Силовая электроника гибрида — повышающий преобразователь, инверторы мотор-генераторов и DC-DC.
Тяговая батарея гибрида — устройство NiMH-батареи, контроль модулей, предзаряд и охлаждение.
Питание и зарядка — хранит и восполняет электрическую энергию
Проводка и защита — соединяет устройства и защищает цепи
Освещение — помогает видеть и быть заметным
Датчики и блоки управления — измеряют состояние машины и подают команды
Электрическая тяга — создаёт движение электричеством в электромобиле или гибриде
Как устроена электрика машины
Замкнутая цепь. Ток идёт от плюса аккумулятора к нагрузке и возвращается через кузов к минусу. Обрыв в любом месте — и цепь не работает.
Предохранитель защищает провод. Он рассчитан так, чтобы перегореть раньше, чем перегреется провод. Ставить больший номинал — значит рисковать пожаром.
Реле — усилитель. Выключатель на панели коммутирует 0,15 А, а реле — 10–40 А возле нагрузки. Провода к панели тонкие, к нагрузке — толстые и короткие.
CAN — общий язык блоков. Вместо сотен отдельных проводов блоки обмениваются сообщениями по одной паре. Каждое сообщение имеет приоритет и проверку, ошибочные повторяются.
Детали в модели «Проводка, предохранители и CAN»
Аккумулятор. Источник питания всей схемы: 12,6 В в покое. Плюс идёт через блок предохранителей к нагрузкам, минус соединён с кузовом.
Жгут проводов. Медные провода сечением 0,35–6 мм² в изоляции, собранные в жгуты с разъёмами. Толщина подобрана под ток: 1,5 мм² — до 15 А, 4 мм² — до 30 А.
Предохранители. Плавкая вставка, номинал выбит на корпусе, цвет помогает найти нужную: у ножевых предохранителей 10 А — красная, 15 — синяя, 30 — зелёная, 40 — оранжевая. Перегорает тем быстрее, чем больше перегрузка: при токе в полтора раза выше номинала — за минуты, вдвое выше — примерно за секунду, при замыкании — за доли секунды. Так он защищает провод от возгорания.
Реле. Малый ток 0,15 А через обмотку притягивает якорь, и контакты пропускают большой ток к нагрузке. Так выключатель и блок управления не нагружаются.
Блоки управления. Каждый блок управляет своей системой и обменивается данными с остальными по шине CAN: обороты, скорость, температура, ошибки.
Шина CAN. Две свитые жилы CAN-High и CAN-Low. Передатчик тянет их в разные стороны (3,5 и 1,5 В), приёмник смотрит на разницу — помехи действуют на обе одинаково.
Датчики. Датчики температуры, давления и скорости подключены к своим блокам, а их значения расходятся по шине всем, кому нужны.
Показ по шагам
От аккумулятора к нагрузке. Плюс идёт через предохранитель и контакты реле к фаре, вентилятору и сигналу. Минус возвращается через кузов и точки массы.
Предохранители и реле. Каждая цепь защищена предохранителем своего номинала. Реле включают большой ток по команде маленького тока от выключателя или блока.
Включаем всё. Фары, вентилятор и сигнал вместе берут почти 40 А. Смотрите, как растёт ток и падает напряжение на фаре.
Шина CAN. Четыре блока говорят по одной паре проводов. На концах — резисторы 120 Ом; на графике видно, как CAN-H и CAN-L расходятся в противоположные стороны.
Масса — половина цепи. Ток возвращается через кузов. Плохой контакт массы портит работу сразу многих систем.
Что ломается и как это проявляется
Замыкание провода вентилятора. Признаки: вентилятор радиатора не включается, мотор греется в пробке. Новый предохранитель на 40 А перегорает сразу при включении вентилятора. Что проверить: не ставить предохранитель большего номинала. Отключить нагрузку и проверить сопротивление провода на массу, найти перетёртое место в жгуте, восстановить изоляцию.
Подгорели контакты реле фар. Признаки: при включении фар слышен щелчок реле, но свет тусклый, мерцает или пропадает. Постукивание по блоку иногда помогает. Что проверить: измерить напряжение на выходе реле при включённой нагрузке, переставить исправное реле такого же типа с соседнего места.
Окислилась точка массы. Признаки: фары тускнеют, когда включается вентилятор, стрелки приборов дёргаются, блоки записывают случайные ошибки. Что проверить: падение напряжения между минусом аккумулятора и кузовом под нагрузкой (норма — меньше 0,1–0,2 В). Зачистить контакт, затянуть, смазать.
Обрыв резистора на конце шины. Признаки: время от времени на панели загораются сразу несколько ламп, в блоках ошибки связи, но машина в основном работает. Что проверить: при выключенном зажигании и снятом минусе: сопротивление между CAN-H и CAN-L в диагностическом разъёме (норма около 60 Ом). Осциллограф: чёткие уровни 3,5/1,5 В.
Замыкание CAN-H на массу. Признаки: после включения зажигания горят почти все лампы, приборы показывают ноль, двигатель может не запуститься. Что проверить: напряжение CAN-H и CAN-L на массу (около 2,5 В в покое), отключая блоки по одному, найти участок с замыканием.
Упрощения модели
Схема упрощена: в реальной машине десятки предохранителей, сотни разъёмов и несколько шин разной скорости.
Сопротивления, токи и время перегорания — типичные значения.
Сигнал CAN показан сильно замедленным, с одним условным сообщением.
Компоновка условная: аккумулятор, блок предохранителей, нагрузки и блоки управления стоят рядом на одном листе кузова, провода короче, чем в машине, а жгут показан одним стволом в гофре с отводами к нагрузкам и к массе.
Мелкие детали показаны крупнее, чем в жизни, иначе на общей схеме их не разглядеть: предохранители и реле — примерно втрое (видны перемычка, якорь и контакты), разъёмы — в полтора раза, датчик температуры — вдвое, шпилька массы с наконечниками и гайкой — в 2–3 раза, провода к нагрузкам — примерно вдвое толще, жилы шины CAN — примерно в 6 раз толще, концевые резисторы со стойками — примерно в 8 раз. Фара и вентилятор, наоборот, условного размера, мельче настоящих. У реле снята передняя половина крышки.
Резисторы 120 Ом показаны отдельными деталями на концах шины; в машине они обычно стоят внутри двух крайних блоков.
Масса нагрузок собрана на одной шпильке кузова; в машине точек массы несколько (двигатель, кузов, блоки), детали показаны крупнее, чем в жизни.
Перетёртая изоляция CAN-H снята в модели по кругу, чтобы была видна медь; в жизни она стирается с той стороны, которой провод трётся о кромку.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.