Opis
Bogato ilustrowany kolorowy podręcznik przystępnie wyjaśniający zasady budowy, działania i obsługi układów wysokiego napięcia pojazdów zelektryfikowanych (elektrycznych i hybrydowych). Opisano w nim rodzaje i funkcje elektrycznych i hybrydowych układów napędowych, baterie (akumulatory) wysokonapięciowe, elektryczne układy napędowe (silniki i przekładnie), elektroniczne zespoły mocy, technologie ładowania, pokładową sieć wysokiego napięcia, klimatyzację i zarządzanie temperaturą, układy hamulcowe pojazdów zelektryfikowanych, zasady obsługi pojazdów elektrycznych i hybrydowych, sieci zasilania energią elektryczną, ogniwa paliwowe w pojazdach z napędem elektrycznym oraz pojazdy użytkowe i motocykle z napędem elektrycznym.
Odbiorcy: inżynierowie i technicy o specjalności samochodowej, uczniowie szkół samochodowych, użytkownicy pojazdów elektrycznych i hybrydowych o pewnym przygotowaniu technicznym zainteresowani poznaniem tajników ich budowy oraz wszyscy zainteresowani elektromobilnością.
Spis treści
Do Czytelnika 61
Wprowadzenie do techniki wysokich napięć w pojazdach 9
1.1. Rodzaje elektrycznych układów napędowych 11
1.2. Funkcje hybrydowych układów napędowych 11
1.3. Odmiany napędów hybrydowych 13
1.3.1. Szeregowy napęd hybrydowy 14
1.3.2. Równoległy napęd hybrydowy 15
1.3.3. Napęd hybrydowy o rozdzielonej mocy 15
1.4. Napęd elektryczny akumulatorowy 20
2. Baterie wysokonapięciowe 21
2.1. Podstawy magazynowania energii elektrycznej 22
2.2. Rodzaje baterii wysokonapięciowych 24
2.2.1. Niklowo-wodorkowe baterie wysokonapięciowe 25
2.2.2. Litowo-jonowe baterie wysokonapięciowe 26
2.2.3. Sodowo-jonowe baterie wysokonapięciowe 34
2.2.4. Baterie wysokonapięciowe z elektrolitami stałymi 34
2.3. Sterowanie energią i ładowaniem w bateriach wysokonapięciowych 35
2.4. Gaszenie pożarów baterii wysokonapięciowych 39
2.5. Składowanie i transport baterii wysokonapięciowych 43
2.6. Recykling i utylizacja baterii wysokonapięciowych 44
3. Elektryczne układy napędowe 45
3.1. Maszyny elektryczne o wirującym polu magnetycznym 45
3.1.1. Budowa 45
3.1.2. Działanie 46
3.2. Rodzaje maszyn elektrycznych o wirującym polu magnetycznym 47
3.2.1. Silnik asynchroniczny 47
3.2.2. Silnik synchroniczny wzbudzany magnesami trwałymi 48
3.2.3. Reluktancyjny silnik synchroniczny z wewnętrznymi magnesami trwałymi 50
3.2.4. Obcowzbudny silnik synchroniczny 52
3.2.5. Czujnik położenia wirnika, resolwer 53
3.3. Rodzaje elektrycznych układów napędowych 55
3.3.1. Napęd jednej osi z silnikiem umieszczonym między kołami 55
3.3.2. Napęd obu osi z dwoma silnikami umieszczonymi między kołami 55
3.3.3. Napęd silnikami umieszczonymi w piastach kół 55
3.4. Chłodzenie elektrycznych silników napędowych 56
3.4.1. Ciecz chłodząca 56
3.4.2. Chłodzenie olejem 57
3.5. Wytwarzanie elektrycznych silników napędowych 57
3.5.1. Technologie produkcji stojanów 57
3.5.2. Wytwarzanie wirników z magnesami trwałymi 59
3.5.3. Wytwarzanie wirników z cewkami wzbudzenia 60
3.5.4. Montaż wałka wirnika 60
3.6. Przekładnie w elektrycznych układach napędowych 61
3.6.1. Przekładnie jednostopniowe elektrycznych układów napędowych 61
3.6.2. Przekładnie dwustopniowe elektrycznych układów napędowych 61
3.6.3. Automatyczne skrzynie biegów w napędach hybrydowych 62
4. Elektroniczne zespoły mocy 63
4.1. Zadania elektronicznych zespołów mocy 63
4.2. Elementy elektronicznych zespołów mocy 64
4.2.1. Tranzystory MOSFET 65
4.2.2. Tranzystory IGBT 65
4.2.3. Kondensatory 66
4.2.4. Cewki i transformatory 67
4.3. Przetwornik DC/DC sieci pokładowej (konwerter) 68
4.4. Przetwornik AC/DC (falownik) 70
4.4.1. Zasada działania falownika jednofazowego 70
4.4.2. Zasada działania falownika trójfazowego 71
4.5. Przetwornik DC/DC w falowniku maszyny elektrycznej 73
4.5.1. Przetwornik DC/DC podwyższający napięcie (pompa ładująca) 73
4.5.2. Przetwornik DC/DC obniżający napięcie 74
4.5.3. Przetwornik DC/DC podwyższający i obniżający napięcie 74
5. Technologia ładowania 75
5.1. Proces ładowania 75
5.2. Rodzaje ładowania 77
5.2.1. Tryby ładowania 77
5.2.2. Gniazda ładowania 79
5.2.3. Wtyczki ładowania i moc ładowania 80
5.3. Ładowarki Wallbox 81
5.4. Straty energii ładowania 83
5.5. Specjalne rodzaje ładowania 84
5.5.1. Ładowanie dwukierunkowe 84
5.5.2. Ładowanie indukcyjne 85
5.5.3. Ładowanie megawatowe 85
5.6. Komunikacja podczas ładowania 86
5.6.1. Komunikacja podczas ładowania prądem przemiennym 86
5.6.2. Komunikacja podczas ładowania prądem stałym 89
5.7. Ryglowanie wtyczki ładowania 90
5.8. Charakterystyki ładowania 90
6. Pokładowa sieć wysokiego napięcia 91
6.1. Budowa sieci IT 91
6.2. Odporność na uszkodzenia izolacji jednego z przewodów wysokiego napięcia 92
6.3. Ochrona przeciwporażeniowa w pojeździe zasilanym wysokim napięciem 93
6.3.1. Etykiety ostrzegawcze na elementach wysokiego napięcia 94
6.3.2. Stosowanie kolorów sygnalizujących 94
6.3.3. Pełna ochrona podstawowa wszystkich elementów wysokiego napięcia 94
6.3.4. Zastosowanie dwuprzewodowej sieci typu IT 94
6.3.5. Monitorowanie zwarć 94
6.3.6. Ciągłe automatyczne monitorowanie rezystancji izolacji 94
6.3.7. Monitorowanie styków wysokiego napięcia przez obwód pierścieniowy 95
6.3.8. Rozładowywanie pokładowej sieci wysokiego napięcia 97
6.3.9. Wyłączanie pokładowej sieci wysokiego napięcia w razie wypadku 98
6.3.10. Główny punkt awaryjnego odcięcia wysokiego napięcia dla służb ratowniczych 99
6.4. Architektury pokładowych sieci wysokiego napięcia 99
6.5. Ładowanie wstępne 101
7. Klimatyzacja i regulacja temperatury pojazdów elektrycznych i hybrydowych 102
7.1. Ogrzewanie przestrzeni pasażerskiej 102
7.2. Klimatyzacja przestrzeni pasażerskiej 107
7.2.1. Elektryczna sprężarka klimatyzacji 108
7.2.2. Oleje sprężarkowe do pojazdów zasilanych wysokim napięciem 108
7.3. Chłodzenie zespołów napędowych 109
7.4. Regulacja temperatury baterii wysokonapięciowej 110
7.4.1. Chłodzenie powietrzem 111
7.4.2. Chłodzenie baterii wysokonapięciowej czynnikiem chłodniczym 112
7.4.3. Chłodzenie baterii wysokonapięciowej cieczą 112
7.5. Pompa ciepła 113
7.6. Regulacja temperatury 114
8. Układy hamulcowe pojazdów elektrycznych i hybrydowych 118
8.1. Zmodyfikowane układy hamulcowe pojazdów zasilanych wysokim napięciem 118
8.1.1. Wiadomości wstępne 118
8.1.2. Proces hamowania pojazdu zasilanego wysokim napięciem 118
8.2. Elektryczna pompa podciśnienia 119
8.3. Elektromechaniczne urządzenie wspomagające hamulce 120
9. Podstawy obsługi pojazdów elektrycznych i hybrydowych 121
9.1. Obsługa pojazdów zasilanych wysokim napięciem 121
9.1.1. Zagrożenia porażeniem prądem elektrycznym podczas obsługi pojazdu 122
9.1.2. Postępowanie z uszkodzonymi pojazdami 123
9.1.3. Stanowisko pracy 124
9.2. Bezpieczeństwo pracy 126
9.2.1. Obwód pierścieniowy 127
9.2.2. Wtyczka wyłącznika serwisowego 127
9.2.3. Przewody wysokiego napięcia 128
9.3. Wymagania dotyczące kwalifikacji zawodowych 129
9.3.1. Zasady bezpieczeństwa 130
9.3.2. Protokół wyłączenia wysokiego napięcia 133
9.3.3. Protokół ponownego uruchomienia i aktywacji wysokiego napięcia 134
9.4. Monitorowanie i pomiar rezystancji izolacji 135
9.4.1. Mierniki rezystancji izolacji 136
9.4.2. Uszkodzenia izolacji 139
9.5. Wyrównanie potencjałów 143
9.5.1. Pomiary rezystancji z wykorzystaniem dwóch i czterech przewodów 144
9.5.2. Sprawdzenie układu wyrównania potencjałów 145
9.6. Obsługa i diagnostyka układu regulacji temperatury w samochodzie zasilanym wysokim napięciem 146
9.7. Wykonywanie prac pod napięciem 148
9.7.1. Środki ochrony indywidualnej 149
9.7.2. Narzędzia 150
9.7.3. Sprawdzanie i obsługa baterii wysokonapięciowej 151
9.7.4. Wymiana ogniw baterii 154
9.8. Obsługa samochodu zasilanego wysokim napięciem 156
10. Zasilanie energią elektryczną 157
10.1. Energia elektryczna - wytwarzanie i sieć elektrowni w Niemczech 157
10.1.1. Wiadomości wstępne 157
10.1.2. Dodatkowe zapotrzebowanie na energię elektryczną przez elektromobilność 158
10.2. Fotowoltaika 159
10.2.1. Efekt fotoelektryczny i zasada działania 159
10.2.2. Opis elektryczny ogniwa fotowoltaicznego 160
10.2.3. Opis elektryczny modułu fotowoltaicznego 161
10.2.4. Opis elektryczny instalacji fotowoltaicznej 163
10.3. Podłączenie instalacji fotowoltaicznych do sieci niskiego napięcia 165
10.3.1. Postępowanie przy podłączaniu do sieci 165
10.3.2. Cechy niskiego napięcia i oddziaływania zwrotne na sieć 165
10.4. Podstawowe informacje o domowej instalacji elektrycznej 168
10.5. Projektowanie obwodu elektrycznego 172
10.6. Konfiguracje instalacji fotowoltaicznych 174
10.7. Projektowanie i montaż dachowych instalacji fotowoltaicznych dla samochodów elektrycznych 175
10.8. Elektrownie wiatrowe 177
10.8.1. Turbina wiatrowa 177
10.8.2. Koncepcje elektrowni wiatrowych 178
10.9. Przyłączanie instalacji wytwórczych i odbiorczych do sieci średniego napięcia 179
10.9.1. Sposób przyłączania do sieci 179
10.9.2. Sieć średniego napięcia i oddziaływania zwrotne na sieć 179
11. Ogniwa paliwowe w pojazdach 180
11.1. Ogniwa paliwowe 181
11.2. Zasilanie ogniw paliwowych czynnikami roboczymi 183
11.2.1. Układ magazynowania wodoru 183
11.2.2. Układ zasilania wodorem 185
11.2.3. Układ zasilania powietrzem 186
11.2.4. Układ regulacji temperatury 187
11.3. Przyczyny spadku mocy ogniwa 187
11.4. Bezpieczeństwo pracy z układami wodorowymi 188
11.4.1. Zagrożenia 188
11.4.2. Środki ochronne 188
11.4.3. Kwalifikacje do prac z układami wodorowymi 189
12. Pojazdy użytkowe i motocykle z napędem elektrycznym 190
12.1. Pojazdy użytkowe z napędem elektrycznym 190
12.1.1. Charakterystyka pojazdów 190
12.1.2. Infrastruktura ładowania 193
12.2. Motocykle z napędem elektrycznym 194
12.2.1. Bateria wysokonapięciowa 194
12.2.2. Elektroniczny zespół mocy 194
12.2.3. Maszyna elektryczna 195
12.2.4. Gniazdo ładowania i ładowarka pokładowa 195
12.2.5. Monitorowanie rezystancji izolacji 195
12.2.6. Charakterystyki innych motocykli elektrycznych 195
Wykaz źródeł ilustracji 196
Wykaz skrótów 197
Skorowidz 199
