MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra didaktických technologií Zařazení elektropohonů do výuky učebního oboru Mechanik jednostopých vozidel Bakalářská práce Brno 2014 Autor práce: Martin Trautman Vedoucí práce: Ing. Jan Děcký

2 Čestné prohlášení Tímto prohlašuji, ţe jsem tuto bakalářskou práci zpracoval samostatně a ţe materiály, ze kterých jsem při její tvorbě čerpal jsou uvedeny v seznamu pouţité literatury, čímţ jsem neporušil autorská práva. Souhlasím, aby práce byla uloţena na Masarykově univerzitě v knihovně Pedagogické fakulty a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně, dne 15.dubna Podpis 1

3 Poděkování Tímto děkuji panu Ing. Janu Děckému za vedení a pomoc na této bakalářské práci. 2

4 Bibliografický záznam TRAUTMAN, Martin, Zařazení elektropohonů do výuky učebního oboru Mechanik jednostopých vozidel: bakalářská práce. Brno: Masarykova univerzita, Fakulta pedagogická, Katedra didaktických technologií, Vedoucí bakalářské práce: Ing. Jan Děcký Anotace Bakalářská práce,,zařazení eletropohonů do výuky učebního oboru Mechanik jednostopých vozidel je zaměřena na zařazení problematiky eletropohonů do výuky tohoto oboru na Integrované střední škole automobilní Brno a na vytvoření výukových materiálů, které se následně pouţijí jak v teoretické výuce, tak v odborném výcviku. Annotation Bachelor thesis,,inclusion of electric drives in teaching apprenticeship Mechanic two-wheeled vehicles'' is aimed at mainstreaming eletric drives in the teaching of this discipline at the Integrated Secondary School automobile Brno and the creation of teaching materials, which are then used as the theoretical teaching and practical training in. Klíčová slova česky elektropohony, motocykly, výuka, mechanik jednostopých vozidel, školní vzdělávací program, opravárenství a diagnostika, ISŠA Keywords elektric drive, motorcycles, teaching, motorcycle mechanic, school education program, repair and diagnosis, ISŠA 3

5 Obsah 1. Úvod Projekt: Inovace výuky autooborů v rámci rozvoje eletropohonů a dalších alternativních pohonů vozidel Elektromotocykly Školní výukové pomůcky Návrh nového modulu pro obor MJV s tematikou elektromotocyklů Návrh měřícího protokolu do odborného výcviku Návrh na zadání úkolů k ZZ s tematikou elektroskútr Závěr Seznam použité literatury Seznam příloh

6 1. Úvod Působím jako učitel odborného výcviku na Integrované střední škole automobilní v Brně na oboru, který je zaměřený na techniku motocyklů. Školní vzdělávací program Mechanik opravář motorových vozidel, na kterém vyučuji se konkrétně nazývá Mechanik jednostopých vozidel a svým zaměřením byl prvním takovýmto oborem v ČR. Cílem tohoto oboru je vzdělávání mechaniků zaměřených na opravy motocyklů a kteří budou schopni po ukončení tohoto oboru provádět nejsloţitější opravy. Motocyklová technika je v současné době značně odlišná od automobilové a v motoservisech pracovali donedávna vyučení automechanici, protoţe takovýto obor neexistoval. To se s příchodem tohoto oboru změnilo. Školní vzdělávací program Mechanik jednostopých vozidel byl pro ţáky poprvé otevřen ve školním roce 2003/2004. Stal se tak logickým vyústěním rostoucí poptávky po kvalifikovaných odbornících v oblasti oprav a údrţby motocyklů. Problematika oprav dnešních motocyklů klade velké nároky na absolventa jak v oblasti teoretického vědění, tak v oblasti praktických dovedností. Oproti dřívějším dobám je technika motocyklů specifickým oborem a vyţaduje tak zvlášť proškoleného absolventa, který je po úspěšném ukončení oboru Mechanik jednostopých vozidel schopen provádět nejsloţitější opravy a diagnostiku motocyklů. Vývoj techniky motocyklů běţí neustále kupředu a naše škola se pochopitelně snaţí drţet s tímto vývojem krok a to nejen na poli motocyklové techniky, ale i v oblasti automobilů, kterou také zastupuje několika obory. Na tyto skutečnosti škola reaguje vybavováním novými přístroji a učebními pomůckami. Pedagogové i ţáci pravidelně absolvují školení, kde se prezentují nejnovější opravárenské a diagnostické přístroje a metody. Škola dále realizuje projekty pro podporu, rozvoj a následné zavedení moderních interaktivních vyučovacích metod, organizačních forem a výukových činností zvyšujících obecně kvalitu výuky ve stávajících oborech. Jedním z takových projektů je i projekt: Inovace výuky autooborů v rámci rozvoje eletropohonů a dalších alternativních pohonů vozidel, který se věnuje novým trendům v automobilovém a motocyklovém průmyslu a snaţí se tímto udrţet krok s těmito novými technologiemi na 5

7 poli teoretické výuky a auto/moto opravárenské praxe zaváděním nových školních pomůcek, jakými jsou vozidla na alternativní pohony, do výuky. Zavádění těchto nových výukových pomůcek jako jsou elektromotocykly vyţaduje také úpravy a inovace ve školních vzdělávacích programech. Cílem bakalářské práce je inovace stávajícího školního vzdělávacího programu Mechanik jednostopých vozidel v odborných předmětech Motocykly, Opravárenství a diagnostika a v Odborném výcviku. Inovace spočívá v zavedení nových výukových materiálů s tématem elektromotocyklů do obsahu školního vzdělávacího programu Mechanik jednostopých vozidel, který je vytvořen na základě rámcového vzdělávacího programu oboru vzdělání H/01 Mechanik opravář motorových vozidel. Školní vzdělávací program Mechanik jednostopých vozidel vychází z 3-letého oboru Mechanik opravář motorových vozidel a ţáci druhých a třetích ročníků tohoto oboru jsou zaměření na oblast konstrukce, údrţby, diagnostiky a oprav jednostopých motorových vozidel. 6

8 2. Projekt: Inovace výuky autooborů v rámci rozvoje elektropohonů a dalších alternativních pohonů vozidel Do tohoto projektu je zapojena škola ISŠA Brno, na které pracuji. Škola tímto reaguje na vzrůstající trend obliby a výroby elektropohonů u aut a motocyklů, který se v brzké době bude promítat i do poţadavků na znalosti u mechaniků motocyklů a automobilů. Tyto znalosti zajistí studentům větší moţnosti uplatnění a upřednostnění při výběrovém řízení potencionálním zaměstnavatelem. Důležitá data projektu: - rozpočet projektu je celkem: ,32 Kč - datum zahájení projektu: datum ukončení projektu: Stručný obsah projektu Cílem projektu je plošná inovace výuky autooborů v rámci rozvoje elektropohonů a dalších alternativních pohonů vozidel, která bude spočívat v přípravě učebních pomůcek, výukových materiálů ve formě prezentací, tištěných podkladů pro ţáky (skript), e-learningové podpory výuky, nákupu učebních pomůcek, vybavení zejména dílenských prostor potřebnými servisními a výukovými technologiemi. V rámci projektu budou inovovány níţe vyjmenované školní vzdělávací programy. Dalším cílem je také navázání úzké spolupráce s firmami, které v této oblasti působí, za účelem získání podkladů pro výuku a zajištění školení pedagogů. Cílovou skupinou projektu budou ţáci níţe uvedených oborů a odborní učitelé, kteří se budou v této oblasti dále vzdělávat a budou připravovat učební pomůcky a výukové materiály. Projekt podpoří obory vzdělání: H/01 Mechanik opravář motorových vozidel, H/02 Karosář, M/01 Dopravní prostředky, L/01 Autotronik a L/51 Autotronik - nástavbové studium. 7

9 Obr. 1: výukové pomůcky nového školního projektu Popis cílové skupiny Cílovou skupinu projektu tvoří ţáci 2. a 3. ročníků 3-letých oborů vzdělání ukončených závěrečnou zkouškou - Mechanik opravář motorových vozidel a Karosář, 3. a 4. ročníků 4-letých oborů ukončených maturitní zkouškou Autotronik a Dopravní prostředky a také ţáci nástavbového studia Autotronik v obou ročnících výuky. V průběhu realizace projektu bude podpořeno minimálně 750 ţáků uvedených oborů a ročníků. Všichni absolventi těchto oborů se budou v praxi setkávat se servisem vozidel s elektropohony a alternativními pohony, takţe je nutné, aby získali dostatečné znalosti a dovednosti v této oblasti. Absolventi oboru Autotronik mohou navíc po vykonání příslušné zkoušky provádět na těchto vozidlech servisní úkony pod napětím. Další cílovou skupinou projektu je minimálně 15 odborných učitelů působících jak v teoretické, tak praktické výuce uvedených oborů, kteří se budou účastnit školení a rozšíří si tak kvalifikaci. Část těchto učitelů bude zařazena do projektového týmu a bude pracovat na vytváření učebních pomůcek, výukových materiálů a úpravě školních 8

10 vzdělávacích programů. Jsem jedním z těchto učitelů a proto jsem si zvolil toto téma bakalářské práce. Z materiálů, které tato práce obsahuje, budou vytvořeny výukové materiály, kterými bodou upraveny konkrétní školní vzdělávací programy. Zapojení a motivace Cílová skupina bude do projektu zapojena postupem do příslušných ročníků dle jednotlivých oborů. V těchto ročnících bude teoretická i praktická výuka doplněna o problematiku elektropohonů a alternativních pohonů, čímţ dojde k podpoře cílové skupiny. Určitým specifikem je obor Autotronik, ve kterém bude ţákům nabídnuta další výuka nepovinných předmětů, po jejichţ dokončení budou moci vykonat zkoušku v rámci vyhlášky č. 50/1978 Sb. o odborné způsobilosti v elektrotechnice. Motivací pro tyto ţáky bude rozšíření kvalifikace, zlepšení podmínek pro vstup na trh práce a zejména značný zájem zaměstnavatelů o takto kvalifikované zaměstnance v autoopravárenství. Z důvodu zařazení těchto částí do běţné výuky budou všichni ţáci motivováni také výsledným hodnocením z jednotlivých předmětů a dalšími ustanoveními školního řádu. Motivací ţáků bude také atraktivní výuka novinek v oboru, podpořená vytvořenými učebními pomůckami, výukovými materiály včetně e-learningu a také moderně vybavené dílenské prostory a servisní technologie. Odborní učitelé budou do projektu zařazeni na základě výuky potřebných odborných předmětů, praxe a odborného výcviku a k absolvování školení budou motivování standardním pracovněprávním vztahem, ale zejména moţností získání nejnovějších odborných znalostí a dovedností. 9

11 3. Elektromotocykly Definicí slova elektromotocykl je motocykl na elektrický pohon. Timto pohonem je elektrický motor, který je umístěn buď klasicky ve středu motocyklu namísto spalovacího nebo v náboji zadního kola, jak tomu nejčastěji bývá u skútrů. Jako zdroj elektrické energie pro elektromotor se pouţívají elektrické baterie. Elektromotocykly nejsou technologickým výkřikem posledních let, jejich historie sahá aţ do začátku minulého století. Historie elektromotocyklů Raná historie elektrických motocyklů je poněkud nejasná. Dne 19. září 1895 podal pan Ogden Bolton Jr. Canton v Ohiu patentovou přihlášku pro "elektrické kolo". Dne 28. prosince roku 1897 byla podána další patentová přihláška jiným vynálezcem a to panem Hosea W.Libbeym z Bostonu. Obr. 1: patent H. W. Libbeyho z roku

12 V roce 1911 se v časopise Popular Mechanics psalo o zavedení sériové výroby elektrického motocyklu. Motocykl měl mít dojezd od 75 mil (121 km) do 100 mílí (160 km) na jedno nabití. Měl regulaci na 3 rychlosti otáček: na rychlost 4 míle (6,4 km), 15 mílí (24 km) a 35 mílí (56 km) za hodinu. Informace ale nebyly konkrétní a ţádná sériová výroba se nekonala. O čtyřicet let později v roce 1941 belgická společnost s názvem Socovel (Společnost pro výzkum a konstrukci elektrických vozidel) vyrábí kolem 400 elektrických skútrů. Byly vytvořeny v reakci na přídělový systém paliva za druhé světové války. Bohuţel se okamţitě začala sniţovat jejich oblíbenost, kdyţ byl po válce benzín zase k dispozici. Obr. 2: motocykl Socovel V roce 1967 Dr. Karl Kordesch, pracující pro Union Carbide, vytvořil palivový článek - nikl-kadmiové baterie a přestavěl svůj motocykl na elektrický. Tyto baterie byly pouţívány ještě několik desítek let poté. Obr. 3: Dr. Karl Kordesch a jeho elektromotocykl 11

13 Od té doby bylo vyrobeno několik dalších prototypů elektromotocyklů různých výrobců, bohuţel ţádný nebyl vyráběný ve velkých sériích. Tento zlom přišel aţ v roce 1996, kdy se prvním masově vyráběným elektrickým skútrem stává Peugeot Scoot'Elec. Ten pouţívá nikl-kadmiové baterie a má dojezd 40 km. Obr. 4: skůtr Peugeot Scoot Elec Po roce 2000 jiţ vývoj elektromotocyklů běţí na plné obrátky,elektrické motocykly se objevují i v závodech, například dragsterů, silničních motocyklů, ale i jako rychlostní speciály na překonávání rychlostních rekordů na jezeře Boneville nebo speciální motocykly pro hill-climb na Pikes peak v USA. Stále se ale jedná především o závodní speciály nebo zkušební prototypy, které se sériové výroby vůbec nedočkají a pokud ano, tak jejich cena šplhá k astronomickým částkám. Dostupnými elektromotocykly se po roce 2008 staly elektroskútry. Dnes se dají pořídit za částku srovnatelnou s pořízením klasického skútru se záţehovým motorem. I jejich výkonové parametry jsou v mnoha případech srovnatelné s běţnými skútry. Sériová výroba k dnešnímu dni čítá jiţ několik desítek více či méně úspěšných výrobců elektromotocyklů a stále častěji se objevují nové prototypy. Bohuţel velké motocykly na elektrický pohon jsou stále velmi finančně nákladné, to brání jejich většímu rozšíření. To se ale při stále se zvyšující produkci těchto strojů brzy změní a i tyto se stanou dostupnými pro motocyklové uţivatele. 12

14 4. Školní výukové pomůcky Obor Mechanik jednostopých vozidel na ISŠA Brno má z oblasti elektrických motocyklů k dispozici zatím dvě výukové pomůcky. Jedná se o dva elektrické skútry, jedním je skútr Akumoto 600, druhým pak skútr E.ON e-max 90S. Tyto skútry jsou plně k dispozici ţákům druhého a třetího ročníku tohoto oboru. Ţáci se při výuce odborného výcviku seznámí s konstrukcí těchto strojů, se všemi jejich funkcemi, budou moci provádět veškerá diagnostická měření pomocí dílenských pomůcek, kterými jsou například multimetry, proudové kleště, digitální osciloskopy atd. Skútr Akumoto 600 Česká značka Akumoto se specializuje na vývoj a prodej elektrických skútrů. Na českém trhu působí od roku Za toto období si vybudovala pozici jedničky na českém trhu a její elektro skútry získávají opakovaně titul nejprodávanější elektrický motocykl v ČR. K dnešnímu datu se po českých silnicích pohybují jiţ stovky uţivatelů, kterým značka poskytuje 100% servisní i poradenské sluţby. Model akumoto 600 je vedle typu 300 silnějším skůtrem z nabídky tohoto výrobce. Skůtr disponuje těmito technickými parametry: - maximální příkon 3kW - typ akumulátoru: lithiové baterie LiFePo4 Hard, napětí 54V - typ motoru: třípólový - pulzní - bezkartáčový - maximální dojezd: 65km - ţivotnost aku: nabíjecí cykly: < 2000, km: <40000km - doba nabíjení: 2-4h - automatická nabíječka AC220V, 50Hz, výstup nabíječky: 48-52V, 5A - hmotnost 86kg - brzdy kotoučové hydraulické - přední odpruţení: teleskopická vidlice - zadní odpruţení: kyvná vidlice - tlumiče: vzduch/kapalina - kola 12 palců - celková délka 1200mm - celková šířka 700mm 13

15 - celková výška 1180mm - výška sedla 810mm - rozvor kol 1300mm - funkce rychlonabíjení - funkce tempomat - funkce rekuperace - přepínač reţimu ECO/SPORT Obr. 5: školní skůtr Akumoto 600 Skůtr E.ON e-max Dovozcem skůtru e-max od Španělské společnosti Vmoto je společnost E.ON. Společnost Vmoto působí na trhu jiţ od roku 2003, skůtry e-max se neustále vyvíjí a zdokonalují parametry výkonu, dojezdu a výbavy. Společnost vyváţí skútry do celého světa, 125 skútrů e-max 120S například pouţívá španělská poštovní sluţba Correos. Model e-max 90S tvoří výkonový střed nabídky tohoto výrobce a má tyto technické parametry: - maximální příkon: aţ 4 kw - typ akumulátoru: silikonový, 40 Ah, napětí 48V - váha baterie: 60kg - doba nabíjení: 2-4 hodiny - počet nabíjecích cyklů:

16 - nabíjecí napětí ze sítě: 110V/220V - maximální rychlost: 45km/h - dojezd: 40-60km - maximální stoupavost: 22% - váha: 155kg - brzdy: kotoučové, hydraulické - rám: hliníkový - tlumiče: přední i zadní plynokapalinové - celková délka: 1905mm - celková šířka: 720mm - celková výška: 1140mm - rozvor: 1385mm - světlá výška: 150mm - reţimy jízdy: eco/normal/max Obr. 6: školní skůtr E.ON e-max 90S 15

17 5. Návrh nového modulu pro obor Mechanik jednostopých vozidel s tematikou elektromotocyklů Návrh pro nové učební materiály je prezentován formou nového modulu, který bude přiřazen ke stávajícím modulům v ŠVP Mechanik jednostopých vozidel. Za tímto modulem se nachází podrobný rozpis tematických celků odborné teorie a odborného výcviku, jenţ obsahuje časové dotace a výsledky vzdělávání a kompetence. Systém modulové výuky škola ISŠA Brno pouţívá s úspěchem jiţ řadu let. Charakteristika vzdělávacích modulů Výuka formou modulů je prováděna v odborné části ŠVP. Moduly zastřešují veškerou odbornou, teoretickou i praktickou výuku formou návaznosti teoretické výuky na následné praktické ověření dovedností dané problematiky v reálném časovém úseku, v rámci střídání týdne teoretické a týdne praktické výuky. Moduly jsou koncipovány jako samostatné obsahově vymezené celky, ve kterých současně probíhá teoretická i praktická výuka k danému tématu. Výuku jednotlivých modulů uzavírají jednotná hodnocení, která stanoví míru zvládnutí dané problematiky jak v části teoretické, tak praktické. Moduly jsou členěny dle náročnosti a poţadované návaznosti do ročníků. V modulech obsahujících téma elektrotechnické zařízení, dochází k prohlubování znalostí a dovedností postupně v jednotlivých ročnících. První ročník je rozdělen na šest modulů MJV.I.1, MJV.I.2, MJV.I.3, MJV.I.4, MJV.I.5, MJV.I.6, druhý ročník na čtyři moduly MJV.II.7, MJV.II.8, MJV.II.9, MJV.II.10 a třetí ročník také na čtyři moduly MJV.III.11, MJV.III.12, MJV.III.13, MJV.III.14. Všechny moduly v daném ročníku mají stejnou časovou dotaci. Do úvodu všech modulů je zařazeno zaškolení v oblasti BOZP a PO, je kladen velký důraz na vkládání občanských a klíčových kompetencí do výuky v jednotlivých odborných modulech. 16

18 V prvním ročníku jsou zařazeny moduly, které mají ve většině případů charakter základů strojírenství se zaměřením na motorová vozidla a umoţňují tak jednotnou výuku různých specializací oboru mechanik opravář motorových vozidel. V ostatních ročnících je výuka zaměřena na logické celky postihující jednotlivé okruhy problematiky jednostopých motorových vozidel. V závěru třetího ročníku je zařazen modul Běţné opravy, který umoţňuje opakování a prohlubování učiva, ale hlavně odbornou praxi ţáků na pracovištích firem zabývajících se opravami motorových vozidel. Kaţdý ţák takto získá základní návyky v reálném pracovním prostředí a v neposlední řadě moţnost uplatnění po absolvování studia. Počty ţáků v jednotlivých ročnících a vybavenost dílen specializace mechanik jednostopých vozidel umoţňují maximální provázanost odborné výuky a odborného výcviku. Obsah učiva a znalostí můţe být rozdělen dle celků na jednotlivé učitele, kde kaţdý učitel vyučuje odborné předměty i odborný výcvik. Ve své oblasti si rozšiřuje odborné znalosti vyuţitelné při praktických opravách i při teoretickém výkladu látky. Tato kombinace teoreticko-praktického učitele je i lépe vnímána a hodnocena ţáky. Označení vzdělávacích modulů Kód modulu: MJV.I.1-K120 Rozsah modulu v hodinách (součet teoretické a praktické sloţky) Pojetí modulu (kombinované - proporcionální propojení teoretické i praktické sloţky) Pořadové číslo modulu (1-14) Ročník (I.-III.) Název ŠVP 17

19 Návrh modulu elektromotocykly pro 3. ročník Název modulu Časová dotace Elektromotocykly rozsah odborné teorie rozsah odborné praxe Kód modulu MJV.III.15-K160 Platnost od hodin 120 hodin Charakteristika modulu Vstupní předpoklady Cílem modulu je komplexní znalost elektromotocyklů, jejich částí, konstrukce, principu činnosti, údrţby a oprav, včetně moderních a alternativních koncepcí. Úspěšné absolvování a ukončení I. a II. ročníku (modulů MJV.I.1 - MJV.I.6, MJV.II.7 - MJV.II.14) Předpokládané výsledky vzdělávání Ţák zná konstrukci a princip činnosti elektromotocyklů. Ovládá údrţbu, opravy, seřízení a měření pevných i pohyblivých částí elektrických motocyklů. Obsah modulu - druhy elektromotocyklů - základní pojmy - princip činnosti elektromotoru - typy pouţívaných elektromotorů - druhy pouţívaných baterií - diagnostika závad elektromotocyklů - servisní úkony Doporučené postupy výuky Teoretická a praktická výuka probíhá v úzké návaznosti probíraných témat tak, aby si ţáci mohli získané vědomosti následně ověřit při praktických činnostech na různých konstrukcích spalovacích motorů. Kritéria hodnocení - znalost základních pojmů, rozdělení, druhů, konstrukce a principu činnosti elektromotocyklů - demontáţ a montáţ funkčních celků na školních motocyklech - kontrola, diagnostika, údrţba, nastavení a opravy elektromotocyklů a jejich částí Postupy hodnocení Základním kritériem hodnocení je znalost konstrukce a principu činnosti elektromotocyklů, současně s prováděním oprav závad, které se na elektrických motocyklech vyskytují nejčastěji (kontrola elektroinstalace, elektromotoru, baterií, brzd, podvozku atd.) Doporučená literatura Speciální spalovací motory a alternativní pohony Hromádko Jan Osciloskop a jeho vyuţití v autoopravárenské praxi Jičínský Štěpán Electrical Techbook Tranter Tony 18

20 ELEKTROMOTOCYKLY - modul č. MJV.III.15-K ročník odborná teorie 40 hodin Výsledky vzdělávání a kompetence Tematické celky Hodiny Ţák zná základní pojmy, které souvisí s tématem elektromotocykly vyjmenuje základní typy v dnešní době vyráběných elektromotocyklů rozezná základní druhy konstrukčních uspořádání elektromotocyklů popíše typy elektromotorů a řízení elektromotoru vyjmenuje druhy pouţívaných baterií a zná jejich klady a zápory zná princip rekuperace 1. Definice elektromotocyklu 1.1 Základní pojmy 1.2 Typy elektromotocyklů 2. Konstrukce elektromotocyklů 2.1 Základní druhy konstrukčních uspořádání elektromotocyklů 2.2 Nejpouţívanější typy elektromotorů 2.3 Řízení elektromotoru 2.4 Druhy pouţívaných baterií 2.5 Rekuperace 4 6 zná nejčastější druhy závad na elektromotocyklech zná teorii měření multimetrem, osciloskopem, proudovými kleštěmi popisuje příčiny a následky závad na elektroinstalaci, motoru, bateriích, řídících obvodech orientuje se v technické dokumentaci výrobce zná všechny úkony dané výrobcem při přípravě motocyklu k prodeji a při pravidelné servisní prohlídce zná přípravu motocyklu na STK 3. Diagnostika elektromotocyklů 3.1 Nejčastější druhy závad 3.2 Základní měření multimetrem 3.3 Měření osciloskopem 3.4 Měření pomocí proudových kleští 4. Servis elektromotocyklů 4.1 Příprava motocyklu na prodej 4.2 Servisní prohlídka 4.3 Příprava na STK

21 ELEKTROMOTOCYKLY - modul č. MJV.III.15-K ročník odborný výcvik 120 hodin Výsledky vzdělávání a kompetence Tematické celky Hodiny Ţák dokáţe v praxi rozeznat typy elektromotocyklů 1. Definice elektromotocyklu 1.1 Základní pojmy 1.2 Typy elektromotocyklů 10 dovede popsat konstrukčních uspořádání na školních elektromotocyklech popíše v praxi typy a řízení elektromotorů rozezná druhy pouţívaných baterií na školních motocyklech 2. Konstrukce elektromotocyklů 2.1 Základní druhy konstrukčních uspořádání elektromotocyklů 2.2 Nejpouţívanější typy elektromotorů 2.3 Řízení elektromotoru 2.4 Druhy pouţívaných baterií 2.5 Rekuperace 30 zná nejčastější druhy závad na elektromotocyklech ovládá v praxi měření multimetrem, osciloskopem, proudovými kleštěmi vyhledá příčiny a následky závad na elektroinstalaci, motoru, bateriích, řídících obvodech dodrţuje zásady BOZP orientuje se v servisním manuálu provádí všechny úkony dané výrobcem při pravidelné prohlídce provádí přípravu na STK dodrţuje zásady BOZP 3. Diagnostika elektromotocyklů 3.1 Nejčastější druhy závad 3.2 Základní měření multimetrem 3.3 Měření osciloskopem 3.4 Měření pomocí proudových kleští 4. Servis elektromotocyklů 4.1 Příprava motocyklu na prodej 4.2 Servisní prohlídka 4.3 Příprava na STK

22 6. Návrh měřícího protokolu do odborného výcviku Provádění měření a jeho zaznamenávání je důleţitým mechanismem, jak ţáky naučit správný systematický postup při opravách motocyklů. Dále se ţáci učí zacházet s měřícími přístroji, zaznamenávat data pro další diagnostický postup, vyhodnotit podle servisního manuálu, zda jsou data správná atd. V neposlední řadě tyto protokoly slouţí také jako ověřovací prostředek, jestli ţáci látce rozumí a jsou zdrojem známek pro klasifikaci ţáků. Je tedy nutné vytvořit pro ţáky nové měřící protokoly z oblasti elektromotocyklů. Školní elektroskútry jsou k tomu výbornou pomůckou. Měření čidla TPS a hodnoty proudu na jednotlivé režimy jízdy ECO/NORMAL/MAX na válcové zkušebně, skútr E.ON e-max 90S Měření budou ţáci provádět na válcové zkušebně pro měření výkonu, kterou mají dílny odborného výcviku k dispozici. Ţáci budou jiţ mít nastudovanou bezpečnost práce na válcové zkušebně z předchozích modulů. Při měření budou neustále pod dohledem učitele odborného výcviku. Obr. 7: student oboru MJV při měření na válcové zkušebně, skútr E.ON e-max 90S 21

23 Měřící protokol č. 1: Elektroskútr Měření čidla TPS a hodnoty proudu na jednotlivé režimy jízdy ECO/NORMAL/MAX na válcové zkušebně, skútr E.ON e-max 90S Zadání úkolu: Změřte pouţitím dvoukanálového osciloskopu napěťový průběh na čidle polohy plynové rukojeti (TPS senzor) toto měření provádějte na kanálu 1. Na kanál 2 připojte další sondu - proudové kleště. S jejich pomocí změřte velikost proudu procházejícího baterií. Měření provádějte na plně otevřenou plynovou rukojeť. Toto vše bude součástí jednoho měření, konkrétně na reţim jízdy ECO. Dále proveďte další dvě obdobná měření s předchozím přepnutím na reţimy jízdy NORMAL a MAX. Tyto tři provedená měření uloţte do paměti osciloskopu a následně zakreslete do prázdného grafu v tomto protokolu. Popiště osy X, Y a uveďte, na jaký napěťový a časový rozsah jste měřili. Maximální a minimální hodnoty proudu zaznamenejte také. Hodnoty proudu vypočítejte převodem z napětí viz. proudové kleště. Při měření a zapojování měřicích sond osciloskopu pouţijte elektrická schémata ze servisního manuálu daného skútru. Dodrţujte bezpečnost práce s elektroskútrem a na válcové zkušebně. Zápis naměřených hodnot: Měření na reţim ECO: Měření na reţim NORMAL: Měření na reţim MAX: Maximální hodnota I: Maximální hodnota I:... Maximální hodnota I: Minimální hodnota I: Minimální hodnota I:. Minimální hodnotai: Grafické znázornění naměřených průběhů napětí: 22

24 Takto by měly vypadat naměřené grafy: Obr. 8: měření napětí TPS (zelený signál) a proudu z baterie (fialový signál) na režim ECO Obr. 9: měření napětí TPS (žlutý signál) a proudu z baterie (bílý signál) na režim NORMAL 23

25 Obr. 10: měření napětí TPS (žlutý signál) a proudu z baterie (bílý signál) na režim MAX Z naměřených grafů lze názorně vidět, jak se mění velikosti proudů v závislosti na reţimech jízdy. Dále se velikost proudu mění v závislosti na otočení plynové rukojeti. Naměřené hodnoty byly zaznamenány na plné otevření plynové rukojeti. Na průběhu proudu lze dále vidět zvýšený odběr motoru při roztáčení se. Po roztočení se průběh proudu ustálí a při ubrání plynu jde do záporných hodnot, zde se projevuje rekuperace elektrické energie, kterou měřený skůtr disponuje. Rekuperace se aktivuje po kaţdém ubrání plynové rukojeti a při brţdění. U skůtru Akumoto 600 se aktivuje pouze při brţdění. Obr. 11: školní měřící pomůcky dvoukanálový osciloskop a proudové kleště 24

26 7. Návrh na zadání úkolů k ZZ s tematikou elektroskútr Závěrečné zkoušky z odborného výcviku na ISŠA Brno jsou kaţdoročním završením snahy vychovat vynikající mechaniky motocyklů. Místem konání závěrečných zkoušek jsou dílny odborného výcviku. Doba trvání zkoušek je 3 dny, kaţdý den se zkouší skupina maximálně 8 ţáků, tzn. zkouškami projde za tyto 3 dny cca 24 ţáků, to je průměrný počet ţáků, kteří se kaţdoročně dostanou k závěrečným zkouškám tohoto oboru. Kaţdý ţák plní 8 úkolů s tematikou opravárenství a diagnostiky motocyklů. Doba trvání jednoho úkolu je 40 minut, maximální bodové hodnocení jednoho úkolu 10 bodů, tzn. maximální počet bodů je 80. Aby nedocházelo k šíření informací k úkolům zkoušek mezi ţáky, je nutné pouţít na kaţdý den zkoušek jiné zadání. Proto i při navrhování zadání s tematikou elektroskútr bylo nutné s tímto počítat a vytvořit 3 rozdílné druhy zadání. Kaţdé zadání obsahuje také rozpis bodového hodnocení za splněné úkony. Náplň úkolů k závěrečným zkouškám by měla plně prověřit získané teoretické a praktické dovednosti za celou dobu studia tohoto oboru. Proto je nutné do zadání úkolů s elektro-tematikou zahrnout měření se všemi dostupnými měřidly a pomůckami, které jsou na dílnách k dispozici. Těmi jsou například: - přístroj pro diagnostiku baterií - zátěţové kleště - startovací zdroj na 220V - startovací zdroj mobilní - digitální multimetr - digitální dvoukanálový osciloskop Owon - digitální čtyřkanálový osciloskop Bosch - proudové kleště - proudové kleště - sonda pro osciloskop - diagnostika Gutmann - diagnostika Texa - diagnostika Healtech 25

27 23-68-H/001 Automechanik SPECIALIZACE - MECHANIK JEDNOSTOPÝCH VOZIDEL PRAKTICKÁ ZKOUŠKA Zadání praktických úkolů na téma elektromotocykly pro závěrečné zkoušky školní rok 2014/2015 Pracoviště /úkol zadání, čas 40min/úkol č.8 / A8 č.8 / B8 č.8 / C8 Téma č. 1: Provedení garanční prohlídky po 1000km dle servisního manuálu. skútr Akumoto 600 Téma č.2: Měření čidla TPS a hodnoty proudu na jednotlivé reţimy jízdy ECO/NORMAL/MAX na válcové zkušebně, naměřené hodnoty zaznamenat. skútr E.ON e-max 90S Téma č. 3: Zjištění a odstranění závady na nepojízdném elektroskútru. Skútr tímto uvést opět do provozu. skútr Akumoto 600 Hodnocení, kritéria a pravidla Hodnocení: maximální počet bodů 80: bodů bodů bodů bodů bodů Bodová hodnocení jednotlivých úkolů. Pro bodová hodnocení je samozřejmostí dodrţení základních bezpečnostních předpisů 26

28 Téma I. - bodové hodnocení jednotlivých úkolů A8 Provedení garanční prohlídky po 1000km dle servisního manuálu. skútr Akumoto 600 Hodnocená kritéria Počet bodů Hledání potřebných dat v servisním manuálu 1 Dodrţení BOZP 2 Kontrola elektrických součástí 3 Kontrola mechanických součástí 3 Dodrţení správného technologického postupu 1 Celkem bodů 10 Téma II. - bodové hodnocení jednotlivých úkolů B8 Měření čidla TPS a hodnoty proudu na jednotlivé reţimy jízdy - ECO/NORMAL/MAX na válcové zkušebně, naměřené hodnoty zaznamenat. skútr E.ON e-max 90S Hodnocená kritéria Počet bodů Příprava zařízení pro měření 1 Práce s osciloskopem 3 Dodrţení správného postupu při měření a BOZP 3 Výsledky měření 3 Celkem bodů 10 Téma II. - bodové hodnocení jednotlivých úkolů C8 Zjištění a odstranění závady na nepojízdném elektroskútru. Skútr tímto uvést opět do provozu. skútr Akumoto 600 Hodnocená kritéria Počet bodů Postup při vyhledávání závady 2 Práce se servisním manuálem 1 Práce s multimetrem/osciloskopem 2 Dodrţení BOZP 2 Vyřešení závady 3 Celkem bodů 10 27

29 8. Závěr Tato práce měla za úkol zavést téma elektromotocyklů do výuky oboru Mechanik jednostopých vozidel, který je vytvořen na základě rámcového vzdělávacího programu oboru vzdělání H/01 Mechanik opravář motorových vozidel. Cílem bylo vytvořit nový výukový modul s názvem elektromotocykly, který by obsahoval správně sestavený tematický plán pro odbornou teorii a praktický výcvik. Obsahem této teorie byly témata konstrukce, opravárenství a diagnostiky elektromotocyklů. Důvodem zavedení tématu elektromotocyklů je reakce na vývoj v oblasti výroby motocyklů, kde se objevují motocykly na elektrický pohon stále častěji a dá se s velkou pravděpodobností hovořit o tom, ţe vozidla na elektrický pohon se stanou vozidly příštích generací motoristů. Proto je třeba se této technice věnovat a co nejvíce se snaţit ji začleňovat do výuky. Dalším cílem této práce bylo vytvořit zadání úkolů pro závěrečné zkoušky oboru Mechanik jednostopých vozidel. Náročnost těchto zadání je plně srovnatelná se stávajícím zadáním závěrečných zkoušek a proto věřím, ţe se v budoucnu aplikuje do praxe. Dalším postupem zavádění elektromotocyklů do výuky je vytváření nových výukových materiálů s touto tematikou. K tomu dobře poslouţí, mimo studium odborné literatury, které bohuţel zatím moc není, také školní elektromotocykly, na kterých je moţno provádět různá elektrická měření. Seznam těchto školních motocyklů a pomůcek není zdaleka konečný a v průběhu dalších let se bude nadále rozrůstat, doplňovat a inovovat. Školní vzdělávací program Mechanik jednostopých vozidel je otevřený dokument, který se neustále vyvíjí a je ovlivňován zkušenostmi z jeho ověřování, proto je třeba jej dále vylepšovat o nové výukové prvky jako jsou například elektromotocykly s cílem dopracování obsahu a systému výuky na aktuální poţadavky a podmínky. Dalším krokem plnohodnotného zavedení tématu elektromotocyklů bude vytváření nových výukových materiálů. Učitelé potřebují mít učební materiály, studenti oboru zase své studijní materiály. Vytváření nových učebních pomůcek a materiálů na téma elektromotocykly je sloţitější neţ vytváření srovnatelných materiálů u například 28

30 automobilové výuky. Zatím nejsou vytvořeny téměř ţádné takovéto materiály, které by byly publikovány jak v odborné literatuře, tak na internetu. Proto jako učitelé na oboru Mechanik jednostopých vozidel jsme nuceni vytvářet tyto studijní materiály svépomocí. Tato činnost je velmi náročná, vyţaduje studium odborné literatury, oborných článků na internetu včetně diplomových nebo bakalářských prací s relevantním zaměřením. Dále se snaţíme o diskusi s prodejci, mechaniky této techniky a začlenění těchto poznatků nebo materiálů od nich získaných do nově vytvořených výukových materiálů. V neposlední řadě nám pomohou také školní elektromotocykly, na kterých můţeme provádět různá měření. Jejich výsledky budou také zahrnuty ve výukových materiálech. Ze všech nashromáţděných informací bude pak moţné vytvořit učebnici s motocyklovou tematikou, jak se jiţ na tomto oboru ve dvou případech stalo. Vytvořenými knihami jsou: Motocykly a Diagnostika motocyklů, které jsou dílem celého kolektivu pedagogických pracovníků působících na oboru Mechanik jednostopých vozidel. S ohledem na tyto skutečnosti zde předkládám pouze malou část výukových materiálů s tematikou elektromotocykly. Další výukové materiály budou postupně vytvářeny, aby mohly plně podpořit výuku elektromotocyklů Integrované střední škole automobilní v Brně. 29

31 9. Seznam použité literatury FILKA, Jan. Metodika tvorby diplomové práce. 1. vyd. Brno : Knihař, ISBN MŠMT, Rámcový vzdělávací program pro obor vzdělání L/01 Autotronik. Praha : Národní ústav odborného vzdělávání, 2007, č. j / VOGEL, Karel, Build your own elektric motorcycle, McGraw Hill companies, 2009, ISBN-13: CROWDER, Richard, Elektric drives and elektromechanical systems, Elsevier, 2006, ISBN: JIČÍNSKÝ, Štěpán. Osciloskop a jeho využití v autoopravárenské praxi. Praha : 2006, ISBN HROMÁDKO, Jan. Speciální spalovací motory a alternativní pohony. Grada Publishing, 2012, ISBN TRANTER, Tony. Electrical Techbook. Sparkford : Haynes Publishing, 2000, ISBN Rámcové vzdělávací programy [online]. Praha : c2008. [cit ]. Dostupné z WWW: < _pripominkove_rizeni> Servisní materiály elektroskútrů Akumoto 600 a E.ON E-max 90S poskytnuté pro výuku společnostmi Akumoto a Scootland. 30

32 10. Seznam příloh Příloha č. 1: el. schéma zapojení skútru Akumoto Příloha č. 2: el. schéma zapojení skútru E.ON e-max 90S Příloha č. 3: postup při řešení závady el. ovládání, skútr E.ON e-max 90S Příloha č. 4: tabulky postupů řešení závad, skútr Akumoto Příloha č. 5: fotografie školních elektroskútrů na dílnách odborného výcviku Seznam obrázků Obr. 1: výukové pomůcky nového školního projektu... 8 Obr. 2: patent H.W. Libbeyho z roku Obr. 3: motocykl Socovel Obr. 4: Dr. Karl Kordesch a jeho elektromotocykl Obr. 5: skůtr Peugeot Scoot Elec Obr. 6: školní skútr Akumoto Obr. 7: školní skútr E.ON e-max 90S Obr. 8: student oboru MJV měřící na válcové zkušebně, skútr E.ON e-max 90S Obr. 9: měření napětí TPS a proudu z baterie na reţim ECO Obr. 10: měření napětí TPS a proudu z baterie na reţim NORMAL Obr. 11: měření napětí TPS a proudu z baterie na reţim MAX Obr. 12: školní měřící pomůcky dvoukanálový osciloskop a proudové kleště

33 Příloha č. 1: el. schéma zapojení skútru akumoto

34 Příloha č. 2: el. schéma zapojení skútru E.ON e-max 90S 33

35 Příloha č. 3: postup při řešení závady el. ovládání, skútr E.ON e-max 90S 34

36 Příloha č. 4: tabulky postupů řešení závad, skútr Akumoto

37 Příloha č. 5: fotografie školních elektroskútrů na dílnách odborného výcviku Akumoto 600 a jeho vyjmutá baterie elektromotor a nabíječka, E.ON e-max 90S detail měření studenta 3. ročníku před dílnami odborného výcviku 36

38 přístrojový panel Akumoto 600 Akumoto 600 používá systém rekuperace el. energie 37