برق خودرو شبکه ای است که شامل اجزای الکتریکی، سیم کشی ها و مدارهای داخل یک وسیله نقلیه است و سیستم های الکتریکی را تشکیل می دهد که مسئول تولید، ذخیره و توزیع انرژی الکتریکی در کل وسیله نقلیه است. طراحی و نگهداری دقیق این شبکه پیچیده برای اطمینان از تحویل یکپارچه نیرو به زیرسیستم های مختلف بدون ایجاد تداخل یا خرابی ضروری است.
سیستم الکتریکی در سرتاسر خودرو تعبیه شده است تا ارتباط بین تمام قسمت های خودرو با کمک یک کامپیوتر مرکزی تضمین شود. برق از باتری اصلی از طریق یک PDU (واحد توزیع نیرو) به سایر اجزای داخل خودرو توزیع می شود.
با گنجاندن سیستم های الکتریکی پیشرفته، بخش وسایل نقلیه مدرن متحول شده است. عملکرد یک وسیله نقلیه به شدت به این سیستم ها متکی است، زیرا آنها عملیات های اساسی را از روشنایی ضروری و احتراق تا ویژگی های ایمنی پیشرفته و سرگرمی اطلاعاتی انجام می دهند. برای مهندسان و تکنسین‌های خودرو، درک سیستم‌های الکتریکی خودرو از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا فناوری‌های الکترونیکی نوظهور را با اصول مهندسی مکانیک سنتی ادغام می‌کند.
اجزاء سیستم برق خودرو
سیستم های الکتریکی خودرو از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است:
باتری
به عنوان منبع اولیه انرژی الکتریکی عمل می کند، زمانی که موتور غیرفعال است انرژی را تامین می کند و به شروع فرآیند راه اندازی موتور کمک می کند. در دوران معاصر، باتری‌های لیتیومی به‌طور فزاینده‌ای به عنوان نوع ترجیحی غالب شده‌اند و حتی به سیستم‌های 12 ولتی در خودروهای جدید تولید شده نیز گسترش می‌یابند.
سه جزء درون باتری وجود دارد، یعنی دو کانکتور معروف به آند و کاتد و سپس یک محلول شیمیایی که کانکتورها در آن قرار می گیرند. یک بار الکتریکی از خارج باتری آن را شارژ می کند و یک واکنش شیمیایی را در باتری فعال می کند.
انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. بنابراین، باتری روشن می شود.
آند یک الکترود با بار مثبت درون باتری است که به الکترون ها اجازه می دهد تا خارج از باتری حرکت کنند و کاتد برعکس است، الکترود با بار منفی که از طریق آن الکترون ها دوباره وارد می شوند.
واکنش‌های شیمیایی بین محلول شیمیایی درون باتری و آند و کاتد هر کدام چیزی است که به حرکت الکترون‌ها اجازه می‌دهد. الکترودها در واکنش های شیمیایی که بین محلول و اتصال دهنده ها رخ می دهد وجود دارند.
در حالی که خودرو در حال کار است، باتری توسط یکی دیگر از اجزای موتور که دینام نامیده می شود شارژ می شود و انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند تا از طریق باتری تامین شود. بنابراین معمولاً باتری نیازی به شارژ خاصی ندارد.
باتری به خودی خود انرژی الکتریکی را به بقیه قسمت های خودرو تخلیه می کند و بنابراین به منبع برق نیاز دارد تا ولتاژ را در حد معینی نگه دارد تا خودرو به کار خود ادامه دهد.
ولتاژ باتری مقدار نیروی الکتریکی است که باتری تولید می کند. بیشتر باتری‌های خودرو با ولتاژ ۱۲ کار می‌کنند. اما باتری در بیشتر خودروها باید ولتاژی بالاتر از ۱۰.۵ ولت داشته باشد تا بتواند موتور خودرو را تامین کند.
باتری چیزی به نام ظرفیت رزرو شده دارد. ظرفیت رزرو شده مشخص می‌کند که باتری چقدر می‌تواند با سرعتی در حدود 25 آمپر تخلیه شود، در مواردی که در اتصال بین دینام و باتری نقصی وجود داشته باشد، زیرا باند شکسته می‌شود.
این معیاری است که نشان می‌دهد در صورتی که باتری قادر به دریافت شارژ جدید از دینام در حین کار کردن ماشین نباشد، چقدر می‌تواند دوام بیاورد. با این حال، هنگامی که ولتاژ به کمتر از 10.5 علامت می رسد، باتری نیاز به شارژ مجدد دارد.
دینام
وظیفه تولید انرژی الکتریکی در حین کارکرد موتور، حفظ شارژ باتری و تامین برق اجزای الکتریکی خودرو به کمک تنظیم کننده ولتاژ داخلی آن است.
ممکن است فکر کنید که باتری برق ماشین شما را تامین می کند، اما اینطور نیست. باتری، الکتریسیته مورد نیاز موتور استارت برای راه اندازی خودرو را تامین می کند. هنگامی که ماشین در حال کار است، دینام برای تغذیه سیستم الکتریکی و شارژ باتری انرژی تولید می کند. دینام قبلاً ژنراتور نامیده می شد و به روشی مشابه کار می کند. در این حالت، موتور احتراق داخلی خودرو قرقره‌هایی را در زیر کاپوت می‌چرخاند که قرقره دینام را می‌چرخاند و انرژی ایجاد می‌کند.
یک دینام همراه با باتری برای تامین برق اجزای الکتریکی خودرو کار می کند. خروجی دینام جریان مستقیم (DC) است. هنگامی که قرقره دینام می چرخد، جریان متناوب (AC) از میدان مغناطیسی می گذرد و جریان الکتریکی تولید می شود. سپس از طریق یکسو کننده به DC تبدیل می شود.
بسیاری از وسایل نقلیه مدرن با معرفی سیستم های شارژ هوشمند و سیستم های CANBUS که اکنون به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند، سیستم شارژ نوع درخواست بار را اتخاذ کردند. این سیستم ها توسط واحد کنترل موتور خودرو (ECU) کنترل می شوند. همانطور که خودرو به بار بیشتری نیاز دارد، ECU سیگنالی به دینام ارسال می کند و از آن درخواست می کند تا شارژ را شروع کند. دینام باید با بارهای الکتریکی متفاوت کنار بیاید و نرخ شارژ خود را متناسب با آن تنظیم کند.
استارت
استارت‌ها برای چرخاندن موتور از باتری انرژی می‌گیرند و برای شروع کار موتور استفاده می‌شوند. استارت معمولا در پایین موتور، بین موتور و گیربکس قرار دارد. با نگاه کردن به زیر کاپوت خودرو و شناسایی قطعه بزرگتر و سنگین تری که به باتری متصل است می توان آن را پیدا کرد.
امروزه انواع مختلفی از استارت برای خودروها وجود دارد. رایج ترین نوع استارت برقی است که از موتور الکتریکی برای چرخاندن میل لنگ موتور استفاده می کند. نوع دیگر استارت، استارت هیدرولیک است که در ماشین آلات سنگین و کامیون استفاده می شود. استارت هیدرولیک از فشار مایع برای چرخاندن موتور استفاده می کند. همچنین استارت های توربین هوایی وجود دارند که از هوای فشرده برای چرخاندن موتور استفاده می کنند. با این حال، این نوع استارت ها به ندرت در خودروهای مدرن مورد استفاده قرار می گیرند.
یک استارت برقی از چند جزء اصلی تشکیل شده است: یک موتور، یک گیربکس و یک کلید Bendix. هنگامی که کلید احتراق چرخانده می شود، سیگنال به موتور استارت می رود که شروع به چرخش می کند. گیربکس استارت برای افزایش گشتاوری که به دایرلور Bendix منتقل می شود استفاده می شود. هنگامی که موتور استارت به اندازه کافی سریع می‌چرخد، سوئیچ Bendix گسترش می‌یابد و قفسه و پینیون را با فلایویل موتور درگیر می‌کند و به موتور اجازه می‌دهد بچرخد و روشن شود.
سیم کشی و اتصالات
شبکه‌ای از کابل‌ها و اتصالات، اجزا و مدارهای الکتریکی داخل خودرو را به هم متصل می‌کند و انتقال انرژی و سیگنال‌ها را در سراسر سیستم‌های آن تسهیل می‌کند.
فیوزها و رله ها
سیستم های ایمنی که برای جلوگیری از اضافه بارهای الکتریکی و امکان مدیریت دستگاه های پرقدرت از طریق مدارهای کم مصرف طراحی شده اند.
کارکرد و نقش سیستم برق خودرو
تولید، توزیع و مدیریت انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تنظیم چندین عملیات خودرو، وظیفه اصلی سیستم های الکتریکی خودرو است. این سیستم ها طیف وسیعی از امکانات و نیازها از شارژ دستگاه های تلفن همراه تا راه اندازی موتور را امکان پذیر می کنند.
پیشرفت های تکنولوژیکی در صنعت خودرو با ظهور سیستم های الکتریکی خودرو نشان داده می شود. مدارهای الکتریکی ساده برای روشنایی و احتراق به وسایل نقلیه اولیه وابسته هستند. اجرای پنجره های برقی، تهویه مطبوع و سیستم های ایمنی پیشرفته منجر به توسعه معماری های الکتریکی پیچیده شد. در عصر حاضر، وسایل نقلیه الکتریکی و هیبریدی همچنان به گسترش افق ها ادامه می دهند و سیستم های الکتریکی پیچیده و بسیار کارآمد را برای کاربردهای ولتاژ بالا می طلبند.
مدارهای الکتریکی خودرو
خودروها و کامیون های سبک دارای سیستم های الکتریکی گسترده با سیم کشی های زیاد و صدها مدار هستند. مدار الکتریکی اساساً مسیری است که الکترون ها از طریق آن جریان می یابند. یک مدار الکتریکی باید یک حلقه کامل تشکیل دهد تا جریان به جریان خود ادامه دهد. الکترون ها به یک مسیر برگشت به منبع خود (باتری یا دینام) نیاز دارند در غیر این صورت جایی برای رفتن ندارند.
اساساً دو نوع مدار الکتریکی خودرو وجود دارد:
مدار سری: مداری است که در آن تمام عناصر مدار به صورت زنجیره ای به یکدیگر متصل می شوند. جریان فقط یک مسیر برای دنبال کردن دارد بنابراین مقدار جریان عبوری از آن در کل یکسان خواهد بود. مقاومت کل در یک مدار سری برابر است با مجموع مقاومت های جداگانه در هر عنصر مدار. اگر یک عنصر در مدار سری خراب شود، پیوستگی قطع می‌شود و کل مدار می‌میرد زیرا جریان نمی‌تواند مسیر خود را در مدار کامل کند.
مدار موازی مداری است که در آن عناصر مدار در کنار یکدیگر یا به موازات یکدیگر متصل می شوند. این باعث ایجاد شاخه ها یا مسیرهای متعددی می شود که از طریق آنها جریان می تواند جریان یابد. مقاومت در هر شاخه معین را، افت ولتاژ و جریانِ جریان آن شاخه به تنهایی تعیین می کند. یکی از مزایای مدار موازی این است که بخش ها یا مسیرهای مختلف مدار می توانند مستقل از یکدیگر عمل کنند. اگر یک عنصر باز شود (تداوم را می شکند)، ولی عملکرد عنصر دیگر را مختل نمی کند.
برخی از مدارها عناصر یک مدار سری و موازی را ترکیب می کنند. این مدارهای الکتریکی سری موازی نامیده می شوند. در این نوع مدار ممکن است بخشی از مدار دارای بارهای سری باشد در حالی که در قسمتی دیگر بارها موازی هستند.
عیب یابی مدارهای الکتریکی خودرو اغلب به اندازه گیری ولت، آمپر یا اهم نیاز دارد. اینها سه واحد اندازه گیری اساسی هستند که برای توصیف آنچه در داخل یک مدار الکتریکی می گذرد استفاده می شوند.
آموزش برق خودرو و باتری سازی را کجا یاد بگیریم؟
دوره‌های آموزش برق خودرو و آموزش باتری سازی از پرطرفدارترین کورس‌های آموزشی هستند و به نظر می‌رسد دلیل اصلی آن، عدم اشباع شدن بازار در این حوزه‌ها و درآمد بالای این مشاغل باشد. شرکت در این دوره های آموزشی سریعترین روش یادگیری برق خودرو و باطری است.
برای شروع یک آموزشگاه معتبر فنی حرفه ای در حوزه برق خودرو پیدا کنید که این شغل را بصورت عملی و بر روی خودروهای واقعی اموزش دهد. همچنین دوره های کاروزی برق خودرو نیز راهکاری عالی برای تقویت مهارت عملی شما هستند.