Volkswagen Основы электрических приводов автомобилей. Устройство и принцип действия

 

  Главная      Автомобили - Volkswagen 

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Volkswagen Основы электрических приводов автомобилей. Устройство и принцип действия

 

 

Service Training
Программа самообучения 499
Основы электрических приводов
автомобилей
Устройство и принцип действия
По современным оценкам, 2050 год станет последним годом добычи нефти тем способом, каким это делалось
людьми прежде. Дальнейшая добыча нефти будет возможна только с применением очень значительных
технических усилий. Поэтому необходимо сознательно и эффективно использовать природные ресурсы.
Привлечение внимания к этому вопросу и формирование этого сознания является задачей концепции «Think
Blue!». Использование энергии и сырья должно постоянно оптимизироваться.
Нагрузка на окружающую среду равным образом должна постоянно снижаться. Целью является недопущение
повышения температуры к 2050 году больше чем на 2°C. Для достижения этой цели должны быть снижены
выбросы парниковых газов, к примеру, таких как углекислый газ (CO2).
В отличие от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания электромобили во время движения
не выбрасывают в атмосферу отработавшие газы. Даже эта особенность делает электромобиль более
экологичным, чем обычный автомобиль. Однако условием этого является получение энергии для зарядки
электромобиля из возобновляемых источников, например от ветрогенераторов, гелиоустановок,
гидроэлектростанций или биогазовых установок. Следующим аспектом является снижение затрат
на обеспечение пробега в 100 км на электрической тяге по сравнению с обычным автомобилем.
До 2020 года по дорогам Германии должно двигаться не менее одного миллиона электромобилей. Приняв
Национальный план развития электромобилей (NEPE) в августе 2009 года, федеральное правительство
подчеркнуло значение этой темы. Электрификация автомобилей таким образом будет постоянно расти.
Первым шагом являются гибридные автомобили, которые сочетают в себе преимущества обеих систем,
электродвигателей и двигателей внутреннего сгорания.
Благодаря комбинации приводов общий коэффициент полезного действия автомобиля повышается, а расход
топлива снижается.
На примере Touareg 2011 модельного года Volkswagen предлагает пользователям серийный автомобиль
с электрическим гибридным приводом. Новые технологии требуют особой подготовки в обращении и
проведении работ с автомобилями с высоковольтными силовыми установками. В этой программе
самообучения описаны существующие концепты с гибридным и электрическим приводом и основы получения
персоналом сервисных предприятий квалификации для работы с высоковольтным оборудованием
автомобилей.
Программа самообучения содержит
При проведении работ по техническому
информацию о новинках конструкции
обслуживанию и ремонту необходимо
Внимание
автомобиля! Программа
использовать предусмотренную для этого
самообучения не актуализируется.
техническую документацию.
Указания
2
Оглавление
Введение
4
История электромобилей
4
Почему электромобили представляют интерес?
8
Основы электромобилей
14
Классификация электромобилей
14
Основные компоненты электромобиля
16
Конфигурации трансмиссии
28
Конструкции автомобилей
30
Обзор различных комбинаций приводов
30
Touareg с полным гибридным приводом (HEV)
31
Плагин=гибрид Golf 6 TwinDrive (PHEV)
33
Аккумуляторный электромобиль Golf blue=e=motion (BEV)
36
Электромобиль с увеличенным запасом хода Audi A1 e=tron (RXBEV)
38
Электромобиль с топливными элементами Tiguan HyMotion (FCBEV)
40
Меры безопасности при работе с высоким напряжением
42
Что означает высокое напряжение?
42
Какие опасности существуют при работе
с высоковольтными системами?
42
Получение квалификации для работы с высоким напряжением .50
Основные примечания
50
Три основы квалификации
51
Производственные процессы
56
Задачи для сервиса
62
3
Введение
История электромобилей
Электромобили всегда были темой, способствовавшей развитию транспортных средств. И если мнимая
неиссякаемость месторождений нефти на некоторое время отодвинула её значение на задний план, то по мере
осознания конечности этих месторождений и необходимости глобальной защиты экологии и климата эта тема
приобретает всё большую значимость.
1821
Томас Девенпорт строит первый
электромобиль с неперезаряжаемой
1860
батареей и запасом хода от 15 до 30 км.
Изобретена перезаряжаемая свинцовая
аккумуляторная батарея.
1881
Первый официально признанный
1882
В этом году Эрнст Вернер Сименс
электромобиль — это трёхколесный
(Ernst Werner Siemens) построил повозку
автомобиль Гюстава Труве (M. Gustave
Trouvé), построенный в Париже. С помощью
с электрическим приводом. Это
своей перезаряжаемой свинцовой
транспортное средство, названное «Elektro=
аккумуляторной батареи он достигает
Motte» или «Elektromote», считается первым
в мире троллейбусом.
скорости до 12 км/ч.
1898
Компания Шарля Жанто (Charles Jeantaud)
в Париже на рубеже столетия (с 1893
1900
по 1906 гг.) является лидером в области
На всемирной выставке в Париже
электромобилей.
Фердинанд Порше (Ferdinand Porsche)
Один из этих автомобилей устанавливает
представил автомобиль с двигателями,
рекорд скорости, равный 37,7 км/ч.
установленными в ступице каждого из колёс
передней оси.
1902
Швейцарский первопроходец в области
1913
электромобилей А. Трибельхорн
В Питтсбурге (США) начинает работать
(A. Tribelhorn) строит первые автомобили
первая заправочная станция. Вскоре
с электродвигателем. В течение почти 20 лет
заправочные станции появляются в каждом
его компания в основном производила
городе. Более развитая инфраструктура,
оборудованные электрическим приводом
дешёвый бензин, а также
коммерческие автомобили, в то время как
усовершенствование двигателей внутреннего
легковые автомобили выпускались только
сгорания и обеспечиваемый ими больший
в единичных экземплярах и в большинстве
запас хода являются основными причинами
случаев в виде прототипов.
победного шествия автомобилей
с двигателями внутреннего сгорания.
s499_274
4
1960
Доктор Чарльз Александр Эскоффери
(Charles Alexander Escoffery) представляет,
1969
возможно, первый в мире автомобиль
Для американской лунной программы
на солнечных батареях.
разработан «лунный автомобиль». В каждом
Это зарегистрированный в Калифорнии
колесе у него установлен электродвигатель.
Baker Electric 1912 года выпуска
В качестве источников энергии служат две
с фотоэлектрической панелью
серебро=цинковые аккумуляторные батареи,
из 10 640 отдельных элементов.
обеспечивающие «лунному автомобилю»
запас хода примерно в 92 км.
1973
Первый нефтяной кризис наглядно
демонстрирует промышленно развитым
странам их зависимость от стран=
экспортёров нефти. Цены на топливо сильно
1985
вырастают.
Первая в мире гонка на электромобилях
с солнечными батареями «Tour de Sol»
проводится в Швеции.
1987
Проводится соревнование электромобилей
с солнечными батареями «World Solar
1991
Challenge».
THINK — это первый автомобиль, который
1992
разработан и сконструирован именно как
Немецкий автомобильный концерн
электромобиль, а не переделан
Volkswagen AG разрабатывает модель VW
в электромобиль из обычного автомобиля.
Golf Citystromer, переделанный Golf, который
оборудован электродвигателем.
1995
Концерн PSA Peugeot Citroën выпускает
в период 1995=2005 гг.
10 000 электромобилей.
1996
Концерн General Motors предлагает
2008
двухместное электрокупе «EV 1» (Electric
На рынок США выводится »Tesla Roadster«
Vehicle 1) со свинцово=кислотными
компании Tesla Motors с полностью
аккумуляторными батареями массой 500 кг.
электрическим приводом, оборудованный
В последующем мощность автомобиля
6187 соединёнными последовательно
увеличивается благодаря использованию
аккумуляторными батареями от ноутбука. Он
никель=металлогидридных аккумуляторных
разгоняется с 0 до 100 км/ч за 3,8 секунды.
батарей.
s499_275
2009
Правительство ФРГ приняло Национальный план развития электромобилей (NEPE).
Его целью в Германии является продвижение исследований и разработок, подготовка рынка и вывод на рынок
электромобилей, приводимых в движение от аккумуляторных батарей. До 2020 года на немецком рынке
должен быть 1 миллион электромобилей, и ФРГ должна стать ведущим рынком для электромобилей.
5
Введение
История электромобилей Volkswagen
Концерн Volkswagen имеет более чем 40=летний опыт работы с электромобилями.
Уже в 1970 г. в лице модели «T2 Electric» появилось первое поколение настоящего электромобиля.
Golf 1 Electric
T2 Electric
T3 Electric
Golf 3 CitySTROMer
Jetta CitySTROMer
Электромобили
T2 City Taxi
Golf 1 Hybrid
Golf 2 Hybrid
Chico Hybrid
Гибридные автомобили
Автомобили на топливных элементах
6
Electro Van
Golf TwinDrive
Electro UP
Golf blue+e+motion
Golf ECO Power
Touareg Hybrid
Tiguan HyMotion
Bora HyMotion
Bora HyPower
Touran HyMotion
s499_018
7
Введение
Почему электромобили представляют интерес?
s499_276
Для того чтобы рассмотреть ключевые аспекты создания электромобилей, необходимо обратиться к таким
сферам, как окружающая среда, политика, экономика, общество, инфраструктура и техника. Полностью
разделить эти сферы по содержанию невозможно, поскольку между ними существуют сложные взаимосвязи.
Изменение климата и условия использования ископаемых природных ресурсов (ограниченная доступность,
цена) приводят к изменению политики государств в сфере защиты климата и энергетики и изменению
национальных обществ этих государств.
В качестве ответа на эти изменения политика вырабатывает обязательные в национальных рамках, но,
к сожалению, различающиеся у разных стран предельные значения выбросов вредных веществ в атмосферу.
Эти предельные значения, как правило, описывают непосредственные выбросы CO2 или других наносящих
вред окружающей среде газов в атмосферу.
Электромобиль непосредственно не выбрасывает в атмосферу вредные вещества в виде CO2.
Введение в городах зон с ограниченным выбросом вредных веществ в атмосферу или полностью свободных от
выбросов, а также изменившиеся рамочные политические условия ускорят развитие электромобилей.
Государственное стимулирование и потребности коммунальной сферы придают импульс экономике и
поддерживают процесс развития в сфере научных исследований. Всё больше компаний вкладывают
инвестиции в развитие электромобилей и таким образом в союзе с научными исследованиями способствуют
модернизации имеющихся опытных моделей, новых технологий и возможностей их последующего
применения.
8
Политика
=
Международные нормы
Охрана окружающей
по предельным значениям
Экономика
среды
выбросов вредных веществ
=
Конечность запасов нефти
=
Изменение климата
=
Введение зон с ограниченными
=
Повышение стоимости
=
Снижение глобальных
выбросами или свободных
ископаемых видов топлива
выбросов CO2
от выбросов вредных веществ
=
Желание независимости
=
Уменьшение шумовой нагрузки
=
Планы развития и субсидии
от стран=экспортёров нефти
=
Сознательное отношение
к расходованию полезных
ископаемых
Электромобили
Технологии
Общество
Инфраструктура
=
Технические преимущества
=
Растущая мобильность людей
=
Обширная инфраструктура
электродвигателя
=
Рост приемлемости
для зарядки электромобилей
по сравнению с ДВС
электрического привода
(дома, на работе, в пути)
=
Повышение КПД
для потребителей
=
Меры безопасности при
=
Растущий спрос на автомобили
работе с высоким напряжением
с меньшим расходом топлива и
более низкими выбросами
вредных веществ
=
Растущая урбанизация
(мега=сити)
s499_012
9
Введение
Преимущества электромобилей
=
Электрический привод (электродвигатель=генератор) работает гораздо тише двигателя внутреннего
сгорания. Таким образом, уровень шума у электромобилей очень мал. При высокой скорости у таких
автомобилей преобладающим является шум от качения шин.
=
При движении электромобиль не выбрасывает в атмосферу никаких вредных веществ или газов. Если
высоковольтная батарея перезаряжается от восстанавливаемых источников энергии, то электромобиль
может эксплуатироваться без выбросов CO2.
=
Если в ближайшем будущем центры городов, подвергающиеся особой нагрузке от автомобильного
движения, будут объявлены зонами, свободными от выбросов вредных веществ, то въезд в них будет
разрешён только для автомобилей с высоковольтными силовыми установками.
=
Электродвигатель=генератор очень надёжен и не требует затратного обслуживания. Он подвержен только
незначительному механическому износу.
=
Электродвигатель=генератор имеет высокий, до 96%, КПД по сравнению с двигателем внутреннего
сгорания, КПД которого составляет 35-40%.
=
У электродвигатель=генератора более оптимальные характеристики крутящего момента и мощности.
Уже с момента запуска он развивает максимальный крутящий момент. Благодаря этому электромобиль
по сравнению с автомобилем с двигателем внутреннего сгорания при одинаковой мощности может
разгоняться значительно быстрее.
=
Устройство трансмиссии проще, потому такие узлы и детали автомобиля, как коробка передач, сцепление,
глушитель, сажевый фильтр, топливный бак, стартер, генератор, свечи зажигания, отсутствуют.
=
При торможении электродвигатель может выполнять функции генератора, генерировать электроэнергию и
заряжать АКБ (рекуперация энергии).
=
Высоковольтную батарею можно с удобством заряжать непосредственно дома, на остановке во время
поездки и от всех находящихся в пределах доступности розеток. Розетка синего цвета на автомобиле и
на зарядных станциях общего пользования принята в качестве стандарта на территории всей Германии и
всеми производителями.
=
Энергия подаётся только тогда, когда она требуется потребителю. В отличие от обычных автомобилей
электродвигатель=генератор никогда не работает при остановке перед светофором. Особенно эффективен
электродвигатель=генератор при движении в плотном транспортном потоке, а также при движении
с частыми остановками.
=
За исключением редуктора на электродвигатель=генераторе электромобиль не требует масла для смазки.
10
Недостатки электромобилей
= У электромобилей ограниченный запас хода. Электрическая энергия должна быть накоплена современной
высоковольтной автомобильной батареей в достаточной степени. Это количество накопленной энергии
является решающим фактором для запаса хода электромобиля.
= Если высоковольтную батарею требуется зарядить из полностью разряженного состояния до полностью
заряженного состояния, а в наличии имеются только минимальные зарядные возможности,
то продолжительность процесса зарядки может достигать 7,5 часа.
= Возможности зарядки электромобилей в процессе поездки пока находятся в стадии развития.
Сеть зарядных станций развита слабо.
= Если цель поездки находится за пределами максимального запаса хода электромобиля, водитель должен
планировать маршрут поездки с учётом наличия зарядных станций. «Где электромобиль можно зарядить
в пути?»
Сравнение характеристик крутящего момента
Электродвигатель+генератор
Электродвигатель=генератор (a) с первого оборота
a
развивает максимальный крутящий момент.
Он не требует фазы пуска для достижения частоты
вращения холостого хода. По мере увеличения
b
частоты вращения, начиная с определённой частоты
вращения, доступный крутящий момент снижается.
Эта частота вращения приблизительно равна
14 000 об/мин.
Частота вращения
Частота вращения, об/мин
Дополнительно, благодаря этой особенности
на холостом ходу
электродвигатель=генератора, можно отказаться
Электродвигатель=генератор (a)
от применения сложной коробки передач.
Двигатель внутреннего сгорания (b)
Двигатель внутреннего сгорания
Для выработки крутящего момента двигатель внутреннего сгорания (b) должен вращаться с частотой вращения
на холостом ходу. При увеличении частоты вращения двигателя увеличивается доступный крутящий момент.
Дополнительно эта особенность двигателя внутреннего сгорания требует наличия коробки передач
с несколькими передаточными числами. Через сцепление или гидротрансформатор крутящий момент
передаётся на шестерни коробки передач.
11
Введение
Экологические аспекты
Выбросы CO2
Глобальное потепление к 2050 году не должно превысить значение 2°C по сравнению с температурой Земли
до индустриальной эпохи. Достичь этой цели можно только путём снижения выбросов CO2. В период
до 2050 года ставится цель снизить уровень выбросов CO2 на каждого человека с 45 тонн в год в настоящее
время до 0,7 тонны в год.
Сами электромобили не выбрасывают CO2 в атмосферу. Однако при рассмотрении источников выбросов CO2
следует учитывать не только сами электромобили, но и выбросы, которые возникают при производстве
электроэнергии (например, при работе угольных электростанций).
Развитие автомобилей особенно в Германии тесно связано с применением «чистой энергии» (т. е. энергии из
возобновляемых источников). Поэтому уже при существующей структуре источников электроэнергии можно
исходить из более низких выбросов CO2 на каждый электромобиль по сравнению с автомобилями
с двигателями внутреннего сгорания. На международном уровне структура источников электроэнергии даёт
меньше преимуществ. Поскольку такие страны с переходной экономикой, как Китай или Индия из=за быстрого
роста спроса на электроэнергию в первую очередь делают ставку на добычу электроэнергии на угольных
электростанциях, экологический баланс производства электроэнергии там хуже.
Дизельный двигатель, 111 г/км
Бензиновый двигатель, 132 г/км
Производство водорода, 210 г/км
Ветровая энергия, 1 г/км
Ядерная энергия, 6 г/км
Природный газ, 98 г/км
Котельное топливо, 145 г/км
Каменный уголь, 171 г/км
Бурый уголь, 188 г/км
Энергетический комплекс в ФРГ, 2010 г., 115 г
Энергетический комплекс в Китае, 2010 г., 179 г
Все данные: выбросы CO2 в граммах на километр пробега
s499_014
(по состоянию на 2011 год)
Вы уже знаете?
Поскольку чистого водорода, необходимого для топливных элементов, в природе не существует, его
необходимо добывать с помощью трудоёмкого процесса. Для этого процесса требуется очень много
электрической энергии.
12
Возобновляемые источники энергии
Под возобновляемыми источниками энергии подразумеваются источники энергии, которые доступны
в ближайшей перспективе, и по человеческим меркам неисчерпаемы. К возобновляемым источникам энергии
относится ветровая энергия, солнечная энергия, геотермальная энергия (тепловая энергия Земли),
гидроэнергия и биомасса.
Дальнейшее снижение выбросов CO2 в сфере электромобилей возможно в том случае, если доля возобнов=
ляемых источников энергии в энергетическом комплексе будет увеличена. К 2030 году эта доля в производстве
электроэнергии европейскими странами по сравнению с 2010 годом должна увеличиться с 17до 48%.
Возобновляемые
Ядерная энергия 22%
источники
Солнечная энергия 2%
энергии 17%
Природный газ 14%
Гидроэнергия 3,2%
Энергия из биомассы
5,6%
Бурый уголь 24%
Ветровая энергия 6,2%
Прочие 5%
Каменный уголь 19%
s499_072
Энергетический комплекс в ФРГ, 2010 г.
Потенциал солнечной энергии
Энергия, излучаемая Солнцем на Землю, примерно в десять тысяч раз превышает текущие потребности
человечества в энергии. Таким образом, из солнечного света доступно больше энергии, чем потребуется
в будущем.
Однако использованию этого потенциала мешают затратность и коэффициенты полезного действия элементов
солнечных батарей. Если КПД модулей фотоэлектрических элементов в начале восьмидесятых годов равнялся
всего восьми процентам, то в настоящее время КПД представленных на рынке модулей составляет в среднем
17%, а у самых лучших представителей достигает почти 20%. Однако для того чтобы солнечная энергия могла
конкурировать с другими энергоносителями, технологию необходимо развивать, т. е. гелиоустановки должны
быть более эффективными.
Вы уже знаете?
В течение 24 часов на Землю в виде солнечного света поступает такое количество энергии, которое
расходуется на обеспечение электроэнергией всего населения Земли в течение одного года.
Доля геотермальной энергии (использование тепловой энергии мантии Земли) в производстве энергии в ФРГ
в 2011 году была ещё меньше 1%.
13
Основы электромобилей
Под термином «электромобили» следует подразумевать все автомобили, которые приводятся в движение
с помощью электрической энергии. К ним относятся как автомобили, приводимые в движение
электродвигателем, работающим от аккумуляторной батареи, так и гибридные автомобили (полные гибриды)
или автомобили с топливными элементами.
Классификация электромобилей
В первую очередь электромобили классифицируются и именуются в соответствии с тем, каким образом
на электрический привод подаётся необходимая электроэнергия.
ДВС
Гибридный привод
Выработка электроэнергии
в автомобиле
Бензиновый/дизельный
Обычные а/м
двигатель
с бензиновыми или
дизельными
двигателями
Микро+гибрид
Средний гибрид
Полный гибрид (HEV)
как микро=гибрид
как средний гибрид
Электрические
и дополнительно:
и дополнительно:
компоненты
предназначены только
Электродвигатель
Электродвигатель
для реализации функции
поддерживает работу
поддерживает работу
Старт=стоп.
ДВС.
ДВС.
Движения только
Движение только на
на электрическом
электрическом приводе
приводе невозможно.
возможно.
Система рекуперации
энергии
Touareg 2011 модельного года представляет
собой первый
серийный автомобиль с электрическим
гибридным приводом концерна Volkswagen.
Он относится к полным гибридам.
14
Понятия и определения
Автомобили, не выбрасывающие в атмосферу вредных веществ в процессе эксплуатации, называют также
автомобилями с нулевым выбросом вредных веществ «Zero Emission Vehicle» (ZEV).
Электромобили с аккумуляторными батареями, которые приводятся в движение только электрическим
приводом, называют также аккумуляторными электромобилями «Battery Electric Vehicle» (BEV). В процессе
эксплуатации электроэнергия поступает из высоковольтной батареи, которая заряжается от электрической
сети.
Индекс «Electric Vehicle Index» (EVI) измеряет развитие сферы электромобилей. По девяти различным
критериям при этом оценивается как рынок для электромобилей, так и производство в различных
индустриальных государствах. В настоящее время последовательность исследованных стран имеет следующий
вид: США, Франция, ФРГ, Италия, Япония, Китай, Корея, Испания, Великобритания, Дания, Португалия и
Ирландия.
Гибридный привод
Движение на
электрической тяге
Зарядка электроэнергией от сети
Электромобили
с топливными
элементами (FCBEV)
Плагин+гибрид (PHEV)
Гибрид
Аккумуляторные
Приводятся в движение
как полный гибрид
с увеличенным
электромобили (BEV)
только электрическим
и дополнительно:
запасом хода (RXBEV)
приводом.
как аккумуляторный
Приводятся в движение
В процессе эксплуатации
В случае плагин=гибрида
электромобиль
только электрическим
электроэнергия
высоковольтная батарея
и дополнительно:
приводом.
вырабатывается
может дополнительно
В процессе эксплуатации
топливным элементом.
заряжаться от внешней
Запас хода увеличивает=
электроэнергия поступает
В качестве топлива
электросети.
ся с помощью двигателя
из высоковольтной
заправляется водород.
внутреннего сгорания,
батареи, которая
который вырабатывает
заряжается от
s499_010
электрическую энергию
электросети.
для электродвигателя.
Принятые сокращения:
BEV
= Battery Electric Vehicle; аккумуляторный электромобиль
HEV
= Hybrid Electric Vehicle; автомобиль с полным гибридным приводом, полный гибрид
FCBEV = Fuel Cell Battery Electric Vehicle; аккумуляторный электромобиль с топливными элементами
PHEV
= Plugin Hybrid Elekctric Vehicle; автомобиль с полным гибридным приводом и возможностью зарядки от внешнего источника,
плагин=гибрид
RXBEV = Range Extender Battery Electric Vehicle; аккумуляторный электромобиль с дополнительным приводом генератора
для увеличения запаса хода (range extender)
15
Основы электромобилей
Основные компоненты электромобиля
Вся система привода электромобилей включает следующие элементы:
= высоковольтная батарея с блоком управления ВВ=батареи и необходимым зарядным устройством;
= электродвигатель=генератор с электронным управлением (силовая электроника) и системой охлаждения;
= редуктор, включая дифференциал;
= тормозная система;
= климатическая установка, работающая от высоковольтной батареи.
1
Электродвигатель=генератор
2
Редуктор с дифференциалом
3
Блок силовой электроники
4
Высоковольтные провода
5
Высоковольтная батарея
6
Коммутационный блок с блоком управления ВВ=батареи
7
Система охлаждения
8
Тормозная система
9
Высоковольтный компрессор климатической установки
10
Высоковольтный отопитель
11
Зарядное устройство
12
Выводы для зарядки от внешнего источника
13
Внешний источник для зарядки
16
Электродвигатель+генератор
Под электромашиной или электродвигатель=генератором мы понимаем тяговый электродвигатель, который
может использоваться также в качестве генератора и стартера. В принципе, любой электродвигатель может
также функционировать как генератор. Если электродвигатель=генератора будет приводиться во вращение
внешним моментом, то он будет вырабатывать электроэнергию, как обычный генератор. Если на
электродвигатель=генератор подаётся электрический ток, то он работает как тяговый двигатель (привод).
Тяговые электродвигатели=генераторы имеют жидкостную систему охлаждения. Однако возможно и
воздушное охлаждение.
У полных гибридов (HEV) электродвигатель=генератор служит также в качестве стартера для двигателя
внутреннего сгорания.
В качестве электродвигателей=генераторов часто
используются электродвигатели трёхфазного тока.
2
Электродвигатель трёхфазного тока питается
3
трёхфазным переменным током. Его
принципиальная схема включает три катушки,
которые в качестве статора расположены вокруг
ротора и соответственно электрически соединены
с одной из трёх фаз. На роторе этого синхронного
электродвигателя расположено несколько пар
постоянных магнитов. Вследствие того, что на три
s499_235
катушки последовательно, на одну за другой,
подаётся электрический ток, они в итоге генерируют
вращающееся электромагнитное поле, которое
приводит ротор во вращение, если
электродвигатель=генератор используется
в качестве приводного двигателя.
При использовании в качестве генератора
вращение ротора инициирует в катушках
трёхфазное переменное напряжение, которое блок
s499_234
силовой электроники преобразует в постоянное
Электродвигатель=генератор (1), ротор (2), статор (3),
напряжение для зарядки высоковольтной батареи.
блок силовой электроники (4), высоковольтная
батарея (5)
На автомобиле при этом, как правило, применяются так называемые «синхронные электродвигатели». Термин
«синхронный» в этом контексте означает «вращающийся в одном направлении» и описывает отношение
скорости вращения возбуждённого электромагнитного поля в катушках статора к скорости вращения ротора
с его постоянными магнитами.
Преимущество синхронных электродвигателей по сравнению с асинхронными заключается в возможности
точной регулировки электродвигателя для применения в автомобиле.
17
Основы электромобилей
Сильные стороны электродвигателя+генератора
Благодаря отсутствию шума и выбросов вредных веществ электродвигатель=генератор очень экологичный.
Электродвигатель=генератор быстро срабатывает, обладает хорошими параметрами ускорения и высоким
коэффициентом полезного действия. В отличие от двигателей внутреннего сгорания электродвигатели
обеспечивают бесступенчатую характеристику номинальной мощности в широком диапазоне частот
вращения. Уже при малых частотах вращения (т. е. при троганьи) доступен максимальный крутящий момент,
который снижается только при очень высокой частоте вращения. Вследствие этого принципиально не требуется,
ни механической, ни автоматической коробки передач или сцепления.
Направление вращения электродвигателя можно выбирать произвольно. Таким образом, он может вращаться
по часовой стрелке, чтобы двигать автомобиль вперёд, и против часовой стрелки для движения задним ходом.
Электродвигатели запускаются самостоятельно. Отдельного стартера не требуется. Электродвигатели имеют
более простое устройство и содержат значительно меньше подвижных деталей, чем двигатели внутреннего
сгорания. В электродвигателе=генераторе вращается только ротор с его постоянными магнитами. Массы,
совершающие колебательные движения, как у двигателя внутреннего сгорания, отсутствуют. Заменять масло
не требуется, поскольку масло для смазки не используется. Поэтому транспортные средства с электрическим
приводом с точки зрения трансмиссии, как правило, требуют меньше обслуживания.
Высоковольтная батарея
Батарея является сердцем электромобиля. Заряжать
высоковольтную батарею можно, к примеру от
Высоковольтная батарея
внешнего источника, через розетку. Батарея отдаёт
постоянное напряжение блоку силовой электроники.
Блок силовой электроники преобразует постоянное
напряжение в переменное и питает
электродвигатель=генератор по трём фазам через
три провода (U, V и W). Электромобиль начинает
двигаться.
s499_252
Высоковольтная батарея в задней части автомобиля
с высоковольтной силовой установкой
18
Определения
Помимо термина «батарея» применяются также термины «аккумулятор», «аккумуляторная батарея» или
сокращённо АКБ. Раньше батареи и аккумуляторы описывали два вида устройств накопления электрической
энергии, которые принципиально различались. В современной речи больше не делается такого строгого
различия и оба термина применяются в одинаковом значении.
Батарея
Аккумулятор
s499_231
s499_232
Батарея
Аккумулятор
Источник зарядки
Батарея в прежнем значении означает источник
Аккумулятор может перезаряжаться и состоит из
накопления электрической энергии, перезарядить
вторичных элементов. Наиболее известным является
который невозможно. Батарея состоит из так
свинцовый аккумулятор, который в качестве
называемых первичных гальванических элементов.
источника питания бортовой сети широко
Суммарное напряжение зависит от количества и
применяется во всём мире.
напряжения отдельных элементов.
Во вторичном элементе тоже накапливается
Гальванический элемент путём химической реакции
электрическая энергия. Как и в случае батареи,
высвобождает хранящуюся в нём химическую
вырабатываемое количество энергии определяется
энергию в виде электрической энергии.
количеством соединённых друг с другом вторичных
Восстановить первоначальный заряд батареи путём
элементов. Однако протекающая при этом
электрической перезарядки невозможно.
химическая реакция в отличие от батареи легко
обратима. Это означает, что разрядившийся
аккумулятор можно снова использовать, если
зарядить его электроэнергией от зарядного
устройства.
Вы уже знаете?
Стойкость аккумуляторов ноутбуков к многократным циклам разрядки=зарядки равна примерно 500 циклам.
Это означает, что конструкция аккумулятора позволяет зарядить его из полностью разряженного до полностью
заряженного состояния до 500 раз. После этого ёмкость аккумулятора будет составлять всего лишь примерно
50% от его прежней ёмкости. Ёмкость указывается как «State of Capacitiy, статус заряда» (SOC). «Состояние»
аккумуляторной батареи описывается параметром SOH (State of health, исправность).
19
Основы электромобилей
В дальнейшем термин «высоковольтная батарея» (ВВ=батарея) будет использоваться для обозначения
аккумуляторной батареи для питания электродвигателя=генератора.
Такие стандартные электрические параметры высоковольтной батареи, как номинальное напряжение, КПД
и плотность энергии зависят от вида химических веществ, которые применяются во внутренней конструкции
накопителя энергии.
Плотность энергии
Этот параметр позволяет сделать вывод о мощности батареи относительно её массы (удельной мощности).
Чем выше плотность энергии, тем больше энергии можно накопить и снова отдать для выполнения работы.
Единицей измерения плотности энергии является ватт=час на килограмм [Вт·ч/кг], который состоит из работы
электрического тока [Вт·ч] и массы [кг] батареи. Плотность энергии позволяет определить запас хода
электромобиля.
Пример для высоковольтной батареи массой 85 кг, с напряжением 288 В и силой тока 6,5 А:
Электрическая мощность (P) равна электрическому напряжению (U), умноженному на силу тока (I); P = U x I.
U = 288В, а I = 6,5A
P = 288V x 6,5A = 1872В·А; 1В·А примерно соответствует 1 Вт (ватт)
P = 1872Вт или 1,872кВт (киловатт)
Работа электрического тока равна произведению электрической мощности на время.
Таким образом, в течение одного часа (1 ч) эта высоковольтная батарея может выполнить работу в
1872?Вт·ч?(ватт=час).
Расчёт плотности энергии: 1872Вт x 1 ч : 85кг = 22,02Вт·ч/кг]
Долговечность
Долговечность батареи описывается параметром стойкости к многократным циклам разрядки=зарядки.
Стойкость высоковольтной батареи к многократным циклам разрядки=зарядки на период в 10 лет определена
в 3000 циклов, т. е. 300 циклов в год. По этому показателю сравнивать так называемые «автомобильные
батареи», т. е. батареи для применения в автомобиле с высоковольтной силовой установкой,
с «потребительскими аккумуляторными батареями» для применения в ноутбуках или мобильных телефонах
нельзя.
КПД
Коэффициент полезного действия перезаряжаемой аккумуляторной батареи указывается в процентах.
Упрощённо можно сказать, что КПД показывает, какое количество энергии, затраченной на зарядку, может
быть снова использовано при разряде аккумуляторной батареи. Вследствие того, что незначительная часть
энергии зарядки рассеивается в виде тепловой энергии (потери при зарядке), коэффициент полезного действия
аккумуляторной батареи никогда не может быть равен 100%.
20
Принцип действия
Принцип действия аккумуляторной батареи
основан на том, что металлы различаются
по степени «благородства». Благородство в данном
контексте означает, что два разных металла,
например цинк и медь, по своим химическим
свойствам отличаются способностью отдавать
Фрагмент ряда напряжений металлов:
Al
— алюминий
электроны. На основе этого химического свойства
Zn — цинк
элементы можно упорядочить в так называемом
Fe
— железо
ряду напряжений. Цинк легко отдаёт электроны.
Cu — медь
Au — золото
Это означает, что он легко окисляется. Медь отдаёт
электроны для протекания химической реакции
не так легко. Это означает, что она окисляется
с трудом.
Если поместить стержень из цинка и стержень из
меди в отдельные ёмкости в подходящий раствор
электролита, то металлы будут с различной
степенью интенсивности эмитировать ионы
в электролиты и при этом оставлять электроны
в металлических стержнях. В одном сосуде имеется
большое количество положительно заряженных
ионов цинка в растворе и большое количество
электронов в цинковом стержне. В другом сосуде
имеется только незначительное количество
Схема устройства батареи
s499_230
положительно заряженных ионов меди в растворе
и только незначительное количество электронов
в медном стержне. Если соединить оба сосуда ионным мостиком друг с другом, то вследствие разной
концентрации ионов возникнет перенос заряда. Вследствие большого избытка электронов в цинковом стержне
он действует как анод, в то время как медный стержень образует катод. Между обоими стержнями, вследствие
различной концентрации электронов, можно измерить напряжение. Если соединить оба электрода
проводником, электроны потекут от анода к катоду. Эта конструкция в общем называется гальваническим
элементом и представляет собой простейшую форму батареи. Если энергия отдаётся батареей, то анод
является отрицательным полюсом. У перезаряжаемых батарей те же самые электроды могут попеременно
работать как аноды или катоды в зависимости от того, заряжается батарея или разряжается.
21
Основы электромобилей
Типы перезаряжаемых аккумуляторных батарей
Различные типы перезаряжаемых аккумуляторных батарей различаются по материалам, использованным
для изготовления электродов и электролитов. Наиболее распространены свинцовые, никель=кадмиевые,
никель=металлогидридные и литий=ионные батареи. Далее приведено их краткое описание и представлены их
важнейшие особенности.
Свинцовая аккумуляторная батарея
Представляет собой классическую 12=вольтную аккумуляторную батарею для питания бортовой сети
автомобиля. В качестве электродов служат пластины из свинца и свинца и окиси свинца, в качестве электролита
— раствор серной кислоты.
Свинцовые аккумуляторные батареи требуют обслуживания. Это означает, что в них необходимо доливать
дистиллированную воду, чтобы обеспечить необходимый уровень электролита. Для питания автомобилей,
движущихся исключительно на электрической тяге, свинцово=кислотные батареи подходят не лучшим образом,
поскольку они относительно своего объёма обладают очень большой массой и заняли бы большую часть
объёма автомобиля. Вследствие этого полезная нагрузка такого автомобиля снижается.
Свинцовый аккумулятор при некоторых условиях может уже через 6 лет утратить большую часть своей
электрической ёмкости.
В случае повреждения из него может вытечь электролит (кислота).
Никель+кадмиевые аккумуляторные батареи
В этих аккумуляторных батареях в качестве материала электродов используется кадмий (Cd) и соединение
никеля. В качестве электролита служит гидроксид калия. Поэтому этот тип батарей называют также щелочными
аккумуляторами. Они обладают большей плотностью энергии, чем свинцовые аккумуляторы, и более стойки
к повреждениям и вытеканию электролита. Никель=кадмиевые батареи обладают эффектом памяти. Глубокую
разрядку или избыточный заряд этот тип батарей выдерживает только в ограниченной степени.
Т. е. их КПД снижается. Кадмий и соединения кадмия ядовиты.
Никель+металлогидридные аккумуляторные батареи
У этих батарей в качестве материала для электродов используется соединение никеля и соединение другого
металла. В качестве электролита также используется гидроксид калия. В свою очередь они обладают большей
плотностью энергии чем никель=кадмиевые батареи и относительно стойки к повреждениям.
22
Хотя эффект памяти, свойственный никель=кадмиевым батареям, проявляется в меньшей степени, и у этих
аккумуляторных батарей в течение срока службы коэффициент полезного действие снижается. Эти потери
коэффициента полезного действия до определённой степени обратимы (устранимы). Другие преимущества
никель=металлогидридных аккумуляторных батарей: они не содержат таких ядовитых тяжёлых металлов,
как свинец или кадмий. Электролит в батарее содержится в твёрдом виде. Даже в случае разрушения корпуса
возможны только отдельные брызги.
Литий+ионные аккумуляторные батареи
Они представляют собой более современное поколение аккумуляторных батарей и сконструированы на
основе соединений лития. В качестве электродов используются — различные оксиды металлического лития и
графит, в качестве электролита различные растворители для солей лития. Литий=ионные батареи содержат
только очень незначительное количество воды и не обладают эффектом памяти. По сравнению с никель=
кадмиевыми батареями они имеют почти вдвое большую плотность энергии. Это означает, что данный тип
батарей относительно их мощности требует меньшего пространства для установки в электромобиле, так что
остаётся больше свободного пространства для пассажиров и багажного отсека.
Литий (Li) является химическим элементом. Слово «литий» происходит от греческого «lithos», что означает
камень, потому что он был обнаружен в 1817 в камне. По своим химическим свойствам литий подобно натрию,
относится к щелочным металлам, и вследствие своей малой плотности является лёгким металлом. После
водорода и гелия он является третьим в ряду самых лёгких химических элементов.
Плотность
0,534 г/см 3 (для сравнения: H2O = 1 г/см3)
Использование
В виде карбоната лития (Li2CO3);
в аккумуляторных
Для создания аккумуляторной батареи с энергией 20 кВт·ч требуется примерно 3 кг
батареях
чистого лития.
Преимущества
Быстрая зарядка благодаря незначительному радиусу ионов.
Отсутствие эффекта памяти.
При сильном нагревании литий=ионных батарей в батарее может начаться процесс распада. Это
может привести к возгоранию и выделению вредных для здоровья газов. Поэтому при обращении
с этими аккумуляторными батареями необходимо строго выполнять указания производителя.
23
Основы электромобилей
Топливные элементы
Баллоны с водородом
Электропривод
s499_239
Высоковольтная батарея
Топливные элементы
Одной из разработок в области альтернативных видов привода являются топливные элементы. С точки зрения
принципа преобразования энергии в топливном элементе протекает процесс получения электрической энергии
из химической энергии, схожий с процессом в двигателе внутреннего сгорания. Преобразование энергии из
«топлива» в эффективную мощность у топливных элементов протекает с гораздо меньшим количеством
промежуточных этапов, напрямую. По этой причине КПД топливного элемента выше чем КПД двигателя
внутреннего сгорания. Таким образом, топливный элемент можно рассматривать как двигатель.
В двигателе внутреннего сгорания химическая энергия, содержащаяся в молекулах топлива, путём сжигания
преобразуется в энергию движения. Эта энергия затем используется для привода коробки передач или
генератора. У двигателя внутреннего сгорания много энергии теряется из=за трения и рассеивания тепловой
энергии. В топливном элементе происходит это преобразование химической энергии в электрическую энергию.
В отличие от двигателя внутреннего сгорания дополнительного генератора для выработки электрической
энергии не требуется. В качестве топлива используется полученный промышленным способом водород,
который в топливном элементе превращается в воду при взаимодействии с кислородом, содержащимся
в атмосферном воздухе. Сам водород содержит меньше энергии, чем содержащаяся в топливе энергия
углеводородов, однако его проще сжигать, а потери в процессе преобразования энергии практически
отсутствуют. Кроме того, продукты сгорания топлива или вредные газы, как у двигателя внутреннего сгорания,
отсутствуют.
24
Volkswagen Technical Site: http://vwts.ru http://volkswagen.msk.ru http://vwts.info
огромный архив документации по автомобилям Volkswagen, Skoda, Seat, Audi
Устройство топливного элемента
Водородно=кислородный топливный элемент
представляет собой особую форму гальванического
элемента. Его основными частями являются два
электрода (1), например, углеродные нанотрубки,
3
покрытые слоем платины в качестве катализатора
(2), и специальная мембрана (3). В качестве
2
2
электролита могут служить различные соединения.
1
1
Специальная мембрана газонепроницаемая, не
проводит электроны и проницаема для протонов
(ядро водорода без электрона). Кислород (O2)
поступает из атмосферного воздуха, и заправлять
его отдельно не требуется.
Схема устройства топливного элемента
4
A
K
Описание работы:
Водород (H2) и кислород (O2) по отдельности
направляются к обоим электродам: водород к аноду
(A), а кислород к катоду (K). Под действием
катализатора водород отдаёт два электрона и
распадается на два положительно заряженных ядра
водорода (протоны). Эти протоны могут преодолеть
мембрану и мигрируют сквозь нее, поскольку
на другой стороне мембраны (стороне катода)
в электролите содержится меньше протонов, чем на
стороне анода (явление диффузии). На своём
электроде кислород захватывает электроны в ходе
каталитической реакции и после этого немедленно
Сгорание водорода приводит к возникновению тока.
реагирует со свободными протонами водорода,
образуя воду (H2O).
Если соединить анод и катод друг с другом электрически, то вследствие этой реакции будет течь ток (4).
Таким образом из реакции преобразования водорода в воду в топливном элементе добывается электрическая
энергия.
25
Основы электромобилей
Другие высоковольтные узлы
Инвертор
Инвертор называют также выпрямителем или преобразователем. Его задачей является преобразование
трёхфазного переменного напряжения генератора в постоянное напряжение для зарядки батареи. При этом
три фазы переменного напряжения вначале выпрямляются, а затем сглаживаются, чтобы получить практически
неизменное постоянное напряжение. При обратном преобразовании для привода электродвигателя
постоянное напряжение батареи преобразуется в трёхфазное переменное напряжение.
Преобразователь DC/DC
Преобразователь DC/DC в принципе представляет собой трансформатор. С его помощью высокое
напряжение высоковольтной батареи преобразуется в соответственно более низкое напряжение для зарядки
12=вольтной аккумуляторной батареи бортовой сети. Преобразователи переменного напряжения и
преобразователи DC/DC часто объединяются с другими электронными узлами высоковольтной системы в блок
силовой электроники.
Источники зарядки/вывод для зарядки
Зарядное устройство, установленное в автомобиле в высоковольтную систему, обозначается так же, как
преобразователь AC/DC. Он преобразует переменный ток из электрической сети общего пользования,
подводимый через вывод для зарядки, в постоянный ток, потому что для зарядки аккумуляторной батареи
может использоваться только постоянный ток.
Зарядка с помощью постоянного напряжения (DC=зарядка) тоже возможна. Однако подача постоянного
напряжения по сети общего пользования сопряжена с большими затратами.
Высоковольтная сеть
Высоковольтная сеть, за одним исключением, полностью отсоединена от бортовой сети. Преобразователь
DC/DC является единственным устройством, подключённым к обеим сетям. Все высоковольтные провода
окрашены в оранжевый цвет и обладают высокой стойкостью к повреждениям. Это свойство дополнительно
усиливается за счёт дополнительной тканевой оболочки, также окрашенной в оранжевый цвет. Электрические
разъёмы высоковольтной сети имеют исполнение, исключающее неправильное подсоединение (защиту от
переполюсовки), и цветную маркировку. Электрические потребители, не подсоединённые к высоковольтной
сети (например, светотехническое оборудование, рулевое управление, вакуумный насос усилителя тормозов,
прикуриватель), получают питание от обычной 12=вольтной бортовой сети.
26
Другие высоковольтные агрегаты
Помимо чистых компонентов привода, у автомобилей с высоковольтной силовой установкой от
высоковольтной сети могут питаться другие агрегаты и узлы. Это, к примеру, климатические установки и/или
отопитель.
У автомобилей с высоковольтной силовой установкой, эксплуатируемых без двигателя внутреннего сгорания,
необходимо приводить все агрегаты, которые в обычных автомобилях приводятся механически от двигателя
внутреннего сгорания, например, с помощью ременного привода, электрическими приводами. Однако для
этого необязательно использовать высокое напряжение, эти узлы могут быть рассчитаны на питание от
12=вольтной бортовой сети (например, насос усилителя рулевого управления, усилитель тормозов, ...).
Только в том случае, когда требуется высокая мощность, как в случае с компрессором климатической
установки, узел конструируется как высоковольтный. Все высоковольтные агрегаты маркируются
предупреждающими наклейками.
Редуктор
Использовать классическую коробку передач с несколькими ступенями на чистом аккумуляторном
электромобиле (BEV) больше не требуется. Для движения задним ходом просто переключаются полюса
электродвигателя. Это означает, что направление вращения электродвигателя=генератора меняется на
противоположное. Реализуется это с помощью рычага селектора, который обходится положениями
«Нейтраль», «Вперёд» и «Назад». Скорость движения плавно регулируется педалью акселератора. Полные
гибриды (HEV) и плагин=гибриды (PHEV) имеют обычную коробку передач. Как правило, эта коробка передач
не механическая, а автоматическая или КП DSG.
Тормозная система
У электромобиля, проще говоря, две независимые тормозные системы. Одна система представляет собой
классическую гидромеханическую тормозную систему. Вторая тормозная система реализуется с помощью
электродвигателя=генератора в виде «моторного тормоза». Однако преимущество этого «моторного тормоза»
по сравнению с двигателем внутреннего сгорания заключается в том, что с помощью электродвигателя=
генератора высвобождающаяся при торможении двигателем энергия рекуперируется и используется для
зарядки высоковольтной батареи. Эта так называемая рекуперация особенно в условиях городского движения
способствует высокой эффективности электромобилей. Одновременно, рекуперация снижает износ тормозов
автомобиля.
27
Основы электромобилей
Конфигурации трансмиссии
Электромобиль приводится в движение как минимум одним электродвигателем. Он может быть
полноприводным или с приводом на одну ось. Возможны также другие варианты гибридного привода.
Они описаны в программе самообучения SSP450 «Touareg с гибридной системой привода».
Далее представлены два основных варианта привода.
= Привод с помощью электродвигателей, установленных в ступицах колёс.
= Привод с помощью одного электродвигателя=генератора в центральной трансмиссии.
Привод с помощью электродвигателей, установленных
в ступицах колёс
В следующей таблице показаны различные варианты привода с помощью двигателя, установленного в ступице
колеса.
Передний привод
Задний привод
Полный привод
2 двигателя в ступицах колёс
2 двигателя в ступицах колёс
4 двигателя в ступицах колёс
Устройство
Особенности
Колёса соединены непосредственно с двигателями
= Приводные валы не требуются.
в ступицах. Конструкция с электродвигателями
= Дифференциал не требуется.
в ступицах колёс сегодня применяется для
электророллеров, велосипедов с электрическим
приводом и инвалидных кресел с электроприводом.
Недостатки
= Неподрессоренные массы в колесе по
сравнению с обычным автомобилем выше.
= Большая масса приводимых деталей (влияние на
Преимущества
инерцию и крутящий момент всего автомобиля).
= Технически возможен полный привод.
= Требуется отдельная конструкция автомобиля.
= Оси привода двигателей в ступицах
= Сложная система управления двигателями.
расположены непосредственно в колесе.
Оба электродвигателя=генератора должны
= Высокий КПД привода, поскольку механические
работать синхронно.
потери отсутствуют.
= В настоящее время всё ещё требуется
= Возможность рекуперации энергии.
комбинация с гидравлической системой
тормозов.
= Монтажное пространство на колесе ограничено.
28
Привод с помощью одного электродвигателя+генератора
в центральной трансмиссии
В следующей таблице показаны различные варианты привода с помощью двигателя, установленного в ступице
колеса.
Передний привод
Задний привод
Полный привод
Полный привод
Один центральный
Один центральный
Один центральный
Два центральных двигателя=
электродвигатель=генератор
электродвигатель=генератор
электродвигатель=генератор
генератора и четыре
и два приводных вала
и два приводных вала
и пять приводных валов,
приводных вала.
плюс раздаточная коробка
Устройство
Особенности
Электродвигатель=генератор приводит коробку
= По два приводных вала на каждую приводимую
передач, приводные валы и таким образом колёса.
ось
В случае автомобиля только с электрическим
= Дифференциал для каждой приводимой оси.
приводом достаточно понижающей передачи.
= Требуется карданный вал.
Полный привод может быть реализован с помощью
карданного вала от привода передней оси. Другой
возможностью является использование второго
электродвигателя=генератора
Преимущества
Недостатки
= Привод на одну ось реализовать конструктивно
= Ось привода центрального электродвигателя=
проще.
генератора расположена не соосно с ведущими
= Технически возможен полный привод.
осями.
= Возможна очень хорошая комбинация
= Необходим дифференциал.
в качестве гибридного привода (HEV / PHEV /
= Необходима понижающая передача.
RXHEV).
= Возможна интеграция в существующую
конструкцию автомобиля.
В настоящее время Volkswagen использует только приводы с центральным электродвигателем=
генератором в качестве единственного привода или в сочетании с двигателями внутреннего
сгорания в качестве гибридного привода. Двигатели в ступицах пока не применяются.
Однако их применение на автомобилях в будущем вполне возможно.
29
Конструкции автомобилей
Обзор различных
комбинаций приводов
Привод полного Привод плагин+
Электропривод Электропривод
Привод
гибрида
гибрида
BEV
автомобиля
автомобиля
HEV
PHEV
с увеличенной
с топливными
дальностью
элементами
пробега RXBEV
FCBEV
ДВС
Электродвигатель+
генератор(+ы)
Блок(+и) силовой
электроники
Высоковольтная
батарея
Вывод для зарядки
от внешнего
источника
Потенциал для
25
50
100
90
100
снижения выбросов
CO2 [%]
В принципе, существуют различные конструкции гибридных автомобилей и электромобилей. Некоторые из них
уже представлены на рынке. Другие пока существуют в виде прототипов.
Все конструкции имеют некоторое количество общих высоковольтных компонентов. Эти компоненты у всех
автомобилей с высоковольтной силовой установкой встречаются в адаптированном виде.
В представленном обзоре эксплуатационные материалы не показаны. В двигатель внутреннего сгорания
подаётся топливо.
Топливный элемент заправляется водородом.
30
Touareg с полным гибридным приводом (HEV)
В случае полного гибридного привода автомобиль
имеет двигатель внутреннего сгорания и
электродвигатель=генератор, который используется
в качестве генератора, приводного двигателя и
стартера. Отдельные режимы работы зависят от
таких факторов, как степень заряженности
ВВ=батареи, положение педали акселератора,
усилие нажатия педали тормоза. Как двигатель
внутреннего сгорания, так и электродвигатель=
s499_019
генератор раздельно или совместно отдают своё
усилие привода через сцепление и общую коробку
передач на ведущие оси.
Помимо высоковольтной сети, автомобиль имеет также 12=вольтную бортовую сеть с собственной 12=вольтной
АКБ питания бортовой сети.
Обогрев салона в этой конструкции реализован за счёт нагревшейся охлаждающей жидкости двигателя
внутреннего сгорания.
Устройство
Силовые агрегаты и высоковольтные элементы
Электродвигатель=генератор
Коробка передач
Высоковольтная батарея
Двигатель
внутреннего
сгорания
Компрессор
климатической
установки
Блок силовой электроники
Высоковольтные провода
31
Конструкции автомобилей
Режимы работы полного гибрида HEV
Движение с помощью
ДВС отключён
электродвигателя
Блок силовой электроники
Двигатель внутреннего сгорания отключён.
Высоковольтная
Электродвигатель=генератор приводит автомобиль
батарея
в движение. Все функции, реализуемые за счёт
поставляет
вращения двигателя внутреннего сгорания, у
энергию
гибридного автомобиля осуществляются с помощью
Электродвигатель=генератор в режиме привода
различных высоковольтных и 12=вольтных
агрегатов.
Режим движения на ДВС
Двигатель внутреннего сгорания работает
Двигатель внутреннего сгорания приводит
автомобиль в движение. Высоковольтная батарея
Высоковольтная
(в зависимости от степени заряженности)
батарея
заряжается. Эксплуатационный режим ДВС
заряжается
при этом смещается в область оптимального КПД.
Электродвигатель=генератор в режиме генератора
Электрический ускоритель (E+Boost)
Двигатель внутреннего сгорания работает
В случае, когда требуется очень высокая мощность,
электродвигатель=генератор поддерживает работу
Высоковольтная
двигателя внутреннего сгорания.
батарея
Мощность двигателя внутреннего сгорания и
поставляет
энергию
электродвигателя=генератора на короткое время
суммируются.
Электродвигатель=генератор в режиме привода
ДВС отключён
Рекуперация энергии торможения
Двигатель внутреннего сгорания как правило
отключается. Энергия торможения преобразуется
Высоковольтная
электродвигателем=генератором (работающим
батарея
в режиме генератора) в электрическую энергию
заряжается
и сохраняется в высоковольтной батарее.
Электродвигатель=генератор в режиме генератора
32
Плагин+гибрид Golf 6 TwinDrive (PHEV)
В отличие от привода полного гибрида привод
TwinDrive имеет два электродвигателя=генератора.
Один из электродвигателей=генераторов
используется исключительно в качестве генератора
или стартера, другой
электродвигатель=генератор служит тяговым
электродвигателем и генератором. Оба
электродвигателя=генератора и двигатель
внутреннего сгорания, соответственно через
сцепление, соединены друг с другом.
И в данном случае взаимодействие обоих
электродвигателей=генераторов и двигателя
внутреннего сгорания определяется эксплуатационным режимом. Высоковольтная батарея привода TwinDrive
может также заряжаться от внешнего подключения к сети 230В. Эта система привода может даже отдавать ток
в сеть общего пользования 230 В, если только конструкция электрического разъёма подключения домашней
230=вольтной сети предусматривает такую возможность.
Помимо высоковольтной сети, автомобиль имеет также 12=вольтную бортовую сеть с собственной 12=вольтной
АКБ питания бортовой сети.
Все функции, реализуемые за счёт вращения двигателя внутреннего сгорания (например, работа компрессора
климатической установки), у гибридного автомобиля осуществляются с помощью различных высоковольтных и
12=вольтных агрегатов.
Устройство
Силовые агрегаты и высоковольтные элементы
s499_222
Компрессор
климатической
установки
Высоковольтная
Двигатель
батарея
внутреннего
Электродвигатель=генератор 2
сгорания
Коробка передач
Электродвигатель=
генератор 1
Блок силовой электроники 2
Зарядное
Блок силовой
устройство
электроники 1
Вывод для
зарядки от
Высоковольтные провода
внешнего
источника
33
Конструкции автомобилей
Режимы работы плагин+гибрида (PHEV)
Движение с помощью
ДВС отключён
электродвигателя
Электродвигатель=
генератор 2
Блоки силовой
выключен
электроники 1 и 2
Двигатель внутреннего сгорания отключён. Привод
осуществляется электродвигателем=генератором 1.
Высоковольтная
батарея
Высоковольтная батарея через блок силовой
поставляет
электроники 1 поставляет энергию.
энергию
Электродвигатель=генератор 1 в режиме привода
Последовательный режим
Двигатель внутреннего сгорания работает
Электродвигатель=генератор 2 в режиме
Электродвигатель=генератор 2 запускает двигатель
генератора
внутреннего сгорания. Затем электродвигатель=
генератор 2 работает как генератор и питает
Высоковольтная
батарея
высоковольтную батарею. Эта батарея поставляет
поставляет
энергию для электрического привода автомобиля
энергию
с помощью электродвигателя=генератора 1. Этот
рабочий режим используется в исключительных
Электродвигатель=генератор 1 в режиме привода
случаях.
Форсированное ускорение (Boost):
Двигатель внутреннего сгорания работает
Электродвигатель=генератор в режиме
Двигатель внутреннего сгорания и
привода
электродвигатель=генератор вместе разгоняют
автомобиль. Эта функция зависит от степени
Высоковольтная
батарея
заряженности высоковольтной батареи.
поставляет
энергию
Электродвигатель=генератор 1 в режиме привода
Режим привода от ДВС
Двигатель внутреннего сгорания работает
Электродвигатель=генератор 2 в режиме
Если высоковольтная батарея полностью
генератора
разряжена, электрический привод больше
невозможен.
Высоковольтная
батарея
В этом случае автомобиль приводится в движение
заряжается
двигателем внутреннего сгорания, и одновременно
за счёт избытка мощности высоковольтная батарея
заряжается с помощью электродвигателя=
Электродвигатель=генератор выключен
генератора 2.
34
Двигатель внутреннего сгорания работает
Сопряжённый привод и зарядка
Электродвигатель=генератор 2 в режиме
генератора
Для выполнения задаваемого водителем режима
движения системе может быть необходимо, чтобы
Высоковольтная
двигатель внутреннего сгорания приводил
батарея
автомобиль в движение и одновременно
заряжается
избыточная мощность использовалась для зарядки
высоковольтной батареи.
Электродвигатель=генератор 1 в режиме привода
ДВС отключён
Рекуперация энергии торможения
Электродвигатель=генератор 2 в режиме
Для рекуперации энергии торможение оба
генератора
электродвигателя=генератора могут использоваться
Высоковольтная
при замкнутой муфте сцепления. Эта энергия
батарея
от принудительного внешнего привода автомобиля
заряжается
с помощью обоих блоков силовой электроники
может преобразовываться в постоянное
Электродвигатель=генератор 1 в режиме
напряжение и немедленно сохраняться
генератора
в высоковольтной батарее.
Вывод для
Зарядка от внешнего источника
зарядки
Электродвигатель=
от внешнего
генератор 2 выключен
Во время зарядки от внешнего источника
источника
высоковольтная сеть находится в режиме покоя.
Высоковольтная
Электродвигатели=генераторы и блоки силовой
батарея
электроники отключены. Через вывод для зарядки
заряжается
от внешнего источника к автомобилю подсоединён
зарядный кабель. Когда блок управления зарядки
Электродвигатель=генератор 1 выключен
s499_226
высоковольтной батареи распознаёт источник
электрической энергии, замыкаются два
предохранительных реле.
Зарядка начинается. Когда достигается
необходимая степень заряженности, процесс
зарядки отключается. Электрические потребители,
включённые в автомобиле во время зарядки,
питаются от внешнего источника зарядки.
35
Конструкции автомобилей
Аккумуляторный электромобиль Golf blue+e+motion (BEV)
на примере опытной партии 2011 года
Golf blue=e=motion представляет собой чистый
электромобиль без двигателя внутреннего сгорания.
За исключением зарядки батареи с помощью
рекуперации высоковольтная батарея может
заряжаться исключительно от внешнего источника:
от зарядной станции, разъёма сети 230 В или через
зарядный кабель на зарядных станциях общего
пользования. Помимо высоковольтной сети,
автомобиль имеет также 12=вольтную бортовую сеть с
собственной 12=вольтной АКБ питания бортовой сети.
Электродвигатель=генератор мощностью 85 Вт через
понижающую передачу и дифференциал передаёт
мощность непосредственно на ведущие колёса.
Пользователь эксплуатирует автомобиль идентично автомобилю с АКП или КП DSG. Понижающая передача
имеет механизм блокировки трансмиссии на стоянке. Кроме того, селектор имеет позицию «B» (рекуперация
энергии торможения). В этом положении селектора при отпускании педали акселератора система
обеспечивает максимальную рекуперацию энергии. Таким способом автомобиль может быть заторможён
до полной остановки без задействования рабочего тормоза. Тепла, выделяемого электродвигателем=
генератором, недостаточно для обогрева салона. Поэтому blue=e=motion оборудован высоковольтным
отопителем.
Устройство
Силовые агрегаты и высоковольтные элементы
Высоковольтная батарея
Высоковольтный
отопитель
Блок силовой электроники
Компрессор
климатической
установки
Зарядное устройство
Двигатель
с редуктором
Вывод для зарядки от
внешнего источника
Высоковольтные провода
36
Режимы работы аккумуляторного электромобиля (BEV)
s499_217
Блок силовой электроники
Движение с помощью
Высоковольтная
электродвигателя
батарея
поставляет
Электрический привод у электромобиля без ДВС
энергию
организован аналогично полному гибриду:
Электродвигатель=генератор в режиме привода
высоковольтная батарея поставляет энергию блоку
силовой электроники. Он преобразует постоянное
напряжение в переменное напряжение для питания
электродвигателя=генератора.
s499_228
Рекуперация энергии торможения
Высоковольтная
батарея
Когда электромобиль движется «накатом»
заряжается
(автомобиль движется при отсутствии момента
привода от электродвигателя=генератора), часть
Электродвигатель=генератор в режиме генератора
энергии движения через электродвигатель=
генератор, работающий в режиме генератора,
используется для зарядки высоковольтной батареи.
Работа климатической установки
Высоковольтный отопитель
при остановке автомобиля
Высоковольтный компрессор
климатической установки
Когда электромобиль останавливается, например,
Высоковольтная
в пробке, то электродвигатель=генератор не
батарея
требует электрической энергии для привода. Режим
поставляет
энергию
климатической установки, заданный пассажирами,
s499_254
обеспечивается с помощью высоковольтного
отопителя и высоковольтного компрессора
климатической установки.
Вывод для
Зарядка от внешнего источника
зарядки
от внешнего
источника
Высоковольтная батарея заряжается через вывод
для зарядки от внешнего источника, имеющийся
Высоковольтная
батарея
на автомобиле. После подсоединения внешнего
заряжается
источника для зарядки высоковольтная батарея
s499_218
автомобиля самостоятельно заряжается
до предварительно заданной степени
заряженности. Процесс зарядки отключается
автоматически. Если во время зарядки включаются
электрические потребители, они получают питание от внешнего источника зарядки.
37
Конструкции автомобилей
Электромобиль с увеличенным запасом хода
Audi A1 e+tron (RXBEV)
(опытный автомобиль)
Этот автомобиль является примером реализации
системы увеличения запаса хода (RXBEV).
Его система привода включает один ДВС и два
электродвигатель=генератора. Однако в отличие
от описанных ранее систем привода двигатель
внутреннего сгорания не имеет механической связи
с ведущими осями. Привод исключительно
s499_256
электрический.
Двигатель внутреннего сгорания приводит
электродвигатель=генератор 1, работающий
в режиме генератора и подзаряжающий высоковольтную батарею во время движения. В этой функции
двигатель внутреннего сгорания работает с оптимальными эксплуатационными характеристиками, при
которых мощность высокая, а расход топлива незначительный. Такая система позволяет увеличить запас хода
автомобиля. Высоковольтная батарея в основном заряжается от вывода для зарядки от внешнего источника.
Возможность подзарядки с помощью ДВС и электродвигателя=генератора 1 следует рассматривать, как
использование агрегата аварийного питания. Помимо высоковольтной сети, автомобиль имеет также
12=вольтную бортовую сеть с собственной 12=вольтной АКБ питания бортовой сети.
Устройство
Силовые агрегаты и высоковольтные элементы
Электродвигатель=генератор 1
Двигатель
внутреннего
сгорания
Блок силовой
Высоковольтная
электроники 1
Высоковольтный
батарея
отопитель
Электродвигатель
=генератор 2
Зарядное
устройство
Компрессор
Блок силовой
климатической
электроники 2
Вывод для зарядки от
установки
внешнего источника
Высоковольтные провода
38
Режимы работы электромобиля RXBEV
ДВС отключён
Движение с помощью
Электродвигатель=
электродвигателя
генератор 1
Блок силовой
выключен
электроники 1 и 2
Когда высоковольтная батарея заряжена,
Высоковольтная
электромобиль приводится в движение
батарея
электродвигателем=генератором 2. Системы
поставляет
энергию
комфорта (высоковольтный отопитель,
высоковольтный компрессор климатической
Электродвигатель=генератор 2 в режиме привода
установки) и 12=вольтная АКБ бортовой сети
питается от блока силовой электроники 2.
Двигатель внутреннего сгорания работает
Электрический привод и зарядка
Электродвигатель=генератор 1 в режиме
Высоковольтная батарея разряжена.
генератора
Для продолжения движения запускается двигатель
Высоковольтная
внутреннего сгорания. Он приводит
батарея
электродвигатель=генератор 1 и таким образом
заряжается и
поставляет
заряжает высоковольтную батарею. Привод
энергию
автомобиля и рекуперация энергии осуществляется
Электродвигатель=генератор 2 в режиме привода
исключительно с помощью электродвигателя=
генератора 2.
Двигатель внутреннего сгорания работает
Зарядка батареи на неподвижном
автомобиле
Электродвигатель=генератор 1 в режиме
генератора
Внешний источник напряжения для зарядки
Высоковольтная
высоковольтной батареи для автомобиля
батарея
недоступен. В этом случае ДВС может заряжать
заряжается
высоковольтную батарею с помощью
электродвигателя=генератора 1 на неподвижном
Электродвигатель=генератор 2 выключен
автомобиле.
Зарядка от внешнего источника
Вывод для
зарядки
от внешнего
Высоковольтная система и вся система привода
источника
отключены. С помощью вывода для зарядки
Высоковольтная
от внешнего источника на автомобиле, зарядного
батарея
устройства для высоковольтной батареи и обоих
заряжается
предохранительных реле высоковольтная батарея
заряжается. Процесс зарядки контролируется и
завершается системой самостоятельно.
39
Конструкции автомобилей
Электромобиль с топливными элементами Tiguan
HyMotion (FCBEV)
В Tiguan HyMotion реализован привод с
использованием топливных элементов. Автомобиль
заправляется водородом и получает электрическую
энергию для электродвигателя=генератора от
модуля топливных элементов. В этом модуле
водород превращается в воду, и благодаря этой
s499_258
реакции вырабатывается электрическая энергия.
В зависимости от эксплуатационного режима для
обеспечения привода осуществляется зарядка
высоковольтной батареи.
Дополнительный двигатель внутреннего сгорания не
установлен. Зарядка высоковольтной батареи от внешнего источника возможна только на сервисных
предприятиях с помощью специального зарядного устройства. Помимо высоковольтной сети, автомобиль имеет
также 12=вольтную бортовую сеть с собственной 12=вольтной АКБ питания бортовой сети.
Устройство
Силовые агрегаты и высоковольтные элементы
Компрессор
климатической
установки
Блок силовой электроники
Высоковольтный
отопитель
Топливный
элемент
Электродвигатель=
генератор
Высоковольтные провода
Высоковольтная батарея
40
Режимы работы электромобиля FCBEV
Топливный элемент отключён
Движение с помощью
Блок силовой электроники
электродвигателя
Если высоковольтная батарея заряжена, возможно
движение на электрическом приводе. В этом случае
топливный элемент не поставляет энергию и не
Высоковольтная
расходует водород.
батарея
Электродвигатель=генератор в
поставляет энергию
режиме привода
Топливный элемент активен
Электрический привод и зарядка
Если этого требует степень заряженности
высоковольтной батареи, включается топливный
элемент. С помощью заправленного водорода и
кислорода атмосферного воздуха вырабатывается
Высоковольтная
электрическая энергия для привода и зарядки
батарея
высоковольтной батареи.
Электродвигатель=генератор
заряжается и
в режиме привода
поставляет энергию
Топливный элемент отключён
Рекуперация энергии торможения
Рекуперация энергии торможения осуществляется
исключительно с помощью электродвигателя=
генератора. При движении накатом
электродвигатель=генератор переключается в
Высоковольтная
режим генератора. Он заряжает высоковольтную
батарея
Электродвигатель=генератор в
заряжается
батарею с помощью блока силовой электроники.
режиме генератора
Водород для топливного элемента
Водород заправляется на специальных заправочных колонках. Процесс заправки идентичен процессу
заправки природного газа. Водород закачивается в баллон под автомобилем под давлением до 700 бар.
Вследствие физических свойств водорода 80 литров имеют массу примерно 6,44кг. Через редуктор водород
подаётся в топливный элемент. При рабочем давлении в 3 бар топливный элемент вырабатывает постоянное
напряжение от 250 до 450 В.
41
Меры безопасности при работе с высоким
напряжением
Всё более широкая электрификация и гибридизация систем привода приводит к тому, что в автомобиле
усиленно используются высоковольтные системы.
Что означает высокое напряжение?
В транспортных средствах с высоковольтными системами (ВВ) установлены компоненты, которые работают
с напряжениями выше 60 В постоянного тока или 25 В переменного напряжения. Отдельные компоненты в этих
автомобилях требуют ещё более высокого напряжения. Высоковольтные сети в автомобилях работают
с постоянными напряжениями до 650 В и очень сильными пиковыми токами.
Какие опасности существуют при работе
с высоковольтными системами?
Все движения тела человека инициируются электрическими управляющими механизмами. Все мышечные
реакции, такие как сердечные сокращения или мигание век управляются электрическими импульсами=
раздражителями. Эти электрические импульсы передаются в теле человека по нервным волокнам, подобно
токам в электрических цепях.
Касание находящихся под напряжением высоковольтных компонентов может привести к тому, что ток будет
течь сквозь тело человека. Уже начиная с постоянных токов силой примерно от 30 мА в зависимости от
длительности воздействия тока могут возникать временные нарушения сердечных сокращений.
При воздействии на тело человека более сильных токов дополнительно возникают тяжёлые ожоги внутренних
органов, а в некоторых случаях это может привести к мерцанию желудочков сердца.
При коротком замыкании обоих полюсных выводов электрической системы существует опасность
возникновения электрической дуги. Это может привести к тяжёлым наружным ожогам тела человека и
повреждению сетчатки глаз.
Системы безопасности
Опасность контакта с находящимися под напряжением высоковольтными компонентами должна быть
исключена.
Работы с высоковольтной системой разрешается проводить только персоналу, обладающему специальной
квалификацией. Помимо цветной маркировки и предупреждающих табличек и надписей на высоковольтных
компонентах существуют технические меры безопасности.
Какие предохранительные устройства используются на автомобиле, зависит от конкретного автомобиля.
Далее будут перечислены основные аспекты безопасности без учёта специальных вариантов установки
ВВ=систем на автомобиль.
Какие специальные предохранительные устройства имеются на автомобиле, можно узнать из документации
сервисного предприятия.
42
Электрическое разделение высоковольтной сети и 12+вольтной бортовой сети
Задача
Строгое разделение высоковольтной сети и 12=вольтной бортовой сети должно предотвратить опасность
непреднамеренного короткого замыкания высоковольтной системы на массу автомобиля. Это разделение
высоковольтной системы с массой кузова называют также гальваническим разделением.
Способ реализации
s499_242
Для обеспечения этого разделения высоковольтная
система имеет собственную систему выравнивания
потенциалов. Высоковольтная сеть и 12=вольтная
бортовая сеть гальванически разделены одна от
другой, так что непреднамеренное короткое
замыкание и таким образом прохождение тока
на массу кузова невозможно.
Бортовая сеть 12 В
Высоковольтная сеть
В то время как в 12=вольтной бортовой сети цепь тока, как правило, замыкается через массу автомобиля, все
высоковольтные компоненты имеют два провода, с помощью которых формируется их электрическая цепь.
Соединение с массой кузова отсутствует.
Отсоединение цепи высокого напряжения путём «выключения» зажигания
Задача
s499_260
Простейшей возможностью отключить
высоковольтную систему и отсоединить
s499_261
высоковольтную цепь от высоковольтной батареи
является поворот ключа зажигания в положение
«Привод отключён».
В зависимости от комплектации автомобиля это
можно также осуществить нажатием кнопки
«Отключение двигателя» (например, при наличии
системы Keyless Entry).
Способ реализации
Замок зажигания или «кнопка отключения двигателя» служат выключателями, с помощью которых цепь тока
к предохранительным реле высоковольтной системы разрывается (см. следующую страницу). Вследствие этого
предохранительные реле размыкаются и высоковольтная батарея отсоединяется от высоковольтной сети.
Через непродолжительное время напряжение в высоковольтной системе снимается. Однако сама
высоковольтная батарея и высоковольтные провода до предохранительных реле по=прежнему находятся под
напряжением.
43
Меры безопасности при работе с высоким
напряжением
Предохранительные реле высоковольтной системы (ВВ+контактор)
Задача
Высоковольтная батарея соединена с высоковольтной системой. Каждое из высоковольтных соединений имеет
собственное предохранительное реле, которое может разорвать это соединение. Таким образом, задачей
предохранительных реле является соединение высоковольтной батареи с высоковольтной сетью автомобиля
(контактор замкнут) или отсоединение её от сети (контактор разомкнут).
Способ реализации
Предохранительные реле включаются только
вместе с высоковольтной системой. Если питание
контакторов отсутствует, они разомкнуты и
высоковольтная батарея отсоединена от остальной
высоковольтной сети автомобиля. Команда на
размыкание контакторов может быть инициирована
различными ситуациями. Когда двигатель
Высоковольтная система отключёна
автомобиля выключается и ключ извлекается из
замка зажигания, это тоже приводит к размыканию
контакторов так же, как и срабатывание остальных
систем безопасности.
Высоковольтная система активна
s499_244
1
Высоковольтная батарея
2
Блок управления высоковольтной батареи
3
Предохранительное реле (контактор)
4
Блок силовой электроники
5
Электродвигатель=генератор
6
Компрессор климатической установки
Правила техники безопасности
Выполнять работы с высоковольтной системой разрешается только квалифицированным техникам
высоковольтного оборудования Volkswagen. Для правильного и безопасного использования
специальных инструментов для высоковольтных систем неукоснительно соблюдать указания
в документации по техническому обслуживанию.
44
Контрольная цепь
Задача
Контрольная цепь представляет собой полностью автономную систему безопасности. Она определяет, все ли
высоковольтные компоненты правильно подсоединены к высоковольтной системе. Контрольная цепь
представляет собой низковольтную систему.
Устройство
Контрольная цепь соединяет все высоковольтные
4
компоненты. Система проверяет, правильно ли
5
5
соединены высоковольтные разъёмы включённых
4
в контрольную цепь узлов. В зависимости от модели
3
автомобиля используются различные типы
разъёмов, которые интегрированы в контрольную
5
5
цепь.
5
2
s499_246
1
Контрольная цепь замкнута
1
Высоковольтная батарея
2
Блок управления высоковольтной батареи
3
Сервисный разъём
4
Разъём контрольной цепи
5
Разъём высоковольтных компонентов
Способ реализации
Как только высоковольтный разъём
высоковольтного компонента будет отсоединён,
например, при замене высоковольтного
компонента, контрольная цепь разрывается.
То же самое происходит при отсоединении одного
из разъёмов контрольной цепи. В то же самое
мгновение, когда высоковольтная система
определит, что контрольная цепь разорвана хотя бы
в одном=единственном месте, предохранительные
реле размыкаются и высоковольтная батарея
отсоединяется от высоковольтной сети.
s499_245
Контрольная цепь разорвана
45
Меры безопасности при работе с высоким
напряжением
Безопасность при техническом обслуживании
Задача
Для того чтобы при проведении работ с автомобилем на сервисном предприятии обеспечить наличие
дополнительного предохранительного устройства для отключения напряжения в высоковольтной системе,
как правило, в непосредственной близости от высоковольтной батареи у высоковольтной системы имеется
сервисный разъём. Когда фиксатор сервисного разъёма открывается и сервисный разъём извлекается
из гнезда, контакторы размыкаются, и высоковольтная батарея отсоединяется от высоковольтной сети.
Дополнительно, сервисный разъём может также содержать главный предохранитель высоковольтной батареи
(например, Touareg Hybrid 2011).
Устройство на примере Touareg Hybrid 2011
Сервисный разъём находится под крышкой
оранжевого цвета, вблизи высоковольтной батареи
в коммутационном блоке. Он представляет собой
электрический мостик между модулями
высоковольтной батареи и одновременно является
элементом контрольной цепи. Перед извлечением
разъёма из гнезда необходимо открыть фиксатор
сервисного разъёма.
Внешний вид разъёма может различаться и зависит
от модели автомобиля.
Описание работы:
При открывании фиксатора сервисного разъёма контрольная цепь разрывается, и тем самым высоковольтная
батарея отключается. Предохранительные реле (контакторы) разомкнуты и отсоединяют высоковольтную сеть
от высоковольтной батареи.
Путём извлечения сервисного разъёма модули высоковольтной батареи электрически разъединяются один
от другого. Теперь только сами модули высоковольтной батареи находятся под частичным напряжением.
Правила техники безопасности
В обязательном порядке необходимо соблюдать три основных правила мер безопасности при
работе с высоким напряжением:
1. Снять напряжение с высоковольтной системы.
2. Обезопасить автомобиль от несанкционированного включения напряжения.
3. Проверить или обеспечить снятие напряжения высоковольтной сети.
Этот процесс определяется как сертифицированное отключение напряжения и может выполняться
только техником высоковольтного оборудования.
46
Безопасность при столкновении
Задача
Для защиты пассажиров при авариях, безопасности спасателей и безопасности приёмки в ремонт
повреждённых при аварии автомобилей очень важно отключить высоковольтную систему и таким образом
снять напряжение в высоковольтной сети. Поэтому функция обеспечения безопасности высоковольтной
системы связана с функцией распознавания столкновения блоком управления подушек безопасности.
Способ реализации
Распознанное столкновение
Как только блок управления подушек безопасности
распознаёт столкновение и активирует
s499_248
преднатяжители ремней безопасности или подушки
безопасности, блок управления ВВ=батареи
получает по шине CAN команду разомкнуть
предохранительные реле.
Если активированы только преднатяжители ремней
безопасности (активация только первой ступени
срабатывания систем пассивной безопасности при
1
Блок управления подушек безопасности
ударе), то реле можно снова замкнуть после
2
Диагностический интерфейс шин данных
отключения и включения зажигания. При активации
3
Блок управления ВВ=батареи
второй ступени срабатывания систем пассивной
4
Сообщение CAN
безопасности при столкновении срабатывают
5
Высоковольтная система
преднатяжители ремней безопасности и подушки
безопасности. После этого реле можно снова
замкнуть только с помощью тестера VAS.
Правила техники безопасности
С различными возможностями отключения высоковольтной системы в попавшем в ДТП
автомобиле всегда необходимо знакомиться с помощью специального руководства по спасению
пассажиров.
47
Меры безопасности при работе с высоким
напряжением
Меры безопасности при зарядке от внешнего источника
Если автомобиль имеет вывод для зарядки от внешнего источника, то дополнительно имеется
предохранительное реле в цепи зарядного тока высоковольтной системы. Оно соединяет высоковольтную
батарею с выводом для зарядки только в том случае, когда система определит, что вывод для зарядки
подсоединён к источнику и на него подаётся напряжение. Безопасная зарядка возможна также во время дождя
или в случае влажных контактов.
Контроль сопротивления изоляции
Блок управления высоковольтной батареи во время эксплуатации автомобиля с высоковольтной силовой
установкой генерирует контрольное напряжение. Значение контрольного напряжения равно 500 В при очень
малой силе тока. Таким образом, оно безопасно для людей.
Если все высоковольтные компоненты и провода
правильно изолированы и экранированы, блок
управления рассчитывает общее сопротивление
высоковольтной системы и сравнивает его
с заданным ранее значением. Если в результате
внешнего повреждения, например, укуса грызуна,
изоляция провода повреждена, значение
сопротивления изоляции изменяется.
На основании этого изменения сопротивления блок
управления распознаёт неисправность изоляции.
В зависимости от степени неисправности на дисплей
комбинации приборов автомобиля выводятся
различные сообщения.
s499_277
Повреждённый высоковольтный провод подлежит обязательной замене. Ремонт изоляции
по причине контроля сопротивления изоляции невозможен. Малейшие отклонения
сопротивления, например, при сырой погоде и наличии налёта соли, могут снова стать причиной
уведомления о неисправности изоляции.
48
Предупреждающие наклейки
При обращении с автомобилем, оборудованным высоковольтной силовой установкой, различные
предупреждающие наклейки привлекают внимание к особенностям высоковольтной техники.
Предупреждающие наклейки, касающиеся высокого напряжения
Не включать!
Ведутся работы с высоковольтной системой
s499_273
Осторожно, высокое напряжение!
s499_269
Внимание!
Детали, находящиеся под высоким напряжением.
Перед проведением работ на высоковольтной системе произвести
сертифицированное отключение напряжения.
s499_271
Опасное напряжение!
Поражение током при касании!
Отключить высоковольтную систему.
s499_270
Внимание! Высоковольтная батарея
Неправильное обращение может привести к получению травм.
= Высокое напряжение
= Опасность взрыва
= Опасность химических ожогов и травмирования органов зрения
s499_272
49
Получение квалификации для работы
с высоким напряжением
Основные примечания
• Персоналу, не имеющему соответствующей квалификации для работ с высоковольтным напряжением и
специального инструмента, проводить какие=либо работы на автомобилях с высоковольтными силовыми
установками запрещается.
• Все сервисные центры Volkswagen по всему миру должны аттестовать своих сотрудников не ниже, чем
по категории «Электротехник базовой квалификации» (EuP).
• В действующей документации по техническому обслуживанию имеется соответствующий перечень работ,
для которых необходимо отключать высоковольтные системы в автомобилях с высоковольтными силовыми
установками.
• На высоковольтном автомобиле многие рабочие операции могут выполняться без необходимости
сертифицированного отключения напряжения. Данные работы, как правило, разрешается проводить
персоналу категории EuP.
Каждый сотрудник дилерского предприятия, контактирующий с автомобилем с высоковольтной
силовой установкой, должен иметь квалификацию не ниже категории «Электротехник базовой
квалификации» (EuP).
К работам на отключённой высоковольтной системе допускается только электротехник
по высоковольтным цепям (HVT).
Требования, предъявляемые к персоналу
Все будущие электротехники по высоковольтным цепям должны знать основы электротехники.
Соответствующее первоначальное образование имеют, к примеру в ФРГ (международная классификация,
в других странах в зависимости от национального законодательства) лица, владеющие следующими
профессиями:
• Автомобильные механики, электрики или специалисты по ремонту блоков «Мехатроник», начавшие и
закончившие своё обучение после 1973 года.
• Кузовщики=механики или механики по ремонту кузова, начавшие и закончившие своё обучение после
2002 года.
• Лица, которые могут подтвердить соответствующее дополнительное образование в качестве
автомобильного техника, автомобильного мастера или инженера.
Упомянутые требования могут различаться в разных странах.
50
Три основы квалификации
Лица, допущенные к работам на автомобилях с высоковольтными силовыми установками, разделяются
на следующие категории специалистов по работе с высоким напряжением:
= электротехник базовой квалификации (EuP);
= электротехник по высоковольтным цепям (HVT);
= эксперт по высоковольтным цепям (HVE).
Электротехник базовой
Электротехник
Эксперт по высоковольтным
квалификации
по высоковольтным цепям
цепям
(EuP)+ дилера
(HVT)+ дилера
(HVE)+импортёра
Квалификация:
Квалификация:
Квалификация:
= первоначальное образование
= требуется знание основ
= требуется квалификация HVT;
отсутствует;
электротехники;
=
3=дневное очное обучение.
= инструктаж для сотрудника;
=
2=дневное обучение по
=
90 минут практического
высоковольтной технике;
инструктажа на автомобиле
=
1=дневное обучение по
= инструкция для EuP из системы
высоковольтному
онлайн=обучения Volkswagen
оборудованию новой техники.
(VTO).
Полномочия:
Полномочия:
Полномочия:
= EuP разрешается проводить
= аналогично EuP.
= аналогично HVT.
общие работы на автомобиле и
указанные техником
Дополнительно HVT разрешается:
Дополнительно HVE
высоковольтного оборудования
= отключать напряжение;
разрешается:
(HVT) механические работы на
= принимать меры защиты
= отключать высоковольтную
высоковольтной системе со
от несанкционированного
систему всеми возможными
снятым напряжением.
включения;
способами и принимать меры
= проверять снятие напряжения
от несанкционированного
с высоковольтной системы;
включения.
= руководить работами EuP
на отключённой
высоковольтной системе;
= возвращать высоковольтную
систему автомобиля в рабочее
состояние.
Далее подробно представлены отдельные этапы получения квалификации.
Силами персонала категорий EuP и HVT на автомобиле с высоковольтной силовой установкой может быть
выполнено 99,9% всех работ.
Эти обе группы персонала должны быть квалифицированы дилером.
Для особого случая, когда электротехник по высоковольтным цепям не может выполнить сертифицированное
отключение высокого напряжения или доступными ему методами и измерительными инструментами
определить снятие напряжения, импортёр присылает эксперта по высоковольтным цепям (HVE).
51
Получение квалификации для работы
с высоким напряжением
Электротехник базовой квалификации (EuP)
Первоначальное образование
Для получения квалификации EuP наличия первоначального образования не требуется.
Квалификация
EuP инструктируется электротехником по высоковольтным цепям на специальном автомобиле с высоковольтной
силовой установкой примерно в течение 90 минут с помощью инструкции по мерам безопасности для EuP и
таким образом аттестуется.
Инструкция по мерам безопасности для EuP разрабатывается для каждого автомобиля с высоковольтной
силовой установкой индивидуально и публикуется в системе онлайн=обучения Volkswagen (VTO) на разных
языках.
Инструктаж проводится электротехником по высоковольтным цепям с учётом особенностей высоковольтного
оборудования автомобиля.
Полномочия
Инструктаж направлен на ознакомление сотрудника с опасностями, исходящими от высоковольтной системы.
EuP разрешается проводить общие работы на автомобиле и указанные электротехником по высоковольтным
цепям (HVT) механические работы на высоковольтной системе со снятым напряжением.
52
Электротехник по высоковольтным цепям (HVT)
Международная квалификация
= успешное окончание тренинга «Тестер VAS 505X» или аналогичная подготовка;
= успешное окончание тренинга «Основы электричества» или аналогичная подготовка;
= успешное окончание тренинга «Система диагностики неисправностей электрооборудования» или
аналогичная подготовка;
= успешное окончание тренинга «Системы энергоснабжения и пуска» или аналогичная подготовка;
= программа самообучения 450 «Touareg с гибридной системой привода»;
= программа самообучения 499 «Основы электрических приводов автомобилей»;
= мультимедийный тренинг «Электрооборудование 1», «Электрооборудование 2» и
«Электрооборудование 3»;
= определение начальных условий импортёром;
= вводный тест по основам электротехники [с несколькими вариантами ответов]
(уровень выполнения теста 80%);
= участие в двухдневном очном тренинге;
= итоговый тест с 60 вопросами
(уровень выполнения 50%);
= после успешного прохождения тестов: получение сертификата электротехника по высоковольтным цепям
Volkswagen;
= тренинг по специальному техническому оборудованию нового автомобиля с высоковольтной силовой
установкой: 1 день.
В будущем, для каждого нового автомобиля с высоковольтной силовой установкой будет
предлагаться отдельное, примерно однодневное учебное мероприятие «Оборудование
автомобиля».
Электротехник по высоковольтным цепям обязан самостоятельно поддерживать квалификацию
в соответствии с новым уровнем развития техники.
Необходимо участие в специальных тренингах, касающихся автомобилей с высоковольтными
силовыми установками.
53
Получение квалификации для работы
с высоким напряжением
Порядок получения квалификации
Самоподготовка по основам
Конец тренинга
электрооборудования
Общая продолжительность тренинга = 1+2+1 день
Продолжительность: 1 день
= 4 дня
Вводный тест
Темы обучения по мерам безопасности при работе
Темы обучения по оборудованию для конкретного
с высоким напряжением:
автомобиля с высоковольтной силовой установкой:
= Профессиональная ответственность
= Высоковольтная система
= Оказание первой помощи
= Диагностика, протоколы диагностики
= Отключение напряжения
= Специнструмент
Продолжительность: 2 дня
Продолжительность примерно 1 день
s499_064
Итоговый экзамен
По завершении
Электротехник по высоковольтным цепям
Volkswagen (HVT) (Сертификат)
Профессиональная ответственность электротехника по высоковольтным цепям
Электротехник по высоковольтным цепям (HVT) отвечает за то, чтобы все сотрудники автосалона или
импортёра, контактирующие с автомобилем с высоковольтной силовой установкой, имели квалификацию не
ниже категории «Электротехник базовой квалификации (EuP)». Этот инструктаж является индивидуальным для
каждого автомобиля с высоковольтной силовой установкой и для каждого нового автомобиля с высоковольтной
силовой установкой должен проводиться заново. Действующую документацию можно получить из системы
онлайн=тренинга Volkswagen (VTO).
Обладая квалификацией EuP и HVT можно выполнить до 99,9% всех работ на автомобилях с
высоковольтной силовой установкой.
54
Эксперт по высоковольтным цепям (HVE)
Если электротехнику по высоковольтным цепям (HVT) не удаётся отключить напряжение высоковольтной
системы автомобиля с помощью предписанных изготовителем методов измерения и измерительных
инструментов, его полномочия по работе на этом автомобиле с высоковольтной силовой установкой
исчерпаны.
Эксперт по высоковольтным цепям должен уведомить импортёра. Импортёр, со своей стороны, должен
направить эксперта по высоковольтным цепям (HVE) или забрать автомобиль к себе.
Первоначальное образование
Условием получения квалификации эксперта по высоковольтным цепям (HVE) является наличие квалификации
эксперта по высоковольтным цепям (HVT).
Квалификация
3=дневный технический тренинг
Тренинг проводится исключительно у производителя.
Содержание:
= Профессиональная ответственность эксперта по высоковольтным цепям.
= Обучение и практические упражнения по определению/измерению высоковольтного напряжения.
= Меры защиты от поражения электрическим током.
= Практические занятия по обеспечению безопасности неисправной высоковольтной системы.
= Снятие высоковольтной батареи с выбранного автомобиля с высоковольтной силовой установкой.
= Хранение повреждённых высоковольтных батарей.
= Использование инструментов для работы с напряжениями до 1000 В во время тренинга и практических
занятий.
55
Получение квалификации для работы
с высоким напряжением
Производственные процессы
Блок+схема
На следующей схеме показан производственный процесс для автомобилей с высоковольтной силовой
установкой в случае ТО, рекламаций по работе ВВ=системы, проведении работ вблизи компонентов
ВВ=системы и на аварийных автомобилях после лёгкого и тяжёлого ДТП.
Работы, выполняемые электротехником базовой квалификации (EuP)
Снабдить
Требуется
автомобиль пре+
отключить
дупредительной
Контрольная
ВВ+напряжение?
табличкой VAS
лампа ВВ+
(перечень
Выключить
Старт
6649
напряжения
находится
зажигание
Только после
НЕТ
НЕТ
в комбинации
в системах
этого:
приборов горит?
сервисного
включить
обслуживания)
зажигание
ДА
ДА
сертифицированное отключение напряжения
Работы, выполняемые
электротехником по
высоковольтным цепям (HVT)
Подключить тестер,
включить
зажигание,
Обесточить
Принять меры
опросить
ВВ+систему
для защиты от
регистратор
несанкциони+
ДА
событий
рованного
ВВ+компонентов
включения
НЕТ
Работы, выполняемые
электротехником повышенной
квалификации по высоковольтным
цепям (HVE)
56
Обозначения
Поручение электротехнику базовой квалификации (EuP)
Поручение электротехнику по высоковольтным цепям (HVT)
Поручение электротехнику повышенной квалификации по высоковольтным цепям (HVE)
s499_066
Контрольный
осмотр:
Регулярное техническое
ВВ+компоненты
обслуживание и ремонт
и провода в
стандартных компонентов
Конец
ДА
рабочей зоне
(руководство по ремонту и
Передать
исправны?
Ведомый поиск неисправностей)
автомобиль
мастеру+
консультанту (с
квалификацие
НЕТ
й не ниже EuP).
Замена/ремонт самих ВВ+
компонентов или кабелей, или
ремонт, проводимый вблизи от
них (руководство по ремонту и
Ведомый поиск неисправностей)
Ответственным лицом остаётся электротехник
по высоковольтным цепям
Возврат
высоковольтной
Контрольный
системы в рабочее
осмотр
состояние —
Напряжение
высоковольтных
в обратной после+
Конец
отключено?
компонентов и
довательности
Передать
ДА
кабелей в
(до этапа
автомобиль
рабочей зоне
отключения
мастеру+
консультанту
напряжения)
(квалификация
не ниже EuP).
НЕТ
Отключить
Передача ответственности
высоковольт+
электротехнику по высоковольтным
ную систему и
цепям
принять меры от
несанкциони+
рованного
ДА
включения
57
Получение квалификации для работы
с высоким напряжением
Принцип максимального распределения
Будущие электротехники по высоковольтным цепям импортёра проходят подготовку для получения
квалификации у производителя.
После успешной сдачи итогового экзамена эти HVT могут обучать своих коллег на уровне импортёра для
получения квалификации HVT. В завершение все HVT импортёра могут аттестовать техников сервисного
предприятия дилера на их рынке сбыта на категорию HVT. Каждый HVT на уровне от импортёра до дилера
в своей области отвечает за инструктаж сотрудников для присвоение категории EuP.
HVT дилера не имеет права обучать какое=либо другое лицо на HVT.
Эту задачу выполняет только импортёр и производитель.
Квалификация электротехник по высоковольтным цепям (HVT)
s499_070
Шеф+тренер
производителя
HVT
Обучающийся у
производителя тренер
сервисного обслуживания
HVT
HVT
HVT
EuP
импортёра
Дополнительный тренер
импортёра на собственном
рынке
HVT
HVT
EuP
Техник сервисного
предприятия/мастер дилера
на рынке
HVT
HVT
HVT
EuP
HVT
EuP
58
Квалификация электротехника повышенной квалификации
по высоковольтным цепям (HVE)
s499_068
Шеф+тренер
производителя
(HVE)
Тренер импортёра или консультант,
обучающийся у производителя
(HVE)
(HVE)
(HVE)
Дополнительный тренер
импортёра на собственном
рынке
(HVE)
(HVE)
Техник сервисного
предприятия/мастер дилера на
рынке
(HVE)
(HVE)
Вследствие обширной программы получения квалификации для работы с различными
автомобилями и неисправными высоковольтными батареями эти мероприятия проводятся
исключительно у производителя. На основании полномочий этот тренинг предназначен не только
исключительно для тренеров импортёра.
Основной является целевая группа консультантов импортёра.
Единственным предварительным условием для этого тренинга является успешное завершение
тренинга для получения квалификации электротехника по высоковольтным цепям (HVT)
59
Сведения по обслуживанию
Инфраструктура для зарядки автомобилей с высоковольтными
силовыми установками
Автомобиль с высоковольтной силовой установкой при зарядке высоковольтной батареи может потреблять
мощность от 3,3 до 10 кВт.
Пример: ФРГ, стандартная бытовая розетка (230 В переменного напряжения)
Стандартная розетка электросети общего пользования имеет одну фазу и при напряжении 230 В способна
выдавать максимальный ток 16 А.
= P(однофазного тока)
= U x I
= 230В x 16 A [1ВА ~ 1Вт]
= 3680Вт = 3,68кВт (абсолютная)
Вследствие потерь в электрической цепи при зарядке (потерянная мощность) значение необходимо
скорректировать до 3,3 Вт от абсолютного значения мощности.
Если автомобиль с высоковольтной силовой
установкой можно заряжать от розетки
трёхфазного тока, то электрическая мощность,
потребляемая при зарядке высоковольтной
батареи, увеличивается в три раза. Процесс
зарядки при этом гораздо короче, чем при зарядке
однофазным током.
= P(трёхфазного тока)
= 3,3кВт x 3
9,9 кВт
В будущем клиенту будут предлагаться три
возможности для зарядки автомобиля
с высоковольтной силовой установкой.
s499_263
Зарядное устройство для домашнего использования
s499_264
s499_266
Зарядный кабель 230 В
Зарядный кабель 380 В
60
Прежде чем клиент приобретёт автомобиль с высоковольтной силовой установкой с возможностью зарядки
от внешнего источника, должна быть проверена возможность подключения к внешнему источнику на месте.
Необходимо убедиться в том, что домашняя электрическая сеть может в течение продолжительного времени
подавать ток большой силы для зарядки высоковольтной батареи. Это форсированное испытание в настоящее
время проводится электриком. В будущем эта задача может быть передана автосалону.
Зарядное устройство в сборе устанавливается у клиента и соединяется с домовым вводом. В оптимальном
случае зарядное устройство устанавливается в трёхфазном исполнении. Однако этот вариант зависит
от электрической инфраструктуры, имеющейся в доме или квартире клиента.
Во многих крупных городах энергетические компании предоставляют пользователям автомобилей
с высоковольтными силовыми установками возможность заряжать высоковольтные батареи автомобилей
от зарядных станций общего пользования. Эти зарядные станции в большинстве случаев имеют трёхфазное
исполнение.
Если пользователь автомобиля с высоковольтной силовой установкой находится в пути, он может зарядить
высоковольтную батарею от обычной розетки. С помощью переключателя в корпусе в середине зарядного
кабеля силу тока можно варьировать.
Это мера предосторожности, позволяющая избежать перегрузки электрической сети. Дополнительно
в корпусе переключателя имеется автоматический предохранительный выключатель, срабатывающий при
появлении тока утечки. При таком варианте зарядки продолжительность зарядки максимальная.
s499_268
Зарядная станция общего пользования
61
Задачи для сервиса
Типы применяемых разъёмов
Европа
США
Китай
Япония
s499_265
Во всем мире используются различные транспортные средства на электрической тяге, такие как велосипеды,
лёгкие автомобили, роллеры, кресла=каталки так же, как и самые различные варианты разъёмов.
В рамках переговоров немецких автомобилестроителей была достигнута договорённость о применении
единого типа разъёма.
Стандартный разъём VDE для зарядки
контрольная
высоковольтных батарей в автомобилях
цепь
(VDE = Союз немецких электротехников)
ноль
фаза L1
Разъём синего цвета применяется совместно
фаза L2
земля
с индивидуальным зарядным устройством для
клиента, зарядным кабелем для зарядных станций
фаза L3
общего пользования и кабелем для зарядки
от стандартной розетки домашней электросети.
Зарядка может осуществляться от трёхфазного тока
s499_267
напряжением 380 В или от однофазного тока
Стандартный разъём VDE для зарядки высоковольтных
напряжением 230 В.
батарей
Выводы L1, L2 и L3 представляют собой фазы
с напряжением, соответственно, 230 В. Вследствие
смещения фаз на 120° получается эффективное
напряжение 400 В.
Во время зарядки кузов автомобиля для обеспечения электробезопасности заземлён через гнездо
подключения к сети (защитный провод).
Предохранительный контакт в зарядной вилке активирует зарядное устройство в автомобиле.
При подключённом зарядном кабеле движение автомобиля невозможно.
Контакты разъёма исполнены с защитой от прикосновения (степень защиты IPXXB).
Дополнительно установлена контрольная цепь с опережающим отключением.
С помощью этого разъёма (зарядной вилки) и зарядной розетки на автомобиле зарядку можно
безопасно проводить без каких=либо ограничений в любых погодных условиях.
62
Системы дистанционного управления
Мобильный телефон в качестве системы дистанционного управления
для электромобиля
Мобильный телефон, который подобно
миниатюрному компьютеру располагает функциями
для работы в сети Интернет, называют смартфоном.
Благодаря способности работать в сети Интернет и
таким образом интеграции в сеть, с его помощью
можно управлять отдельными компонентами
электромобиля.
С помощью специального дополнительного
приложения смартфон можно адаптировать
к автомобилю.
s499_262
Пример: индикация немецкоязычной панели удалённого
доступа на дисплее мобильного телефона
Пользователь может использовать следующие функции приложения:
= индикация степени заряженности высоковольтной батареи;
= расчётный запас хода электромобиля;
= продолжительность зарядки (при зарядке высоковольтной батареи);
= статус автомобиля: заперт, стёкла закрыты, зарядная вилка подсоединена;
= настройка микроклимата в салоне;
= зарядка по таймеру, для использования более экономичного ночного тарифа на электроэнергию;
= эксплуатационные данные автомобиля, например средний расход в кВтч/100 км;
= индикация расхода на работу потребителей систем комфорта в кВтч/100 км;
= текущее положение автомобиля;
= ближайшая зарядная станция общего пользования;
= планирование остаточного пробега на электрической тяге для гибридного автомобиля.
Эта функция будет представлять интерес, когда въезд в центры городов, как в Лондоне, будет разрешён
исключительно автомобилям с нулевым выбросом (ZEV), т. е. автомобилям, не выбрасывающим
в атмосферу отработавшие газы.
Для отдельных гибридных автомобилей с запасом хода на электрическом приводе примерно в 50 км
возможно планирование маршрута по телефону.
63
Сведения по обслуживанию
Think Blue
Своей инициативой «Think Blue.» Volkswagen обращается к вопросу, как можно гармонично сочетать
индивидуальную мобильность и постоянную экологичность.
Электромобилю не требуется непосредственно выбрасывать в атмосферу вредные вещества, чтобы двигаться.
Для того чтобы автомобиль мог двигаться, необходимо зарядить высоковольтную батарею. Электрическая
энергия для внешних источников зарядки должна поступать из возобновляемых источников энергии для
последовательной реализации мер по снижению выбросов CO2. Выработанная энергия используется
электромобилем с максимальной эффективностью.
Целью является сознательное использование ресурсов людьми.
Инициатива «Think Blue.» делает в этом направлении ещё один шаг вперёд.
Программа предлагает мыслить перспективно и показывает, что последовательное соблюдение экологических
требований возможно и без отказа от чего бы то ни было и может доставлять удовольствие.
Инициатива «Think Blue.» существует благодаря диалогу с клиентами. Слоган восходит к легендарному лозунгу
60=х «Think Small.», связанному с компанией по случаю появления Volkswagen «Жук». Тогда воплощением
идеи мобильности для каждого стал Volkswagen «Жук». На сайте www.volkswagen.com/thinkblue можно
получить информацию об экономичном стиле вождения, последовательной экологичности и сознательному
использованию природных ресурсов.
При этом формирование нового сознания начинается уже с малого.
Должен ли режим ожидания телевизора быть включённым постоянно?
Может быть будет достаточно опустить стекло, а не включать климатическую установку?
Экономится ли энергия, если жалюзи на окнах в течение всего дня подняты вверх, а искусственное освещение
в помещении отключено?
Является ли коллективное использование личного автотранспорта более эффективным с точки зрения
снижения выбросов CO2?
Как можно сэкономить воду в домашнем хозяйстве?
Открытие потенциала для экономии не является источником отказов и ограничений.
Целью является получение удовольствия от экономии: это «весёлая теория» «Fun Theory».
64
Под слоганом «Think Blue.» объединены технологии следующих концепций:
=
«BlueMotion»
=
«Технологии BlueMotion»
=
«EcoFuel»
=
«Blue TDI»
=
«BiFuel»
=
«Гибридная силовая установка»
=
«blue=e=motion»
=
«Think Blue. Factory.» Экологичное производство автомобилей
Марка «blue=e=motion» обозначает электромобиль, созданный по принципам инициативы «Think Blue.».
Краеугольные камни «Think Blue.»:
1. Экологичные продукты и решения.
2. Исключение вредных воздействий на окружающую среду.
3. Природоохранная активность.
Буксировка электромобиля
Ведущие колёса электромобиля через дифференциал и понижающую передачу соединены
с электродвигателем=генератором. Просто так разорвать это соединение невозможно. Если ведущие колёса
вращаются, то вращается и электродвигатель=генератор.
Если высоковольтная система включена и готова к движению, то в процессе буксировки система распознаёт
рекуперацию энергии.
Таким образом высоковольтная батарея может заряжаться во время буксировки.
По этой причине буксировка электромобилей своим ходом не допускается.
Процесс буксировки можно начинать только тогда, когда электромобиль больше не находится
в эксплуатационной готовности.
Когда высоковольтная система отключена, в результате вращения электродвигателя=генератора возникают
температуры, могущие привести к повреждению или разрушению деталей. Кроме того, вращение
электродвигателя=генератора приводит к возникновению электромагнитной индукции, которая препятствует
движению автомобиля (по аналогии с велосипедной динамо=машиной).
Допускается вытолкать электромобиль на малой скорости из опасной зоны.
65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

///////////////////////////////////////