Устройство электрооборудования автомобиля

Электрооборудование автомобиля или его бортовая сеть включает в себя комплекс компонентов. Это источники тока, потребители тока, элементы управления, электрическая проводка.

Источники тока

Рассматривая виды электрооборудования автомобилей, важно остановиться на источниках тока – аккумуляторной батарее (АКБ) и генераторе.

АКБ

АКБ – это устройство, которое используется для решения следующих задач:

1. Питания потребителей электрическим током (подачи электричества в бортовую сеть) – в дополнение к генератору при включенном двигателе или при выключенном двигателе.
2. Питания стартера.

На практике АКБ может помогать при запуске двигателя, питании электроэнергией фар, дворников, усилителя руля, участвовать в работе устройств, отвечающих за подогрев стекол и сидений, включение системы безопасности, аудиосистемы, GPS-навигации, климатической установки.

Батарея расположена в моторном отсеке автомобиля и крепится на специальной полке. Устройство АКБ объединяет несколько секций (аккумуляторных банок). Они представляют собой устройство для накопления энергии с целью её последующего использования. Состоят из блоков положительных и отрицательных электродов, которые подсоединяются к полюсному мосту через ушко.

На современном транспорте устанавливаются самые разные АКБ. Но в основе всех АКБ – взаимодействие металлов и жидкости или металла и геля (желе). Эта реакция возникает при замыкании контактов отрицательных и положительных пластин.

У популярных свинцово-кислотных аккумуляторов – положительно заряженные пластины сделаны из свинца, а отрицательно заряженные – из оксида свинца. В гелевых аккумуляторах также содержится силикагель из растворов кремниевых кислот (nSiO2·mH2O).

Достоинство гелевых аккумуляторов – высокий пусковой ток, минимизация рисков работы при поврежденном корпусе, длительный срок эксплуатации.

Зато у моделей, где металл взаимодействует с жидкостью, – более сильное противостояние риску перезаряду и более приемлемая стоимость.

Также ощутима большая стойкость АКБ с жидкой средой к низким температурам. Исключение – гелевые АКБ, изготовленные по технологии AGM (между пластинами дополнительно прокладывается стекловолокно).

Появившийся позднее свинцово-литиевых АКБ, но очень перспективный вариант – ионно-литиевые аккумуляторы.

Электролит у таких аккумуляторов – из органических растворителей с солями лития: кобальтат лития- LiCoO2, никелат лития (LiNiO2), литий-марганцевая шпинель LiMn2O4, а анод – из графита или углеродных композиций, например графена.

Генератор

Следующий важный элемент схемы электрооборудования автомобиля – это генератор.

Генератор – устройство для питания электротоком всех потребителей, подзарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе на средних и больших оборотах, у электромобилей выполняет роль статора (и называется статор-генератор). В последнем случае он не просто берёт на себя функцию корпусной детали для размещения рабочей обмотки. Он служит магнитопроводом для улучшения индуктивности рабочей обмотки и равномерного распределения силовых линий магнитного поля. Также статор-генератор отводит от нагревающихся обмоток чрезмерное тепло.

В автомобилестроении используются различные решения, но все они основаны на том, что это устройство переменного тока. Устройства постоянного тока в качестве автомобильных генераторов не применяются.

Традиционные элементы генератора переменного тока:

• Корпус генератора. Включает крышки, стянутые болтами, с вентиляционными окнами.
• Обмотка.
• Ротор. Создаёт вращающееся магнитное поле.
• Шкив привода.
• Ремень для передачи к генератору вращения от коленвала.
• Кронштейн крепления.
• Контактные кольца. Обеспечивают передачу к подвижным элементам от неподвижных (и в обратном направлении) напряжения, сигнала.
• Щетки. Важнейшие составляющие системы отвода и подвода тока. Ответственны за снятие напряжения с генераторного коллектора.
• Регулятор напряжения или реле-регулятор ограничивает вырабатываемое генератором напряжение. Неисправность регулятора чревата недозарядом или перезарядом АКБ.
• Вывод для подключения потребителей.
• Вывод для питания цепи амперметра и контрольных ламп на щитке приборов.
• Выпрямитель (выпрямительный блок, диодный мост). Преобразует переменный ток в постоянный (создаёт напряжение одинаковой величины).

В электроцепь генератор включается параллельно АКБ.

Потребители тока

Потребители тока представлены рядом систем. Это:

• Система зажигания. Необходима для создания и подачи искрового разряда к свечам зажигания у ДВС. Может быть:

- контактной (источник электроэнергии: при включении транспортного средства — аккумулятор, при езде генератором, распределитель зажигания - механическое устройство).

- бесконтактной (вместо механического распределителя стоит электронный коммутатор, он увеличивает мощность искры, крутящий момент ДВС на малых оборотах, ускоряет запуск двигателя в мороз, снижает расход топлива).

- микропроцессорной. Популярна у транспортных средств с инжекторным двигателем. Позволяет регулировать углы опережения зажигания (воспламенения горюче-топливной смеси в цилиндре ДВС до достижения поршнем верхней мёртвой точки).

Система пуска двигателя. Направлена на создание определенной частоты вращения коленчатого вала. Поворот коленвала – одно из главных условий для того, чтобы поршень в цилиндрах мог выполнить необходимое для воспламенения заряда сжатие смеси.

Система освещения и сигнализации. Образована совокупностью фар – передних и задних блок-фар, "поворотников", "противотуманок", габаритных и дневных ходовых огней.

Контрольно-измерительные приборы для контроля режима движения и технического состояния автомобиля. Главным образом, датчики скорости, частоты вращения коленвала, количества топлива в баке, напряжения бортовой сети.

Дополнительное оборудование. Например, устройство включения-выключения проблесковых маяков для пожарной машины, аккумуляторный опрыскиватель на сельхозтехнику.

Элементы управления

Приборы управления электрооборудованием автомобиля важны для обеспечения слаженной работы бортовой системы:

1. Электронные блоки управления (общее электрооборудование автомобиля, например, центральный блок управления, а также блоки управления отдельными агрегатами — двигателем, тормозной системой, подвеской).
2. Щитки предохранителей периферийных цепей. Устанавливаются защиты конкретных потребителей: цепей блока управления бортовой сетью, двигателем, системой контроля давления в шинах и т.д.
3. Блоки реле. Предназначены для замыкания-размыкания электроцепей. Используются для стыковки слаботочного выхода контроллера с нагрузкой резистивного внешнего характера. Одна из сфер применения — дистанционный контроль, удалённое взаимодействие с транспортными средствами.

Электрическая проводка

Электропроводка транспортных средств изначально делалась по однопроводной схеме: к потребителям питание подходит по одному плюсовому проводу. Вторым, минусовым, проводом при этом выступал корпус машины.



Но по мере развития автомобилестроения и активного применения пластика стали чаще использовать двухпроводные схемы (минусовой провод соединяется с кузовом в ближайшем месте). Фактически современная электропроводка автомобиля состоит из нескольких частей. Они могут быть включены в систему разными способами:

• Соединяться штекерными разъемами между собой.
• Устанавливаться на одном из блоков (монтажном блоке, блоке предохранителей).
• Соединяться шинами (мультиплексная проводка).

Электрооборудование и наземный электротранспорт 

В Росси идёт активная работа по комплексному реформированию городского электрического транспорта

 Заинтересованность в участии в этой программе активно выразили Красноярский край, Ярославская, курская, Нижегородская область и Сахалин. 


Одним из важных достижений в области электротранспорта в России является создание системы быстрой зарядки для электробусов. Это позволяет значительноеличить пробег электробусов и упростить процесс их эксплуатации.

Для московского электробуса (а именно здесь электробусы в России знают больше всего)  была выбрана ультрабыстрая зарядка. Она занимает от 6 до 15 минут. Электрооборудование заряжается на маршрутах с помощью пантографа.

Но существует и иная концепция зарядки: ночная. В России она пока не популярна, но в китайских городах, где эксплуатируется подавляющая часть мирового парка электробусов, ориентируются именно на ночную зарядку. И не исключено, что такой подход со временем будет опробован  ив некоторых российских городах.