CC BY
37ДУМНОВ Сергей Николаевич,
Восточно-Сибирский институт МВД России, г. Иркутск, Российская Федерация, e-mail: [email protected]
ЩЕРБАКОВ Иван Сергеевич,
Восточно-Сибирский институт МВД России, г. Иркутск, Российская Федерация, e-mail: [email protected]
МОЛОДЫХ Максим Евгеньевич,
Управление научных исследований ЭКЦ МВД России,
г. Москва, Российская Федерация, e-mail: [email protected]
ЭКСПЕРТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСТРОЙСТВА ТОРМОЗНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ КАТЕГОРИИ М1 (НА ПРИМЕРЕ NISSAN LEAF)
Аннотация. В статье в обобщенном виде на примере NISSAN LEAF представлена информация об особенностях устройства тормозных систем электрических транспортных средств. При этом особое внимание уделено иллюстративному материалу, позволяющему наглядно разобраться в конструкции тормозных систем, и описанию особенностей их работы. Данные исследования тормозных систем электромобилей представляют интерес для экспертов при проведении автотехнических экспертиз.
Ключевые слова: транспортное средство, электромобиль, тормозная система, автомобиль, тормозные механизмы.
Для цитирования: Думнов С.Н., Щербаков И.С., Молодых М.Е. Экспертное исследование устройства тормозных систем электрических транспортных средств категории М1 (на примере NISSAN LEAF) // Криминалистика: вчера, сегодня, завтра. — 2022. — Т. — № . — С. DOI
DUMNOV Sergey Nikolaevich,
East Siberian Institute of the Ministry of Internal Affairs of Russia, Irkutsk, Russian Federation
SHCHERBAKOV Ivan Sergeevich,
East Siberian Institute of the Ministry of Internal Affairs of Russia, Irkutsk, Russian Federation
YOUNG Maxim Evgenievich,
Department of Scientific Research of the ECC of the Ministry of Internal Affairs of Russia, Moscow, Russian Federation
EXPERT STUDY OF THE DESIGN OF BRAKING SYSTEMS OF ELECTRIC VEHICLES OF CATEGORY M1 (ON THE EXAMPLE OF NISSAN LEAF)
Annotation. The article summarizes the information about the features of the brake systems of electric vehicles, using the example of NISSAN LEAF. At the same time, special attention is paid to illustrative material, which makes it possible to visually understand the design of brake systems and describe the features of their work. The presented materials of studies of the braking systems of electric vehicles are of interest to experts when conducting autotechnical examinations.
Key words: vehicle, electric car, brake system, car, brakes.
DOI: 10.24412/2224-9133-2023-1-373-380 NIION: 2021-0079-1/23-70 MOSURED: 77/27-025-2023-01-70
For citation: Dumnov S.N., Shcherbakov I.S., systems of electric vehicles of category M1 (on the today, tomorrow. - 2022. - T. - No. — C. DOI
Введение
Электрические транспортные средства во всем мире все больше и больше завоевывают популярность, их называют идеальным транспортом будущего. К 2020 году доля автомобилей с электрическим двигателем составила 0,7% от общего количества автомобилей в мире и продолжает увеличиваться. В странах Евросоюза и Азии приняты программы развития производства и эксплуатации электромобилей, в которых предусмотрен поэтапный отказ от использования автомобилей, работающих на углеродном топливе, строительство точек заправки для электротранспорта, ряд мер для стимулирования спроса на такие автомобили и др. [1].
Учитывая современные тенденции в автомобилестроении и законодательство своих стран, многие производители уже наладили выпуск электромобилей (например, Tesla (модели S, X и 3), Nissan Leaf, Audi e-Tron, Jaguar I-Pace, Hyundai loniq, JAC iEV7S, BMW IX3, Volvo XC40 Recharge, Porsche Taycan, KIA (модели Niro EV и Soul EV), Peugeot e-208, Opel Ampera-e, Renault Twizy,
Molodykh M.E. Expert study of the design of braking example of NISSAN LEAF) // Criminalistics: yesterday,
ГАЗель Next elektro, КАМАЗ 6282), а другие ведут активные разработки в этой области и в ближайшее время выйдут на рынок.
Абсолютное большинство выпускаемых электрических транспортных средств схожи по конструкции с автомобилями, работающими на ископаемых видах топлива, но имеют свои особенности, затрагивающие тормозную систему, и представляют интерес для экспертов-автотехников.
Основная часть
Один из самых популярных электромобилей на постсоветском пространстве - Nissan Leaf (рис. 1), серийно выпускаемый с весны 2010 года, построен на платформе Nissan V 2011 модельного года. Под капотом расположен электродвигатель мощностью 80 кВт (около 109 л. с.), крутящий момент которого достигает 280 Н-м; емкость аккумулятора 62 кВтч, время полной зарядки 10 часов. Автомобиль развивает скорость до 157 км/ч, запас хода - 385 км. Привод электромобиля - передний.
Электромобиль Nissan Leaf оснащен рабочей тормозной системой с гидравлическим приводом на фрикционные тормозные механизмы, стояночной тормозной системой с электрическим приводом и системой рекуперативного торможения.
В гидравлическом приводе в качестве рабочего тела используется жидкость, которая под давлением подается в тормозные цилиндры, приводящие в действие тормозные механизмы. Кроме этого используется система рекуперативного торможения. Рекуперацией называется про-
цесс возвращения части энергии для повторного использования в том же технологическом процессе [2].
При нажатии на педаль тормоза сначала вступает в действие рекуперативная система, то есть вместо фрикционного тормозного механизма искусственное сопротивление вращению колес создает электрогенератор. Эффективный максимальный момент торможения тяговым электродвигателем, работающим в режиме генератора, зависит не только от силы тока возбуждения, но и от частоты вращения якоря, которая, в свою очередь, зависит от скорости автомобиля. Поэтому эффективность торможения изменяется в зависимости от скорости движения. В случае недостаточной эффективности торможения тяговым электродвигателем разницу между уровнем эффективности, заданным водителем и создаваемым электродвигателем, компенсирует фрикционный тормозной механизм. Заряд высоковольтной аккумуляторной батареи производится электродвигателем в режиме генератора, что увеличивает тормозное усилие. Управление рекуперативным торможением достигается за счет совместного использования тормозной системы и трансмиссии. При таком управлении
рекуперативная и гидравлическая тормозные системы суммарно обеспечивают необходимое значение тормозного усилия [3, 4, 5]. При этом одновременно учитываются колебания параметров рекуперативной системы, вызванные степенью заряженности аккумуляторной батареи, или скоростью движения автомобиля. В результате сводится к минимуму потеря кинетической энергии (рис. 2).
Рекуперация электроэнергии при торможении электрических транспортных средств является мощным источником снижения энергоемкости системы электрической тяги (рис. 3). Современная техническая база также позволяет плавно регулировать тормозную силу почти до остановки транспортного средства. Реализация этой концепции позволит уменьшить выбросы в окружающую среду продуктов износа от механического торможения, повысить плавность хода и безопасность движения.
Конструкция транспортного средства с применением электрического торможения с рекуперацией энергии практически не требует установки дополнительной тормозной системы, тем не менее NISSAN LEAF оснащен тормозной системой с гидравлическим приводом (рис. 4, 5).
Рисунок 2. Управление электрической тормозной системой
Управление процессом рекуперации
Фрикционный тормоз
Гидравлическое тормозное усилие
Сигнал управления Поток
гидравлического давления
Тормозное усилие
Необходимое тормозное усилие
Рисунок 3. Схема управления электрической тормозной системой,
где 1 - прилагаемое усилие к педали; 2 - требуемое значение тормозного усилия; 3 - исполнительное значение тормозного усилия регенерации; 4 - целевое значение гидравлического тормозного усилия; 5 - регулировка давления; 6- гидравлическое давление
Рисунок 4. Схема расположения компонентов рабочей тормозной системы на автомобиле,
где А - вид при снятом перчаточном ящике; В - педаль тормоза; С - внутри моторного отсека (слева); D - спинка заднего сиденья (слева); 1 - блок управления ABS/VDC; 2 - блок VCM; 3 - инвертор тягового электромотора; 4 - блок ВСМ; 5 - сигнализаторы неисправности тормозной системы на комбинации приборов; 6 - датчик угла поворота рулевого колеса; 7 - зуммер (звуковой сигнализатор); 8 - датчик хода педали тормоза; 9 - гидроэлектронный блок управления рабочей тормозной системой; 10 - датчик 1 давления в главном тормозном цилиндре; 11 - модуль резервной подачи питания на
тормозную систему
Основные элементы тормозной системы
Рисунок 5. Схема расположения основных элементов тормозной системы электромобиля,
где А - тормозные трубопроводы; В - тормозные шланги; 1 - блок управления ABS/VDC; 2 - передние тормозные механизмы (дисковые); 3 - гидроэлектронный блок управления рабочей тормозной системой; 4 - разъем задних тормозных магистралей; 5 - задние тормозные механизмы (дисковые)
Электромобиль имеет двухконтурную рабочую тормозную систему с диагональным соединением тормозных механизмов передних и задних колес. Один контур гидропривода обеспечивает работу правого переднего и левого заднего тормозных механизмов, другой - левого переднего и
правого заднего. При отказе одного из контуров рабочей тормозной системы используется второй контур, достаточно эффективно обеспечивающий остановку автомобиля [6, 7]. Схема передних и задних тормозных магистралей представлена на рисунках 6 и 7.
Рисунок 6. Схема передних тормозных магистралей:
1 - тормозные трубопроводы; 2 - стопорные пластины; 3 - тормозные шланги; 4 - медные шайбы;
5 - соединительные болты; 6 - разъем задних тормозных магистралей; 7 - кронштейн разъема; 8 - гидроэлектронный блок управления рабочей тормозной системой; 9 - блок управления ABS/VDC;
А - разъем соединений тормозных магистралей
Рисунок 7. Схема задних тормозных магистралей:
1 - соединительные болты; 2 - тормозные шланги; 3 - стопорные пластины; 4 - медные шайбы; 5 -тормозные трубопроводы; 6 - тормозные шланги; 7 - тормозные трубопроводы; А - разъем
соединений тормозных магистралей
Выводы и заключение
Электромобили только появляются на российском рынке, но благодаря мерам государственной поддержки пользуются все большей популярностью.
В этой связи у эксперта при проведении соответствующих исследований может возникать дефицит информации об особенностях устройства электрических транспортных средств, работе его систем, узлов и механизмов, а также основных неисправностях и методах диагностирования.
Следует отметить, что тормозные системы электрических транспортных средств по устрой-
ству и принципам работы практически идентичны тормозным системам автомобилей, работающих на традиционном топливе, и имеют одинаковые элементы. Главное отличие состоит в конструкции и работе тормозного модуля1 и способе усиления тормозов.
Представленные результаты исследований могут быть интересны для экспертов при производстве экспертиз технического состояния электрических транспортных средств.
1 Каждый автопроизводитель использует собственное название: у автомобилей Tesla - I-booster, у Nissan - гидроэлектронный блок, у СпецАвтоИнжини-ринг - тормозной модуль.
Список литературы:
[1] ГИБДД МВД России: сайт. Москва. Обновляется в течение суток. URL: http://www.gibdd.ru (дата обращения: 24.10.2022). Режим доступа: свободный.
[2] Руководство по ремонту и эксплуатации Nissan Leaf с 2010 года выпуска. URL: https://monolith. in.ua/catalog/rukovodstvo-po-remontu-nissan-leaf (дата обращения: 24.10.2022). Режим доступа: свободный.
[3] Иванов А.М. Испытания колёсных транспортных средств: учебное пособие /А.М. Иванов, С.Р. Кристальный, Н.В. Попов, А.Р. Спинов. М.: МАДИ, 2018. 124 с.
[4] ГОСТ 33997-2016. Межгосударственный стандарт. Колесные транспортные средства. Требования к безопасности в эксплуатации и методы проверки: утвержден и введен в действие Приказом Росстандарта от 18.07.2017 № 708-ст: дата введения 2018-02-01. URL: http://www.consultant.ru/ document/cons_doc_LAW_294563 (дата обращения: 08.11.2022). Режим доступа: для зарегистрир. пользователей.
[5] Решение Комиссии Таможенного союза от 09.12.2011 N 877 (ред. от 19.08.2022) «О принятии технического регламента Таможенного союза «О безопасности колесных транспортных средств». URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_125114 (дата обращения: 08.11.2022). Режим доступа: для зарегистрир. пользователей.
[6] Малкин В.С. Техническая диагностика: учебное пособие / В.С. Малкин. Санкт-Петербург: Лань, 2015. 272 с. Текст: электронный. URL: https://eJanbook.com/book/64334 (дата обращения: 24.10.2022). Режим доступа: свободный.
[7] Ремонт автомобиля своими силами. Просто и универсально. URL: https://www.top-shop.ru/ product/316855-eksmo-978-5-699-36147-2 (дата обращения: 24.10.2022). Режим доступа: свободный.
Spisok literatury:
[1] GIBDD MVD Rossii: sajt. Moskva. Obnovlyaetsya v techenie sutok. URL: http://www.gibdd.ru (data obrashcheniya: 24.10.2022). Rezhim dostupa: svobodnyj.
[2] Rukovodstvo po remontu i ekspluatacii Nissan Leaf s 2010 goda vypuska. URL: https://monolith. in.ua/catalog/rukovodstvo-po-remontu-nissan-leaf (data obrashcheniya: 24.10.2022). Rezhim dostupa: svo-bodnyj.
[3] Ivanov A.M. Ispytaniya kolyosnyh transportnyh sredstv: uchebnoe posobie /A.M. Ivanov, S.R. Kris-tal'nyj, N.V. Popov, A.R. Spinov. M.: MADI, 2018. 124 s.
[4] GOST 33997-2016. Mezhgosudarstvennyj standart. Kolesnye transportnye sredstva. Trebovaniya k bezopasnosti v ekspluatacii i metody proverki: utverzhden i vveden v dejstvie Prikazom Rosstandarta ot 18.07.2017 № 708-st: data vvedeniya 2018-02-01. URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_ LAW_294563 (data obrashcheniya: 08.11.2022). Rezhim dostupa: dlya zaregistrir. pol'zovatelej.
[5] Reshenie Komissii Tamozhennogo soyuza ot 09.12.2011 N 877 (red. ot 19.08.2022) "O prinyatii tekh-nicheskogo reglamenta Tamozhennogo soyuza "O bezopasnosti kolesnyh transportnyh sredstv". URL: http:// www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_125114 (data obrashcheniya: 08.11.2022). Rezhim dostupa: dlya zaregistrir. pol'zovatelej.
[6] Malkin V.S. Tekhnicheskaya diagnostika: uchebnoe posobie / V.S. Malkin. Sankt-Peterburg: Lan', 2015. 272 s. Tekst: elektronnyj. URL: https://eJanbook.com/book/64334 (data obrashcheniya: 24.10.2022). Rezhim dostupa: svobodnyj.
[7] Remont avtomobilya svoimi silami. Prosto i universal'no. URL: https://www.top-shop.ru/product/31 6855-eksmo-978-5-699-36147-2 (data obrashcheniya: 24.10.2022). Rezhim dostupa: svobodnyj.
