• Сегодня: Суббота, Октябрь 21, 2017

 

Технологии   26 июля 2017    261

Периферийные устройства. Электроприводы

Человек — существо невероятно ленивое и ужасно хитрое. Тяжёлой физической работе предпочитает работу умственную и каждое лишнее движение стремится переложить на механизированные плечи

В автомобиле сегодня электрифицировано буквально всё. Сервоприводы не только регулируют сиденья, открывают багажники и блокируют мосты. Нажатием одной кнопки можно выставить в боевое положение или убрать с глаз долой крюк сцепного устройства, а высокочастотные колонки-пищалки и вовсе сами вылезают из своих убежищ, как только услышат первые музыкальные аккорды.К таким мелочам, как заслонки системы климат-контроля или электрорегулировка зеркал, мы настолько привыкли, что вовсе их не замечаем.

Сегодня в среднестатистическом автомобиле в версии чуть богаче, чем стартовая, трудится порядка ста электроприводов. Это не только стеклоподъёмники и актуаторы пятой двери, электромоторам отданы самые важные функции, поддерживающие работоспособность мотора, и даже усилители рулевого управления медленно, но верно из гидравлических превращаются в электрические. Почему это происходит?

 

 

 

Электроусилитель реечного рулевого управления поражает
своей компактностью

 


 

Надо сказать, такаяже тенденция замены различных систем управления (механических, гидравлических) на электрические заметна и в современной авиации, откуда в автопром приходят многие инновации и передовые решения. Там от подобных замен сразу несколько выгод — меньший вес и возможность обратной связи, что очень важно с точки зрения безопасности. Кроме того, электросистемы заметно дешевле и надёжнее всех прочих. Например, гигантский Airbus А380 — полностью электрический самолёт. Вышеперечисленные причины работают и при создании нового автомобиля. Правда, неизвестно, какая из них важнее в мире техники, опирающейся колёсами на землю.

Самые интересные новшества, которые уже стали серийными, — электрические помпы системы охлаждения. Не те дополнительные, что питают вторую печку в «Газели», а самые настоящие помпы двигателя, которые раньше крутил резиновый ремень. Вместе с электрорегулируемым термостатом и электровентилятором охлаждения мотор получает очень точное дозирование термопотоков.

 

 

Производительность электрической помпы системы
охлаждения не зависит от оборотов мотора

 

Что это даёт? Ровную постоянную температуру мотора, независящую от погоды, нагрузки и количества охлаждающей жидкости, уходящей на отопитель салона. А ровная температура крайне важна для полного и экономичного сжигания топлива, то есть глобально влияет на поддержание жёсткого стандарта «Евро». Есть и ещё одна, косвенная статья экономии—любой механический привод отбирает у мотора часть его крутящего момента. Это хорошо заметно при работе гидроусилителя, когда в момент резких движений рулём падают обороты мотора. Переложив эту часть на электропривод, мы не избавимся от общего рас- хода мощности—её всё равно надо откуда-то брать, но можно «размазать» в момент начала вращения руля, взяв немного электричества из аккумулятора, и восполнить его потом. Тут сняли пик, там сгладили потребление—вот и выходит топливная экономия. Ещё важнее другое свойство современных электроприводов—возможность точной обратной связи. Грубо говоря, блок электронного управления очень легко отслеживает, с каким усилием поворачивается руль (вспомните стеклоподъёмник, который «видит» высунутую в окно руку и останавливает стекло, не зажимая её). Для та- кого контроля не нужны сложные системы—достаточно простого учёта протекающего через мотор тока. Кроме того, висящий прямо на рулевой колонке или пристроенный к рулевой рейке электропривод абсолютно бесшумен и необычно компактен — нечета своим гидравлическим аналогам. По этой же причине электропривод всё чаще вращает компрессор кондиционера.

Электропривод ручного тормоза, блокировок редукторов, раздаточной коробки—всё это даже не вчерашний, а позавчерашний день.

 

 

Электроприводы ручника расположены прямо на тормозной скобе.
Удобно — никаких закисающих тросиков

 


 

Сегодня очередь за роботизированными коробками передач, переключения в которых опять-таки реализованы электромоторами. А количество микроэлектродвигателей, например, в продвинутом водительском кресле Mercedes- Benz GLE может достигать двух десятков. Еще одна область применения современных электроприводов—стеклоочистители. В нашем классическом представлении привод дворников — это мотор с редуктором и кривошипом, в котором и рождается привычное шмыганье щёток туда-сюда. Инженеры Bosch не так давно разработали более современное, компактное и бесшумное устройство с реверсивным моторчиком. В нём кривошип уже ненужен, и возможность контроля тока гарантирует точную скорость независимо от силы трения щёток и толщины грязи на стекле. Выгода ещё и в том, что для самых разных размеров стекла можно применять один и тот же привод, настраивая его подпотребности. В механических системах для этого пришлось бы менять части редуктора или рабочие плечи привода.

 

Посмотрите, насколько меньше драгоценного места
за приборной панелью занимают прямые электроприводы стеклоочистителей

 

 

Современные передние кресла напичканы электромоторчиками
не меньше какого-нибудь робота-киборга

 

Шаговые электродвигатели хорошо знакомы любителям электроники. Их преимущество в возможности точного отсчёта количества шагов — секторов поворота ротора. Это может пригодиться, например, в регулировании положения заслонок климатической установки и даже в приводе стояночного тормоза. Шаговый алгоритм их работы хорошо сочетается с любым компьютерным интерфейсом, поскольку оба имеют тактовый принцип. А значит, не нужен громоздкий блок управления, концевики и датчики положения. Шаговые электродвигатели не имеют щёток и поэтому почти не изнашиваются со временем. И напоследок шаговые моторчики практически бесшумны.

 

 

Топливные насосы ужались в размерах. Кроме того,
они охлаждаются жидкостью, которую перекачивают

 

 

Шаговый электродвигатель имеет два плюса: маленькие габариты
и точно отмеренный угол поворота ротора.
Ему легче взаимодействовать с бортовой электроникой

 


 

Замечаете, насколько глубоко эти разнообразные электромоторы проникли в наш автомобиль? Если бы не их пресловутая бесшумность, нас во время поездки сопровождали бы тоненькие и более грубые жужжания, словно это не машина, а допотопный робот из космических блокбастеров. А производители всё продолжают совершенствовать свою продукцию, добиваясь при помощи высокой точности нулевого шумового фона.

 

 

Двери с электроприводом — мелочь, по сравнении с тем,
какое количество электрических систем скрыто
в недрах электрокроссовера Tesla Model X

 

С наступлением электрической эры во всех категориях автомобилей перед создателями электромоторов открылась новая область, в ней пригодятся наработки, которые применяются сегодня. Да и на что нам надеяться, если электромоторы посягнули и, похоже, продолжат наступление на святая святых внедорожников — их «железный полный привод». Я говорю о полностью электрических кроссоверах и SUV, как бы кощунственно это сегодня не звучало. Судите сами, индивидуальный привод на каждое колесо в случае с электромоторами реализуется очень просто. Четырьмя тяговыми электродвигателями несложно управлять по отдельности. Никаких блокировок при этом, как и самих валов и приводов, не потребуется. Раздавать момент с исключительной точностью тоже не сложно. Заманчивая перспектива? Для производителей внедорожников безусловно! А для тех, кто выпускает ходовые аккумуляторы, тем более. Вы думаете, что электрокроссовер — утопия? Уже нет! Через пару десятков лет они и вовсе станут рядовым явлением — экологически стерильные, всепогодные и… абсолютно бесшумные.

 


 

Что же тогда останется для души? Наверное, выгнать из гаража тарахтящий своим старым турбомотором внедорожный бензо-раритет и, наслаждаясь душистым выхлопом, прохватить по полям и огородам. Ведь на чистые дороги его, увы, уже не пустят.