Elektrický rozvod ve vozidle 2. přednáška

Elektrický rozvod ve vozidle 2. přednáška

Jan Koprnický TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

Elektrický rozvod ve vozidle Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Obsah předchozí prednášky 1

Představení laboratoře Elektrovýzbroj vozu Škoda Superb 1,9 TDI první generace Spalovací motor Škoda Octavia II 1,6 MPI

2

Elektrovýzbroj vozidel Současná vozidla Normy a předpisy Využití elektrovýzbroje ve vozidle Rozdělení elektrických zařízení Historický vývoj

2 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Obsah dnešní prednášky 1 Druh elektrického proudu 2 Elektrická soustava 3 Kabelový rozvod 4 Obvody elektrické soustavy 5 Jištění spotřebičů a vedení 6 Spojení vodičů 7 Koncepce rozvodu 8 Schémata elektrického rozvodu

3 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Úvod Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Elektrický rozvod ve voze Standardní elektrický obvod Zdroj elektrické energie Spotřebič (zátěž) Spojovací vodiče

Základní skupiny elektrického rozvodu ve vozidlech Zdroje elektrického proudu Spotřebiče elektrického proudu Zapalovací zařízení Pomocná zařízení – vodiče, spínače, pojistky, . . .

4 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Úvod Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Spojovací vodiče Vzájemné pospojení elektrických a elektronických zařízení Spojovací vodiče slouží k přenosu Energie Informace

Řešení otázky rušení elektrických zařízení Vnější Vzájemné Řešení otázky EMC

Jištění elektrických zařízení

5 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Druh elektrického proudu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Druh elektrického proudu 1 Druh elektrického proudu

Stejnosměrný Střídavý Kombinace

6 / 43


Stejnosměrný Využití akumulátoru Energii z generátoru nutno usměrnit Nejrozšířenější Příklady napětí 6 V (malé motocykly, mopedy, osobní auta1 ) 12 V (osobní a lehká užitková vozidla2 , velké motocykly3 ) 24 V (střední a těžká užitková vozidla4 )

1 2 3 4

Trabant 601, http://www.trabant.cz JAWA Logic, http://www.jawa.eu JAWA 650 Classic, http://www.jawa-auto.com Tedom FOX-G, http://www.liaz.cz

7 / 43


Střídavý Vozidla bez akumulátoru Příklady napětí 6 V (malé motocykly, mopedy5 , starší osobní automobily) 15 kV, 25 kV, 230 V 50 Hz (vozy hrom. dopravy6 )

5 6

Stadion S 23, http://motomagazin.cz Lokomotiva ŠKODA 109 E, http://www.skoda.cz

8 / 43


Kombinace Použití akumulátoru a střídače Dvě oddělené větve Příklady napětí 12 V DC a 230 V 50 Hz (obytné vozy) 600/750 V DC a 0–420 V 0–150 Hz (vozy hromadné dopravy7 )

7

ŠKODA 25 Tr IRISBUS, http://www.skoda.cz

9 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Elektrická soustava Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Počet vodičů elektrické soustavy 1

„Jednovodičová soustava“ Jeden vodič izolovaný a druhý tvořen kostrou + Menší spotřeba vodičů, levnější, větší přehlednost, snažší hledání poruchy − Menší spolehlivost (zkrat na kostru), zhoršení elektrických vlastností kostry vibracemi (zvětšování přechodových odporů) Použití: běžná vozidla s kovovým podvozkem a karosérií

2

Dvouvodičová soustava Dva vodiče bez spojení s kostrou + Větší spolehlivost − Viz výhody jednovodičové soustavy Použití: některá vozidla pro veřejnou dopravu

10 / 43


Polarita kostry vozidla Záporná kostra + Vodič je anoda (+) při zkratu se odtaví rychleji → zmenšení nebezpečí požáru Ve světě převažuje díky zavedení polovodičové techniky (např. Nová Škoda Octavia8 ) Kladná kostra + Menší průrazné napětí na svíčkách Starší automobily9 (do konce 60. let), starší traktory

8 9

Škoda Octavia 2009, http://new.skoda-auto.com Škoda Octavia 1962, http://www.veteran-octavia.cz

11 / 43


Detail připojení kostry Pravá autobaterie (plus vpravo) – evropská vozidla

Levá autobaterie (plus vlevo) – asijská vozidla

12 / 43


Napětí elektrické soustavy I Jmenovité napětí Vyznačeno na zařízení Odvozené od napětí olověného akumulátoru (n-násobek 2,1V článku)

Provozní napětí Výběr velikosti napětí ovlivňuje Příkon spotřebičů Druhy spotřebičů Jmenovité napětí [V] 6 12 24

Provozní napětí [V] 7 14 28

Pracovní rozsah napětí [V] 5,4–7,8 10,8–15 21,6–29

13 / 43


Jaké napětí elektrické soustavy? Úvaha Co přinese vyšší jmenovité napětí sítě?

14 / 43


Jaké napětí elektrické soustavy? Úvaha Co přinese vyšší jmenovité napětí sítě? + Menší proudy při zachování výkonu

14 / 43


Jaké napětí elektrické soustavy? Úvaha Co přinese vyšší jmenovité napětí sítě? + Menší proudy při zachování výkonu + Menší vliv přechodových odporů

14 / 43


Jaké napětí elektrické soustavy? Úvaha Co přinese vyšší jmenovité napětí sítě? + Menší proudy při zachování výkonu + Menší vliv přechodových odporů − Těžší akumulátor

14 / 43


Jaké napětí elektrické soustavy? Úvaha Co přinese vyšší jmenovité napětí sítě? + Menší proudy při zachování výkonu + Menší vliv přechodových odporů − Těžší akumulátor − Nižší životnost žárovek

14 / 43


Porovnání 6V a 12V palubní sítě 6V síť Jednostopá vozidla bez spouštěče Při výkonu P Proud I Průřez vodiče S

12V síť Osobní automobily Při výkonu P Proud I/2 Průřez vodiče S/4

Životnost 6V a 12V žárovek srovnatelná

15 / 43


16 / 43

Porovnání 12V a 24V palubní sítě 12V síť Osobní automobily Žárovky versus vibrace Menší citlivost

24V síť Nákladní automobily, autobusy Žárovky versus vibrace Větší citlivost

Výkonové spotřebiče U vozidel nad 12 t doporučeno Menší průměr vodičů Výrazný rozdíl v ceně akumulátorů (dvojnásobek)

Elektrický rozvod ve vozidle Kabelový rozvod Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Kabelový rozvod Příklady kabelových rozvodů Škody Superb a Tatry 81010

10

Tatra 810, http://technet.idnes.cz

17 / 43


Normované značení svorek jednotlivých okruhů11 1 Cívka zapalování, nízkonapěťový výstup 4 Cívka zapalování, vysokonapěťový výstup 30 Nespínané plus palubní sítě (výstup od plusu akumulátoru za pojistkou) 31 Nespínané mínus palubní sítě (mínus akumulátoru nebo kostra vozu) 49 Plus vstup u relé varovných světel 49a Plus výstup u relé varovných světel (frekvence blikání) 50 Řízení startéru, (řídicí relé, magnetický spínač), výstup ze spínací skříňky pro spouštěč 53 Motor stíračů, plus vstup pro stupeň 1 54 Brzdová světla 55 Koncová světla do mlhy .. . 11

Značení odvozeno z německé normy DIN 72552–2

18 / 43


Barevné značení Není jednotné, každá automobilka má jiné značení Automobily u stejné automobilky mohou mít různé barevné značení Škoda Forman 1991 – spojení s kostrou (žlutá) Škoda Superb 2002 – spojení s kostrou (hnědá)

Dohoda u baterie – červená barva (+) a černá (−) Nutné pracovat s elektrotechnickou dokumentací

19 / 43


Barevné značení UK British Standards Institution (BSI) BS-AU7 Colour Code for Vehicle Wiring

Colour Black Blue Brown Green Light green Orange Purple Red White

12

Purpose12 All earth connections Lighting switch (head) to dip switch Main battery lead Accessories fuesed via ignition switch Instrument voltage stabilizer to instruments Wiper circuits fused via ignition switch Accessories fed direct from battery via fuse Main feed to all circuits mastered by sidelamp switch Ignition switch or starter solenoid to ballast resistor

http://www.dimebank.com/LucasColours.html

20 / 43


Dimenzování vodičů Měděné kabely Izolace z PVC Průřezy 0,5–120 mm2 Krátká vedení podle proudového zatížení Dlouhá vedení podle největšího dovoleného úbytku napětí Přípustná proudová zatížení P = Rv I 2 , kde Rv = % Sl Trvalé, 2–10 A/mm2 Krátkodobé, 20–30 A/mm2

Dovolený úbytek napětí ∆U = Rv I 8–15 %

21 / 43


22 / 43

Stanovení průřezu vodičů Měděné vodiče pro motorová vozidla13 Nominal conductor crosssectional area

mm2 1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120

13

Approx. number of individual strands

Maximum impedance per meter at +20 ◦C

Maximum conductor diameter

Nominal thickness of insulation

Maximum external diameter of insulated wire

32 30 50 56 84 80 126 196 276 396 360 475 608

mΩ/m 18.5 12.7 7.60 4.71 3.14 1.82 1.16 0.743 0.527 0.368 0.259 0.196 0.153

mm 1.5 1.8 2.2 2.8 3.4 4.5 6.3 7.8 9.0 10.5 12.5 14.8 16.5

mm 0.6 0.6 0.7 0.8 0.8 1.0 1.0 1.3 1.3 1.5 1.5 1.6 1.6

mm 2.7 3.0 3.6 4.4 5.0 6.5 8.3 10.4 11.6 13.5 15.5 18.0 19.7

Viz literatura BOSCH

Permissible continuous current at ambient temperature of

+30 ◦C A 19 24 32 42 54 73 98 129 158 198 245 292 344

+50 ◦C A 13.5 17.0 22.7 29.8 38.3 51.8 69.6 91.6 112 140 174 207 244


Uložení a mechanické upevnění vedení Nesmí docházet k mechanickému nebo tepelnému poškození Vedení se nesmí při provozu pohybovat Nesmí vést přes ostré hrany Ochrana vodičů Svazkování Textilní páska PVC páska Vázací a stahovací pásky

Průchodky Zaoblení hran Obalení nelepivou páskou Příchytky ke karoserii

23 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Obvody elektrické soustavy Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Obvody elektrické soustavy vozidel I 1

Obvod zdrojů Propojení generátoru proudu a akumulátoru (B) Patří sem i obvod spouštěče

2

Obvod pohotovostních spotřebičů (obvod 30) Některé větve spojeny s obvodem zdrojů Aktivní v klidovém stavu vozidla Zásuvka montážní lampy, nezávislé topení, vnitřní osvětlení, klakson, brzdová světla, atd.

3

Obvod denních spotřebičů (obvod 15 (54)) Větve spojené s obvody zdrojů spínačem zapalování Obvody zapalování, větve denních spotřebičů – směrovky, stěrače, ovládání spouštěče, kontrola nabíjení, konrola mazání, atd.

24 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Obvody elektrické soustavy Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Obvody elektrické soustavy vozidel II 4

Obvod hlavních světel (obvod 56) Připojení ke zdroji hlavním vypínačem světel Vedení 56 vede k přepínači tlumených světel – rozdělení na větve 56a (dálková světla) a 56b (tlumená světla) a další světla Aktivní jen s obvody 58

5

Obvod návěstních světel (obvod 58) Spojuje větve předních, zadních obrysových (koncových) světel, osvětlení SPZ a přístrojové desky

25 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Jištění spotřebičů a vedení Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Jištění spotřebičů a vedení Účel jištění 1 2

Ochrana zařízení před nadměrným proudem Zmenšení nebezpečí požáru

Prodlužují vedení – přídavný přechodový odpor (dva kontakty navíc) Jištění není normované Evropská vozidla – jištění většiny obvodů odděleně pojistkami Americká vozidla – jedna až dvě pojistky

Co nejblíže ke zdroji Použití Tavné pojistky Tepelné jističe (v menší míře)

26 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Jištění spotřebičů a vedení Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Pojistky Pojistky Porcelánové Plastové Barevné značení 7,5 A hnědá 10 A červená 15 A modrá 20 A žlutá 25 A bílá 30 A zelená

Umístění v pojistkových boxech

přístrojové pojistky

Pojistkový box

nožové pojistky

27 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Spojení vodičů Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Spojení vodičů 1

Konektory (zásuvky/zástrčky)

2

Svorky

3

Spínací relé

28 / 43


Nestandardizováné konektory Výrobci automobilů – konektory na zakázku Napojení snímačů, spotřebičů, řídicích jednotek, . . . Spojení kabelových svazků

29 / 43


Standardizované konektory Konektory autorádia (jednodílné, dvoudílné) Přívěsové zásuvky 7pólová z. ISO 13pólová z. DIN (Jäger) 13pólová z. Multicon (West)

Konektor OBD

30 / 43


Svorky Standardizované, většinou šroubové spoje Bateriové svorky Kostřicí svorky Propojovací svorky

31 / 43


Spínací relé Pro připojení výkonových spotřebičů Cívka relé + spínaný kontakt

32 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Koncepce rozvodu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Stará koncepce rozvodu Elektromotory

Alternátor

Osvětlení

Startovací akumulátor Startér Pojistková skříň

G

Elektronika Topení/ vyhřívání

Přístrojová deska Ruční přepínače a relé

M

M

Kostra vozidla

„Jednovodičová“ elektrická soustava Záporná kostra 12 V popřípadě 24 V napájecí napětí Klasický kabelový stromeček Automobily bez řídicí sběrnice

33 / 43


Výkonová a komunikační sběrnice se skupinovým řízením Spotřebiče

Spotřebiče

Rozvodná skříň

Rozvodná skříň

G Výkonová sběrnice Přístrojová deska

Komunikační sběrnice

Použití rozvodných skříní k napojení spotřebičů Ovládání komunikační sběrnicí

34 / 43


35 / 43

Výkonová a komunikační sběrnice s individuálním řízením

Řadič

Řadič

Výkonová sběrnice Spotřebič

Řadič

Spotřebič

Spotřebič

Řadič

Spotřebič

Řadič

Spotřebič

G

Přístrojová deska

Komunikační sběrnice

Řadič

Řadič

Řadič

Spotřebič

Spotřebič

Spotřebič

Přímé připojení spotřebiče k výkonové sběrnici Individuální připojení ke komunikační sběrnici


Střídavá výk. a kom. sběrnice s individuálním řízením Spotřebiče

Spotřebiče

Rozvodná skříň

Rozvodná skříň

Výkonová/komunikační sběrnice

G

M Rozvodná skříň

Spotřebiče

Využití vyššího střídavého napětí Komunikační a výkonová sběrnice v jednom

36 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Schémata elektrického rozvodu Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Schémata elektrického rozvodu Dáno normou ČSN 01 3300 (21 druhů el. schémat) Používaná schémata v automob. technice: Přehledové Blokové Naukové Obvodové

37 / 43


Příklad schématu zapojení 27247 67 Přehledové schéma 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Kabelový svazek Svorkovnice Další vedení vodiče Označení pojistky Označení svorkovnice Propojení v kab. svazku Vnitřní propojení Značka součásti Pokračování součásti na další straně Svorkovnice v kab. svazku Připojovací svorka Spoj – relé v nosiči Místo pro relé v nosiči Průžez a barva vodiče Konstrukční díl Interní spoj Kostřicí bod

38 / 43


Blokové schéma

39 / 43


Obvodové schéma

40 / 43


Naukové schéma Kombinace obvodového a blokového schématu Funkční celky Detailně rozkreslená zapojení

41 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Konec Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Děkuji za pozornost.

42 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle Literatura Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Literatura Bauer, H.; Dietsche, K.-H.; Crepin, J.; aj. (editoři): Bosch Electronic Automotive Handbook. Stuttgart: Robert Bosch GmbH, první vydání, 2002. Jan, Z.; Kubát, J.; Žďánský, B.: Elektrotechnika motorových vozidel 1. Brno: Avid, 2006, ISBN 80-903671-4-3, 232 s. Jan, Z.; Kubát, J.; Žďánský, B.: Elektrotechnika motorových vozidel 2. Brno: Avid, 2006, ISBN 80-903671-2-7, 232 s. Rashid, M. H.: Power Electronics Handbook, kapitola 31 Automotive Applications of Power Electronics. San Diego, California, USA: Academic Press, 2001, ISBN 0-12-581650-2, s. 791–814. Štěrba, P.: Elektrotechnika a elektronika automobilů. Praha: Computer press, 2004, ISBN 80-251-0211-4.

43 / 43

Elektrický rozvod ve vozidle 2. přednáška

Recommend Documents