Bilens generator. Av /Shutterstock. Begrenset gjenbruk

bilens elektriske anlegg

Utsnitt av det elektriske ledningssystemet i en bil
Av /Shutterstock.

Artikkelstart

Bilens elektriske anlegg er alle de komponenter og deler i en bil som blir styrt eller overvåket av elektriske signaler eller forsynt med elektrisitet for å kunne utføre et bestemt arbeid. En ordinær familiebil har, alt etter størrelse og utstyrsnivå, flere tusen meter kabler og flere hundre kontaktpunkter. Nesten alle av bilens systemer har elektriske funksjoner som virker i samspill med mekaniske, hydrauliske, pneumatiske og kjemiske funksjoner.

Det elektriske anlegg består av en kraftprodusent (generator), et energilager (batteri/akkumulator), styreenheter som overvåker og styrer bilens elektriske kretser og systemer, og et ledningsnett med mottakere, det vil si komponenter som bruker elektrisk kraft til sin funksjon. Dessuten består systemet av sensorer, releer, sikringer, transistorer, kondensatorer og transformatorer (omformere), med mer.

Bilens elektriske system er nå svært omfattende. Det skyldes både mer komfortutstyr og utvidede sikkerhetssystem, og økte krav til miljøhensyn. Eldre mekaniske anordninger skiftes ut med elektroniske, noe som for eksempel gir bedre motorstyring og derfor mer stabile driftsforhold over tid.

Sentrale bestanddeler

Det elektriske systemet består av mange undersystem. Hvert av dem inneholder kraftforsyning, betjeningsorgan, ledningsnett og aktive komponenter.

Batteriet

Bilbatteri
Av /Shutterstock.

Batteriet er bilens elektriske kraftkilde så lenge motoren står stille. Når motoren går, drives bilens generator (dynamo), og da er det generatoren som står for kraftforsyningen både til de elektriske systemene og til batterilading. Batteriet brukes i hovedsak ved start og når strømforbruket er større enn generatoren klarer å produsere. Batteriet står fastspent i bilen, oftest foran i motorrommet av plasshensyn, temperatur under drift, vektfordeling og servicevennlighet.

For at batteriet skal ha god ytelse over lang tid, er det avgjørende at det holdes godt oppladet hele tiden, og at det har nok elektrolytt (væske/syrenivå) i battericellene. Dersom det står i ro med dårlig ladetilstand, vil batteriet «sulfatere» (bli belagt med blysulfat), og derved få redusert evne til å avgi og motta elektrisk strøm.

Generatoren

Generator
Av /Shutterstock.
Tverrsnitt av en generator. Generatoren genererer spenning ved å rotere en elektromagnet (rotor) inne i en stator (den delen som står fast).
Generator
Av /Shutterstock.

Generatoren er leverandør av elektrisk kraft i bilen. Den drives av motoren ved hjelp av drivremmer fra et hjul på motorens veivaksel. Utvekslingsforholdet er cirka 1:2, det vil si at generatoren går dobbelt så fort som motoren. Generatoren er av vekselstrømstype, og har en likeretter og spenningsregulator innebygd, slik at den kan levere stabilisert likespenning til systemet.

En generator genererer spenning ved å rotere en elektromagnet (rotoren, den roterende del av generatoren), inne i en stator (den delen av generatoren som står fast). Ved at et magnetfelt, produsert av en elektromagnet, roterer inne i statoren induseres spenning i statorviklingen og generatoren starter å produsere spenning.

Elektrisk motor

Det finnes flere typer elektriske motorer brukt i bil. Mindre elektromotorer slik som startmotor, elektromotorer for justering av seter, speil og lignende, er som oftest tradisjonelle elektromotorer med børster. Noen elektromotorer styres kun i stepp og kalles stegmotor (engelsk «stepper motor»).

Elektromotoren som brukes som fremdriftskilden til en elbil er nå en børsteløs vekselsspenningselektromotor. Tidligere kunne fremdriftskilden til elbil være en likespenningselektromotor med børster, men denne løsningen brukes ikke mer da disse er mindre effektive og krever vedlikehold.

Hvordan styringen av de forskjellige elektromotorene fungerer varierer etter hvor elektromotoren brukes. Mye brukt løsning spesielt i mindre elektromotorer er å styre dem med pulsbreddemodulasjon (PBM/PWM-signal).

Startmotoren

Startmotoren («selvstarteren») har grovt dimensjonerte kabler som går direkte fra batteriets poler. Når man vrir om tenningsnøkkelen, kobler et kraftig innslagsrelé (montert på starteren) inn og skyver drevet på rotorakselen fremover slik at dette drevet tar tak i tannkransen montert på motorens svinghjul. Samtidig som drevet blir skubbet frem blir rotoren koblet direkte til bilens strømforsyning og starteren går rundt. Starteren driver motoren rundt med cirka 300 omdreininger per minutt samtidig som tenning og bensintilførsel slås på, og bilens forbrenningsmotor starter.

Startmotoren er oftest en seriemotor som trekker mer strøm jo større motstand den møter. Når motoren er kald er den tung å dreie rundt, og trekker da betraktelig mer ampere enn hvis motoren er varm (fordi den da er lettere å dreie rundt). Størrelsen på forbrenningsmotoren og om forbrenningsmotoren den skal drive benytter bensin eller diesel, er avgjørende for hvor mye strøm en startmotor bruker. I tillegg finnes det startmotorer med utveksling/gir som gjør at strømforbruket blir lavere enn en tradisjonell starter.

Bilens elektriske komponenter

For å få de forskjellige elektriske komponentene til å virke må signaler sendes og mottas. En krets må sluttes, og for å få dette til må ledninger med forskjellig ledningskvadrat tilkobles til forskjellige forbrukere (med forbruker menes her lys, elektromotor, styreenheter, og lignende).

For å sikre kretsene mot overbelastning monteres det inn en sikring i starten av kretsen. Størrelsen på strømmen som skal gå i kretsen er avgjørende for sikringsstørrelsen. Størrelsen på sikringen står skrevet på hver enkelt sikring.

Ellers brukes det mange elementer i bilens elektriske anlegg som hjelper med styringen av bilens elektriske komponenter slik som:

  • Relé, kunne fjernstyre en forbruker slik at hovedstrømmen til forbrukeren får kortest vei
  • Transistor, samme funksjon som relé, men uten bevegelige deler
  • Dioder, styrer strømmen en bestemt retning
  • Zenerdiode, samme som diode, men åpner også opp for strøm kan gå den andre veien ved et bestemt spenningsnivå
  • Sensorer, registrerer bevegelse, temperatur, trykk, oksygeninnhold, og lignende
  • Aktivatorer som gjør et fysisk arbeid

Styreenhet er komponenten som innhenter informasjon fra sensorer/følere/givere tilhørende styreenhetens ansvarsområde. Styreenheten bearbeider informasjonen og gir impulser til aktivatorer som gjør et «arbeid» for styreenheten slik at styreenheten oppnår det den ønsker og er programmert til. En bil i dag har mange styreenheter. Antallet avgjøres av bilens pris og utstyrsnivå, men det er ikke uvanlig med over 40 styreenheter.

Multiplex/datanettverk

På grunn av at de elektriske anlegget i et moderne kjøretøy består av flere og flere komponenter har det blitt innført multiplex datakommunikasjon i moderne biler. Dette for å begrense omfanget og gjøre det elektriske anlegget mer fleksibelt. Multiplex for bruk i bil ble oppfunnet på 1980-tallet, men ble ikke vanlig før på slutten av 1990-tallet. Ved å bruke multiplex-anlegg blir det enklere å gi felles informasjon til flere systemer i bilen på en raskere måte. For eksempel kan en sensor/føler/giver registrere en forandring, slik som temperaturen på motoren. Denne informasjonen er nødvendig for å bestemme drivstoffsmengden motorstyringscomputeren tillater blir sprøytet inn i bilens motor. Den samme sensoren brukes for å gi fører informasjon om motorens temperatur. Den brukes også styre motorens kjølevifter, hvis motortemperaturen blir for høy. Samme sensor brukes til å bestemme om motoren er varm nok til å sende varm luft inn i kupeen, der fører og passasjer sitter. Uten et multiplex-system måtte hvert system ha hver sin egen sensor.

De vanligste multiplex-systemene brukt i bil, er CAN-bus (Car Area Network) eller LIN-bus (Local Interconnect Network). Det finnes flere systemer, men hovedforskjellen er ofte hastigheten på kommunikasjonen. Fiber er også brukt i bil, da i hovedsak til mediasystemer slik som radio, video og musikkavspilling, og lignende.

CAN-bus er et raskere kommunikasjonsnett enn LIN-bus, og brukes der krav til kommunikasjonshastighet er viktig. Eksempel på bruk av CAN-bus er motorcomputer, ABS-systemer, og lignende. LIN-bus brukes i mindre viktige kommunikasjonsnettverk slik som generator eller parkeringssensorer. Selv om disse nettene er forskjellig, kan informasjonsflyt sendes via en gateway. En gateway er en styreenhet som kan snakke med de forskjellige nettverkene.

Lyssystemene

Kjørelys er billys som tennes automatisk når motoren startes. Lysene skal ikke blende, men vekke andre trafikanters oppmerksomhet. Nærlys, godkjente kjørelys eller kurve- eller tåkelys kan brukes som kjørelys fremme.
Kjørelys
Av .

Lyssystemene består av div innvendig belysning, bremselys, skiltlys, markeringslys, parklys og retningslys, hovedlys (nær-/fjernlys) med mer.

Tidligere var lyset på en bil lyssatt med glødelyspærer, mens nå er lysdioder mest brukt (LED, Light Emitting Diode).

Som hovedlyspærer (nær/fjernlys) er det ønskelig med et godt lys. For å lyssette disse blir det brukt lyspærer med halogen eller xenon, eller LED-lys/matrix. Noen fabrikanter bruker laserlys som hovedlys. I moderne biler er LED-lys/matrix og laserlys de som gir best lys og er mer og mer vanlig.

Komfortsystemene

Komfortsystemene er forskjellig utstyr som gjør kjøreopplevelsen så komfortabel som mulig. Utstyr som inngår i komfortsystemene utvides konstant. Eksempel på komponenter som inngår i komfortsystemene er:

  • Sentrallåssystem (nøkkelfri opplåsing/låsing og start av bil)
  • Elektrisk drevne vinduer, seter, justering av ratt, speil og soltak, med mer
  • Kjørecomputer som lagrer informasjon om for eksempel forbruk av drivstoff eller strøm
  • Adaptiv cruise-kontroll (automatisk fartsholdelse med tilpassing av fart til bilen foran)
  • Elektronisk kontrollert hjuloppheng
  • Lydsystemer
  • Regnsensorer for automatiske start/stopp av vindusviskere
  • Aktivt hjuloppheng
  • Ryggekamera, med eller uten selvparkering av bil
  • Matrix, laserlys for best mulig oversikt over veien foran
  • Selvkjørende bil
  • Klimaanlegg med aircondition

Sikkerhetssystemer

Sikkerhetssystemer er systemer som skal forhindre eller kobles inn ved en ulykke. Mange av disse systemene kategoriseres også som komfortsystemer fordi har du en god og behagelig kjøreopplevelse er du mer våken i kritiske situasjoner.

Sikkerhetssystemer deles inn i passive og aktive systemer. Passive systemer kobles inn ved en ulykke, mens aktive systemer er aktive hele tiden for i størst mulig grad skal forhindre at en ulykke skjer.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg