Nykyaikaiset ajoneuvot koostuvat useista järjestelmistä, jotka toimivat yhdessä sopusoinnussa. Olisi mahdotonta poistaa jokin näistä järjestelmistä (esimerkiksi polttoaine) ja saada silti auto toimimaan. Vaikka auton sähköjärjestelmää ei siis välttämättä voi sanoa ”tärkeimmäksi”, se on aika lähellä – varsinkin kun tekniikka kehittyy kohti hybridi- ja sähköistä tulevaisuutta.
Tässä on nopea yleiskatsaus sähköjärjestelmän komponentteihin ja katsaus siihen, miten tavanomaiset bensiinimoottorikäyttöiset ajoneuvot käyttävät sähköä.
Se on sähköistä
”Sähköllä” viitataan elektronien virtaukseen virtapiirissä, jonka toinen pää on positiivinen ja toinen negatiivinen. Oikeastaan jokaisella esineellä on sähkövaraus, mutta useimmat ovat niin pieniä, että niitä on mahdotonta havaita. Saadaksemme virtaa esimerkiksi moottoriin olemme kehittäneet ihmisen valmistamia kemiallisia kennoja, joilla on suuri sähköinen potentiaali: paristoja. Akut puolestaan antavat virtaa käynnistys-, lataus- ja turvajärjestelmille, valoille, ABS-järjestelmälle, tietokoneille, antureille, ilmastoinnille ja ajoneuvon lisävarusteille. Ne ovat luultavasti ensimmäinen asia, joka tulee mieleesi, kun kuulet sähköstä autosovelluksissa, mutta akut eivät suinkaan ole yksinään järjestelmän pyörittämisessä.
AC/DC
Sähköä on kahta tyyppiä, vaihtovirtaa (AC) ja tasavirtaa (DC). Kun akut purkautuvat, ne lähettävät tasasähköä jatkuvasti yhteen suuntaan syöttäen sähköä positiivisen napan kautta negatiiviseen napaan. Useimmat autojen komponentit tarvitsevat tätä tasavirtalatausta toimiakseen kunnolla, mutta se on rajallista, koska akut purkautuvat lopulta kokonaan, eikä niillä ole enää jäljellä virtaa annettavaksi.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi autoissa on myös vaihtovirtageneraattoreita. Vaihtovirtageneraattorit ovat itse asiassa pieniä generaattoreita, jotka pystyvät muuttamaan mekaanisen energian sähköenergiaksi. Vaihtovirtageneraattorit käyttävät moottorin hihnan käyttämää pientä akusta tulevaa signaalia syöttääkseen virtaa kenttävirtaan, joka pyörittää roottoria, joka on staattoreiden sisällä. Koska tämä energia perustuu magneettikenttien napaisuuteen, sen seurauksena tuotettu virta vaihtaa suuntaa roottorin pyöriessä, jolloin syntyy vastakkaisiin suuntiin kulkevaa virtaa tai vaihtovirtaa (tästä vaihtovirta). Vaihtovirtageneraattorit tuottavat huomattavasti suurempia virtoja kuin akku alun perin tuottaa, joten niitä käytetään itse akun lataamiseen ja muiden sähkökomponenttien käyttämiseen.
Säätely
Useimmat komponentit tarvitsevat kuitenkin toimiakseen tasavirtaa. Ratkaisu on joukko diodeja, jotka toimivat eräänlaisena sähköisenä takaiskuventtiilinä generaattorista tulevalle virralle. Diodit päästävät virran kulkemaan vain yhteen suuntaan, joten kun vaihtovirta menee sisään toiselta puolelta, vain tasavirta tulee ulos toiselta puolelta.
Auton sähköjärjestelmän toinen suuri ongelma on se, että kaikki komponentit eivät siedä samaa virran voimakkuutta tai ampeerimäärää. Siksi järjestelmään on sisällyttävä jännitteensäätimiä ja sulakkeita, joilla virtausta voidaan säätää ja suojata komponentteja, jotka eivät kestä generaattorin syöttämää ampeerivirtaa. Sulakkeet suojaavat virtapiirejä, kun ne sijoitetaan kuorman (komponentin) eteen. Jos jännitepiikki aiheuttaa ajovaloihin lähetettävän liian suuren ampeerimäärän, sulake, joka on suunniteltu ”räjähtämään” 15 ampeerin jännitteellä, tekee niin ja estää virran jatkumisen ja itse ajovalojen kypsymisen.
Sähköjärjestelmä on monimutkainen mutta olennainen osa sitä, mikä pitää autosi käynnistymässä, käynnissä, latautumassa ja tekemässä pieniä mutta tärkeitä asioita, kuten ovien lukitsemisen. Ja vaikka jännite autojen järjestelmissä on paljon alhaisempi kuin vaikkapa kotitalouskäyttöön tarkoitetuissa sovelluksissa, on silti tärkeää turvautua ammattilaisen opastukseen diagnoosin tekemisessä tai korjausten aloittamisessa, koska monet komponentit ovat erittäin herkkiä ja ne voivat helposti vaurioitua ilman asianmukaista koulutusta ja tietoa.
Tutustu kaikkiin sähköjärjestelmän tuotteisiin, jotka ovat saatavilla NAPA Online -verkkopalvelussa, tai luota johonkin 17 000:sta NAPA AutoCare -liikkeestämme, kun haluat tehdä rutiinihuoltoja ja korjauksia. Jos haluat lisätietoja auton sähköjärjestelmästä, keskustele asiantuntevan asiantuntijan kanssa paikallisessa NAPA AUTO PARTS -myymälässäsi.
Photo courtesy of Blair Lampe