany przekształtnik regulujący pracę silnika elektrycznego, charakteryzujący się tym, że sterowany przekształtnik składa się z trójfazowego falownik mostkowy i prostownik, których wyprowadzenia DC są podłączone do kondensatora akumulacyjnego podłączonego do zasilacza, a zaciski fazowe uzwojeń stojana silnika AC są podłączone do zacisków wejściowych AC falownika, natomiast uzwojenie dodatkowe jest połączony szeregowo z każdym z uzwojeń stojana, a punkty połączenia tych uzwojeń są podłączone odpowiednio do zacisków AC prostownika, którego biegunowość prądu zacisków DC jest przeciwna do biegunowości podłączonego do nich zasilacza , podczas gdy wejścia sterujące falownika i prostownika są podłączone odpowiednio do Ciebie ruchami sterowanego sterownika, który po wysłaniu polecenia „prędkość” lub „hamowanie” na jego wejście sterujące umożliwia odbiór sygnałów sterujących do falownika lub prostownika z jednoczesnym blokowaniem impulsów sterujących do prostownika lub falownika , odpowiednio.

W nowoczesnym samochodzie zainstalowano dużą liczbę jednostek, które wymagają energii mechanicznej do jazdy. Otrzymują tę energię w większości przypadków z silników elektrycznych.

Silnik elektryczny z mechanicznym mechanizmem przenoszenia energii i obwodem sterowania silnikiem elektrycznym tworzą elektryczny układ napędowy pojazdu. Do przekazywania energii w napędzie elektrycznym samochodu, przekładniach i przekładniach ślimakowych wykorzystywane są mechanizmy korbowe. Często silnik elektryczny i mechanizm do przenoszenia energii mechanicznej są połączone w motoreduktor lub silnik elektryczny jest połączony z siłownikiem.

Samochodowe napędy elektryczne wentylatory do nagrzewnic i układów chłodzenia silnika, elektryczne szyby, przedłużacze anten, wycieraczki, pompy spryskiwaczy, czyściki reflektorów, nagrzewnice, pompy paliwa itp. Rozważ wymagania dla silników elektrycznych i typów silników elektrycznych stosowanych w elektrycznych układach napędowych zespołów samochodowych.

Silniki elektryczne napędów zespołów samochodowych

Wymagania dla silników elektrycznych są bardzo zróżnicowane. Silniki elektryczne do nagrzewnic i wentylatorów samochodowych mają długi tryb pracy i niski moment rozruchowy; silniki regulatorów szyb mają duży moment rozruchowy, ale działają przez krótki czas; silniki wycieraczek postrzegać zmienne obciążenia, a zatem musi mieć sztywną charakterystykę wyjściową, prędkość wału nie powinna zmieniać się znacząco, gdy zmienia się obciążenie; silniki podgrzewaczy muszą działać normalnie w bardzo niskich temperaturach otoczenia.

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

Silniki elektryczne o wzbudzeniu elektromagnetycznym w elektrycznym układzie napędowym zespołów pojazdu mają wzbudzenie szeregowe, równoległe lub mieszane. Silniki nawrotne wyposażone są w dwa uzwojenia polowe. Jednak obecnie zmniejsza się zastosowanie silników wzbudzanych elektromagnetycznie. Silniki z magnesami trwałymi są coraz szerzej stosowane.

Konstrukcje silników elektrycznych są niezwykle zróżnicowane.

Ryż. 2. Silnik nagrzewnicy

Na ryc. 2 przedstawia urządzenie silnika elektrycznego nagrzewnicy. Magnesy trwałe 2 są przymocowane do obudowy silnika 12 za pomocą sprężyn 10. Wał twornika 11 jest osadzony w łożyskach spiekanych 1 i 5 znajdujących się w obudowie i w pokrywie 8. Pokrywa mocowana jest do obudowy za pomocą śrub wkręcanych w płytki 9 Do kolektora 6 prąd doprowadzany jest przez szczotki 4, umieszczone w uchwycie szczotek 3. Trawers 7 wykonany z materiału izolacyjnego, który łączy wszystkie szczotkotrzymacze w jedną całość, jest przymocowany do pokrywy 8.

W silnikach elektrycznych do 100 W powszechnie stosuje się łożyska ślizgowe ze spiekanymi wkładkami, skrzynkowe uchwyty szczotek i kolektory wytłoczone z taśmy miedzianej z prasowaniem z tworzywa sztucznego. Stosowane są również kolektory wykonane z rury z podłużnymi rowkami na wewnętrznej powierzchni.

Osłony i korpus wykonane są z jednego kawałka blachy stalowej. W silnikach spryskiwaczy przedniej szyby osłony i obudowa są wykonane z tworzywa sztucznego. Stojan silników elektrycznych wzbudzenia elektromagnetycznego jest rekrutowany z płytek; w którym oba bieguny i jarzmo są integralnie wytłoczone z blachy stalowej.

Magnesy trwałe typu 1 i 2 (patrz tabela poniżej) są instalowane w obwodzie magnetycznym osadzonym w plastikowej obudowie. Magnesy typu 3, 4 i 5 mocowane są do obudowy za pomocą płaskich stalowych sprężyn lub klejone. Magnes typu 6 jest zainstalowany i wklejony w obwód magnetyczny, który znajduje się w pokrywie silnika. Kotwa jest rekrutowana z blach elektrotechnicznych o grubości 1-1,5 mm.

Dane techniczne głównych typów silników z magnesami trwałymi

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

Dane techniczne głównych typów silników wzbudzanych elektromagnetycznie

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

Silniki elektryczne powyżej 100 W blisko projektu do Generatory prądu stałego... Posiadają obudowę wykonaną z taśmy lub rury ze stali miękkiej, do której za pomocą śrub mocowane są słupy z uzwojeniem polowym. Pokrywy są skręcane śrubami. W osłonach znajdują się łożyska kulkowe. Reaktywne uchwyty szczotek zapewniają stabilną pracę szczotek na kolektorze.

Silniki dwubiegowe ze wzbudzeniem elektromagnetycznym posiadają wyprowadzenia dla każdej cewki pola, silniki elektryczne z magnesami trwałymi wyposażone są w trzecią dodatkową szczotkę, po zasileniu prędkość wału wzrasta.

Dane techniczne głównych typów silników elektrycznych wzbudzanych magnesami trwałymi przedstawiono w tabeli. 1, a przy wzbudzeniu elektromagnetycznym w tabeli. 2.

W XXI wieku wygląda na to, że spełni się marzenie ludzkości. Samochody elektryczne nie wyparły jeszcze technologii opartej na węglowodorach, ale stopniowo pojawiają się bardziej zaawansowane modele. W ostatnich latach wielu producentów samochodów oferowało swoje prace nad samochodami elektrycznymi społeczności ekspertów.

Niektóre weszły do ​​masowej produkcji i zdołały zdobyć uznanie amatorów i profesjonalistów. Poniższe modele znajdują się w pierwszej dziesiątce najlepszych samochodów elektrycznych naszych czasów.

Chevy wolt

Chevrolet Spark EV

Ford Fusion Energia

Ford Focus elektryczny

Fiat 500e

Wtyczka Honda Accord

Porsche Panamera S hybryda E

Bmw i3

Model Tesli

Model Tesli x

1. Pakiet 70D będzie kosztował kupującego 80 000 dolarów. Dzięki mocnej baterii (70 kWh) Tesla może przejechać 345 km.
2. Poziom wyposażenia 90D szacowany jest na 132 000 USD. Samochód wyposażony jest w akumulator 90 kWh, zapewnia przebieg 414 km.
3. Możesz kupić Teslę Model X w pakiecie P90D za 140 000 $. Moc akumulatora (90 kWh) jest rozłożona na dwie osie, zapewniając doskonałą dynamikę przyspieszenia (3,8 s do 96 km/h). Samochód może przejechać 402 km bez ładowania.

• duża bateria zajmuje dużo miejsca w aucie;
• właściwości baterii pogarszają się zimą;
• żywotność baterii jest ograniczona do 2-3 lat;
• do ogrzania kabiny pasażerskiej potrzebna jest dodatkowa energia.

Elektryczny układ sterowania napędem trakcyjnym

Wstęp

czujnik trakcji elektrycznej samochodu,

Znaczenie rozwoju trakcyjnego napędu elektrycznego samochodu hybrydowego polega na bardziej prawidłowym wykorzystaniu energii, poprawie przyjazności samochodu dla środowiska oraz bardziej ekonomicznej konserwacji samochodu poprzez zmniejszenie zużycia paliwa. Zapewnia wymaganą moc, siłę uciągu i wymaganą prędkość pojazdu w różnych warunkach jazdy.

Nowość naukowa.

Nowością naukową jest brak konieczności montażu silnika w oparciu o szczytowe obciążenia eksploatacyjne. W momencie, gdy wymagany jest gwałtowny wzrost obciążenia trakcyjnego, zarówno silnik elektryczny, jak i silnik konwencjonalny (aw niektórych modelach dodatkowy silnik elektryczny) są włączane jednocześnie. Pozwala to zaoszczędzić na instalacji słabszego silnika spalinowego, który przez większość czasu pracuje w najkorzystniejszym dla siebie trybie. Ta równomierna dystrybucja i akumulacja mocy, a następnie jej szybkie wykorzystanie, pozwala na zastosowanie instalacji hybrydowych w samochodach sportowych i SUV-ach.

Praktyczne znaczenie.

Praktyczne znaczenie polega na tym, że oszczędza paliwo mineralne (surowiec nieodnawialny), zmniejsza zanieczyszczenie środowiska, oszczędza bardzo cenny dla człowieka zasób, jakim jest czas (z wyłączeniem połowy dojazdów na stacje benzynowe).

1. Wstępne dane i opis problemu

Głównym zadaniem układu sterowania elektrownią pojazdu hybrydowego jest zapewnienie jak najbardziej ekonomicznej i ekologicznej pracy silnika spalinowego poprzez redystrybucję obciążenia pomiędzy silnik spalinowy, silnik pomocniczy i układ odzyskiwania energii.

Dodatkowe zadania systemu to:

) Zapewnienie odzysku energii hamowania pojazdów.

) Zapewnienie niezbędnej dynamiki przyspieszenia samochodu poprzez zastosowanie pomocniczego zespołu napędowego i magazynu energii.

) Zapewnienie trybu start-stop z minimalnym okresem pracy na biegu jałowym silnika spalinowego w przypadku krótkiego zatrzymania samochodu.

Wstępne dane.

Zabrany samochód Volkswagen Touareg

Poniższe rysunki (ryc. 1 i ryc. 2) pokazują jego charakterystykę techniczną, która będzie wstępnymi danymi dla mojej pracy i jej wyglądem.

Ryż. 1 Dane początkowe

Ryż. 2 Nadwozie Volkswagen Touareg

1.1 Klasyfikacja istniejących systemów

Aby zbadać trakcyjny napęd elektryczny samochodu hybrydowego, musisz zdecydować, który z trzech istniejących schematów wybrać. Jest to klasyfikacja według sposobu interakcji silnika spalinowego i elektrycznego.

Schemat sekwencyjny.

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

Eliminuje to potrzebę stosowania skrzyni biegów i sprzęgła. Hamowanie regeneracyjne służy również do ładowania akumulatora. Schemat otrzymał swoją nazwę, ponieważ przepływ mocy trafia do kół napędowych, przechodząc przez szereg kolejnych przekształceń. Z energii mechanicznej generowanej przez silnik spalinowy na energię elektryczną generowaną przez generator i ponownie na energię mechaniczną. W takim przypadku część energii jest nieuchronnie tracona. Hybryda sekwencyjna pozwala na stosowanie ICE o małej mocy i stale pracuje w zakresie maksymalnej wydajności lub można ją całkowicie wyłączyć. Gdy silnik spalinowy jest wyłączony, silnik elektryczny i akumulator są w stanie zapewnić niezbędną moc do ruchu. Dlatego w przeciwieństwie do silników spalinowych muszą być mocniejsze, co oznacza, że ​​mają większy koszt. Najskuteczniejszy schemat sekwencyjny występuje podczas jazdy w trybie częstych postojów, hamowania i przyspieszania, jazdy z małą prędkością, tj. w miasteczku. Dlatego znajduje zastosowanie w autobusach miejskich i innych rodzajach transportu miejskiego. Zasada ta jest również stosowana przez duże wywrotki górnicze, gdzie konieczne jest przeniesienie dużego momentu obrotowego na koła, a nie są wymagane duże prędkości.

Obwód równoległy

Tutaj koła napędowe napędzane są zarówno silnikiem spalinowym, jak i silnikiem elektrycznym (który musi być odwracalny, czyli może pracować jako generator). Do ich skoordynowanego działania równoległego wykorzystywane jest sterowanie komputerowe. Jednak zapotrzebowanie na konwencjonalną skrzynię biegów pozostaje, a silnik musi pracować w nieefektywnych warunkach przejściowych.

Moment pochodzący z dwóch źródeł rozkłada się w zależności od warunków jazdy: w stanach nieustalonych (rozruch, przyspieszanie) podłączony jest silnik elektryczny wspomagający silnik spalinowy, a w ustalonych trybach i podczas hamowania pracuje jako prądnica, ładując bateria. Tak więc w równoległych hybrydach ICE pracuje przez większość czasu, a wspomagany jest silnikiem elektrycznym. Dlatego hybrydy równoległe mogą korzystać z mniejszej baterii niż hybrydy szeregowe. Ponieważ silnik spalinowy jest bezpośrednio połączony z kołami, straty mocy są znacznie mniejsze niż w szeregowej hybrydzie. Ta konstrukcja jest dość prosta, ale wadą jest to, że odwracalna równoległa maszyna hybrydowa nie może jednocześnie napędzać kół i ładować akumulatora. Hybrydy równoległe są skuteczne na autostradach, ale nieskuteczne w mieście. Mimo prostoty realizacji tego schematu nie poprawia on znacząco zarówno parametrów środowiskowych, jak i efektywności użytkowania silnika spalinowego.

Zwolennikiem takiego schematu hybryd jest firma Honda. Ich system hybrydowy nazywa się Integrated Motor Assist. Zapewnia przede wszystkim stworzenie silnika benzynowego o zwiększonej wydajności. I dopiero wtedy, gdy silnik stanie się trudny, silnik elektryczny powinien mu pomóc. W tym przypadku system nie wymaga skomplikowanej i drogiej jednostki sterującej mocą, dzięki czemu koszt takiego samochodu jest niższy. System IMA składa się z silnika benzynowego (który zapewnia główne źródło zasilania), silnika elektrycznego zapewniającego dodatkową moc oraz dodatkowego akumulatora do silnika elektrycznego. Kiedy samochód z konwencjonalnym silnikiem benzynowym zwalnia, jego energia kinetyczna jest wygaszana przez opór silnika (hamowanie silnikiem) lub rozpraszana w postaci ciepła, gdy tarcze i bębny hamulcowe są rozgrzane. Samochód z systemem IMA zaczyna hamować silnikiem elektrycznym. W ten sposób silnik elektryczny działa jak generator, wytwarzając prąd. Energia zaoszczędzona podczas hamowania jest magazynowana w akumulatorze. A gdy samochód ponownie zacznie przyspieszać, akumulator odda całą zgromadzoną energię na rozkręcenie silnika elektrycznego, który ponownie przełączy się na funkcje trakcyjne. A zużycie benzyny zmniejszy się dokładnie o tyle, o ile energia została zmagazynowana podczas poprzedniego hamowania. Generalnie Honda uważa, że ​​system hybrydowy powinien być tak prosty, jak to tylko możliwe, silnik elektryczny ma tylko jedną funkcję - pomaga silnikowi spalinowemu zaoszczędzić jak najwięcej paliwa. Honda produkuje dwa modele hybrydowe: Insight i Civic.

Obwód szeregowo-równoległy

Firma Toyota poszła własną drogą tworząc hybrydy. Hybrid Synergy Drive (HSD) opracowany przez japońskich inżynierów łączy w sobie cechy dwóch poprzednich typów. Do równoległego obwodu hybrydowego dodawany jest oddzielny generator i dzielnik mocy (przekładnia planetarna). W efekcie hybryda nabiera cech hybrydy sekwencyjnej: samochód rusza i porusza się z małymi prędkościami tylko na trakcji elektrycznej. Przy dużych prędkościach i podczas jazdy ze stałą prędkością podłączony jest silnik spalinowy. Przy dużych obciążeniach (przyspieszanie, jazda pod górę itp.) silnik elektryczny jest dodatkowo zasilany akumulatorem – tj. hybryda działa jak równoległa.

Dzięki oddzielnemu generatorowi, który ładuje akumulator, silnik elektryczny służy tylko do napędu kół i hamowania rekuperacyjnego. Przekładnia planetarna przenosi część energii ICE na koła, a resztę na generator, który albo napędza silnik elektryczny, albo ładuje akumulator. System komputerowy stale dostosowuje zasilanie z obu źródeł zasilania w celu uzyskania optymalnych osiągów we wszystkich warunkach jazdy. W tego typu hybrydach silnik elektryczny pracuje przez większość czasu, a silnik spalinowy jest używany tylko w najwydajniejszych trybach. Dlatego jego moc może być mniejsza niż w hybrydzie równoległej.

Ważną cechą ICE jest również to, że działa w cyklu Atkinsona, a nie w cyklu Otto, jak w przypadku silników konwencjonalnych. Jeżeli praca silnika jest zorganizowana zgodnie z cyklem Otto, to podczas suwu ssania tłok, poruszając się w dół, wytwarza w cylindrze podciśnienie, dzięki czemu zasysane jest do niego powietrze i paliwo. Jednocześnie w trybie niskiej prędkości, gdy przepustnica jest prawie zamknięta, tzw. straty pompowania. (Aby lepiej zrozumieć, co to jest, spróbuj na przykład wciągnąć powietrze przez ściśnięte nozdrza). Ponadto pogarsza się napełnianie cylindrów świeżym ładunkiem, a tym samym wzrasta zużycie paliwa i emisja szkodliwych substancji do atmosfery. Gdy tłok osiągnie dolny martwy punkt (BDC), zawór wlotowy zamyka się. Podczas suwu wydechu, gdy zawór wydechowy otwiera się, spaliny są nadal pod ciśnieniem, a ich energia jest bezpowrotnie tracona – jest to tzw. utrata uwolnienia.

W silniku Atkinsona podczas suwu ssania zawór dolotowy nie zamyka się w pobliżu BDC, ale znacznie później. Ma to wiele zalet. Po pierwsze, zmniejszają się straty pompowania, ponieważ Część mieszanki, gdy tłok mija BDC i zaczyna poruszać się w górę, jest wpychana z powrotem do kolektora dolotowego (a następnie wykorzystywana w innym cylindrze), co zmniejsza w nim podciśnienie. Mieszanka palna wypchnięta z cylindra odprowadza również część ciepła z jego ścian. Ponieważ czas trwania suwu sprężania w stosunku do suwu roboczego zmniejsza się, silnik pracuje według tzw. cykl o zwiększonym stopniu rozprężania, w którym energia spalin jest wykorzystywana przez dłuższy czas, tj. przy zmniejszeniu strat spalin. W ten sposób uzyskujemy lepszą wydajność środowiskową, oszczędność i wyższą wydajność, ale mniej mocy. Chodzi jednak o to, że silnik hybrydy Toyoty pracuje w trybach lekko obciążonych, w których ta wada cyklu Atkinsona nie odgrywa dużej roli.

Wadą hybrydy szeregowo-równoległej jest wyższy koszt ze względu na to, że wymaga osobnego generatora, większego zestawu akumulatorów oraz bardziej wydajnego i złożonego systemu sterowania komputerowego.

System HSD jest instalowany w hatchbacku Toyota Prius, sedanie klasy biznesowej Camry, pojazdach terenowych Lexus RX400h, Toyota Highlander Hybrid, Harrier Hybrid, sportowym sedanie Lexus GS 450h oraz luksusowym samochodzie Lexus LS 600h. Know-how Toyoty zostało kupione przez Forda i Nissana i wykorzystane do stworzenia Forda Escape Hybrid i Nissana Altima Hybrid. Toyota Prius prowadzi sprzedaż wszystkich hybryd. Zużycie benzyny w mieście wynosi 4 litry na 100 km przebiegu. To pierwszy samochód, który ma mniejsze zużycie paliwa w mieście niż na autostradzie. Podczas Salonu Samochodowego w Paryżu w 2008 r. został zaprezentowany hybrydowy model Prius typu plug-in.

1.2 Schematy układu sterowania elektrycznym napędem trakcyjnym samochodu

Legenda włączania/wyłączania sygnałów wejściowych i wyjściowych. Silnik prądnicy Sygnał wciśnięcia pedału hamulca Sygnał wciśnięcia elektronicznego pedału przyspieszenia Prędkość obrotowa silnika Temperatura silnika Zwolnienie sprzęgła

Prędkość silnika silnika spalinowego / generatora prędkość silnika generatora temperatura silnika generatora temperatura silnika generatora automatyczne rozpoznawanie prędkości skrzyni biegów włączony bieg automatyczna skrzynia biegów temperatura układu hydraulicznego sprzęgła ciśnienie pompy hydraulicznej

w układzie hydraulicznym automatyczna skrzynia biegów zmiana biegów temperatura modułu energoelektroniki monitorowanie przewodów instalacji wysokonapięciowej temperatura akumulatora wysokonapięciowego monitorowanie napięcia ciśnienie w hydraulicznym napędzie hamulca

systemy, ciśnienie hamowania Rejestracja prędkości koła Rozpoznawanie pasów bezpieczeństwa

Legenda do podzespołów elektrycznych Akumulator wysokonapięciowy Sterownik silnika Sterownik automatycznej skrzyni biegów Moduł zasilania i sterownik napędu elektrycznego Sterownik EBox Sterownik ABS Sterownik we wkładce deski rozdzielczej Interfejs diagnostyczny magistrali danych Sterownik poduszek powietrznych

System radionawigacji RNS 850

Opis pracy:

Początek ruchu. Jazda z lekkim ładunkiem, z małą prędkością lub na niewielkim wzniesieniu. Ponieważ silnik spalinowy ma niską sprawność przy niskich obciążeniach, ruch zapewnia silnik pomocniczy, jeśli zapas energii w urządzeniu magazynującym jest wystarczający. W przeciwnym razie ruch odbywa się za pomocą silnika spalinowego.

Ruch równomierny. System zapewnia najbardziej wydajną pracę silnika spalinowego. Jeśli moment obrotowy ICE jest mniejszy niż moment oporowy, brakującą moc zapewnia podłączenie silnika pomocniczego. Jeżeli optymalny moment obrotowy jest większy niż moment oporu, nadmiar mocy jest rozpraszany przez obwód odzyskiwania energii.

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

Hamowanie. Nadmiar energii kinetycznej pojazdu jest wykorzystywany w obwodzie rekuperacji. Jeżeli skuteczność hamowania odzyskowego jest niewystarczająca, uruchamiany jest hydrauliczny układ hamulcowy.

Podczas zatrzymywania i gdy w napędzie jest wystarczająca ilość energii do uruchomienia, silnik spalinowy jest wyłączany. Jeśli zmagazynowana energia jest niewystarczająca. Silnik spalinowy działa dalej, dopóki nie zostanie uzupełniony.

Jednostka sterująca akumulatora wysokiego napięcia EBox Urządzenie zabezpieczające 1 Złącze serwisowe wysokiego napięcia Wentylator akumulatora hybrydowego 1 Wentylator akumulatora hybrydowego 2

Generator silnika elektrycznego.

Kluczowym elementem napędu hybrydowego jest silnik-generator elektryczny.

W hybrydowym układzie napędowym spełnia trzy krytyczne zadania:

Rozrusznik do silnika spalinowego,

Generator do ładowania akumulatora wysokiego napięcia,

Silnik trakcyjny do ruchu pojazdu.

Wirnik obraca się wewnątrz stojana bezstykowo. W trybie generatora moc silnika generatora wynosi 38 kW. W trybie silnika trakcyjnego silnik-generator osiąga moc 34 kW. Różnica polega na stratach mocy, które są strukturalnie nieodłączne dla każdej maszyny elektrycznej. Touareg z silnikiem hybrydowym umożliwia jazdę wyłącznie na napędzie elektrycznym po płaskim terenie do prędkości ok. 50 km/h. Maksymalna prędkość jazdy zależy od oporu jazdy oraz stopnia i naładowania akumulatora wysokonapięciowego. W obudowie silnika-generatora znajduje się specjalne sprzęgło K0.

Silnik-generator elektryczny znajduje się pomiędzy silnikiem spalinowym a automatyczną skrzynią biegów.

Jest to silnik synchroniczny prądu trójfazowego. Napięcie 288 V DC jest przekształcane na 3-fazowe napięcie AC za pomocą modułu energoelektronicznego. Napięcie trójfazowe wytwarza trójfazowe pole elektromagnetyczne w silniku elektrycznym-generatorze.

W dokumentacji serwisowej silnik elektryczny / prądnica określany jest jako „silnik trakcyjny do napędu elektrycznego V141”.

1.3 Czujniki zawarte w systemie

Czujnik położenia wirnika.

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

Obejmują one:

czujnik położenia wirnika trakcyjnego 1

silnik elektryczny G713

czujnik położenia wirnika trakcyjnego 2

silnik elektryczny G714

czujnik położenia wirnika trakcyjnego 3

Czujnik położenia wirnika (DPR) jest częścią silnika elektrycznego.

W silnikach kolektorowych czujnik położenia wirnika jest zespołem szczotkowo-kolektorowym, będącym jednocześnie komutatorem prądu.

W silnikach bezszczotkowych czujnik położenia wirnika może być różnego typu:

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

Magnetoelektryczne (czujniki Halla)

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

Czujnik temperatury silnika trakcyjnego G712

Czujnik ten jest wbudowany w obudowę generatora silnika elektrycznego i jest wypełniony polimerem.

Czujnik rejestruje temperaturę silnika generatora. Obwody chłodziwa są częścią innowacyjnego systemu kontroli temperatury. Sygnał z czujnika temperatury silnika trakcyjnego służy do sterowania wydajnością chłodzenia wysokotemperaturowego obwodu chłodziwa. Elektryczna pompa płynu chłodzącego i sterowana pompa płynu chłodzącego silnika spalinowego mogą sterować wszystkimi trybami układu chłodzenia, od braku obiegu płynu chłodzącego w obwodach chłodzenia do maksymalnej wydajności układu chłodzenia.

W zależności od materiałów użytych do produkcji czujników termooporowych rozróżnia się:

1.Rezystancyjne czujniki temperatury (RTD). Czujniki te składają się z metalu, najczęściej platyny. W zasadzie każda meta zmienia swoją odporność pod wpływem temperatury, ale używa się platyny, ponieważ ma długoterminową stabilność, wytrzymałość i powtarzalność właściwości. Wolfram może być również używany do pomiaru temperatur powyżej 600 ° C. Wadą tych czujników jest wysoki koszt i nieliniowość charakterystyk.

2.Rezystancyjne czujniki silikonowe. Zaletami tych czujników jest dobra liniowość i wysoka stabilność długoterminowa. Ponadto czujniki te można osadzać bezpośrednio w mikrostrukturach.

.Termistory. Czujniki te są wykonane ze związków tlenków metali. Czujniki mierzą tylko temperaturę bezwzględną. Istotną wadą termistorów jest konieczność ich kalibracji i duża nieliniowość, a także starzenie się, jednak po dokonaniu wszelkich niezbędnych regulacji można je wykorzystać do precyzyjnych pomiarów.

2. Diagnostyka

.1 Tester diagnostyczny

DASH CAN 5.17 kosztuje 16 500 rubli.

Funkcjonalność:

Kalibracja i korekta licznika;

Dokładanie kluczyków do samochodu, nawet jeśli nie posiadasz wszystkich istniejących kluczyków

Wykonuje adaptację klucza

Odczytaj login / tajne kody (SKC)

Zapisywanie numeru identyfikacyjnego i numeru immobilizera

Ładuje i zapisuje odszyfrowany blok immobilizera

Zapisuje (klonuje) deskę rozdzielczą, zapisując blok immobilizera z pliku

Odczytuje i usuwa kody błędów CAN-ECU

Stosowanie:

Przyciski: / SEAT / SKODA - naciśnij ten przycisk, aby odczytać najnowszą generację VDO. (Nadaje się na przykład do GOLF V od 2003 do 06.2006. Niektóre wersje samochodów SEAT i Skoda są wyposażone w kombinacje tego typu w modelach do 2009) - naciśnij ten przycisk, aby odczytać Passata B6. (W tych pojazdach nie można uzyskać informacji o immobilizerze z zestawu wskaźników, ponieważ immobilizer jest częścią modułu) A3 - naciśnij ten przycisk, aby odczytać kombinację AUDI A3 VDO A4 - naciśnij ten przycisk, aby odczytać AUDI A4 BOSCHRB4./TOUAREG - kliknij ten przycisk do odczytu Phaeton i Touareg BOSCHRB4.EDC15 - Pojazdy z silnikiem Diesla od 1999 roku. Obsługuje większość pojazdów VAG i SKODA - wyposażone w ECU.EDC16 - Używane w pojazdach z silnikiem Diesla od 2002 roku. Stosowany w samochodach najnowszej generacji * /MED9.5 - Typ silnika BOSCHME7 * Stosowany w samochodach takich jak GolfI V czy Audi TT. Można odczytać następujące silniki: ME7.5, ME7.1, ME7.5.1, ME7.1.1.1.1 Golf nie jest jeszcze obsługiwany KANAŁY - Wciskając ten przycisk dostosowujesz EEprom sterownika silnika BOSCHME7.BOXES - By naciskając ten przycisk można odczytać kod rejestracyjny z immobilizera. Pasuje do Audi A4 ze złączem 12-pinowym i skrzynkami LT. Możesz również czytać skrzynki od 1994 do 1998, ale tylko wtedy, gdy dostosowany kluczyk zostanie włożony do stacyjki.

2.2 Informacje diagnostyczne

Autodiagnostyka systemu.

Jeżeli w układzie wysokiego napięcia wystąpi usterka, zapali się lampka ostrzegawcza. Symbol lampki ostrzegawczej może być pomarańczowy, czerwony lub czarny. W zależności od rodzaju usterki w systemie wysokonapięciowym wyświetlany jest symbol odpowiedniego koloru i komunikat ostrzegawczy.

Wniosek

W mojej pracy rozważany jest układ sterowania trakcyjnym napędem elektrycznym pojazdu hybrydowego. Wszystkie istniejące systemy, wszystkie rozwiązania obwodów są również brane pod uwagę, brane są pod uwagę czujniki zawarte w systemie. Rozważana jest autodiagnostyka systemu oraz diagnostyka za pomocą zewnętrznego urządzenia (tester). Praca została wykonana w całości.

Bibliografia

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

Krótka książka informacyjna o samochodach. - M .: Transconsulting, NIIAT, 1994 - 779 s. 25 kopii

Akimov S.V., Chizhkov Yu.P. Wyposażenie elektryczne samochodów - Moskwa: ZAO KZhI "Za rulem", 2001. - 384 s. 25 kopii

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

Reznik AM, Orłow WM Wyposażenie elektryczne samochodów. - M .: Transport, 1983 .-- 248 s.

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