Ключові компоненти нових енергетичних транспортних засобів (видання для популяризації науки)

 

Порівняно з традиційними бензиновими транспортними засобами, найбільша зміна в загальній архітектурі нових транспортних засобів полягає в реструктуризації джерела енергії та електричної системи. З точки зору електричної системи, транспортні засоби на новій енергії в основному складаються з двох частин: електричної системи низької-напруги та електричної системи високої{2}}напруги.

 

Низько{0}}система зазвичай живиться від допоміжної батареї 12-14 В, головним чином обслуговуючи приладовий дисплей, систему освітлення, блок керування транспортним засобом (VCU), різні датчики, реле, інформаційно-розважальну систему, а також модулі захисту від крадіжок і сигналізації.

 

Високовольтна-система використовує акумуляторну батарею як основне джерело енергії, відповідальне за живлення системи приводного двигуна, високовольтного-компресора кондиціонування повітря, системи електричного опалення PTC і високовольтного-модуля керування транспортним засобом. Це має вирішальне значення для потужності нових транспортних засобів.

 

З точки зору технічного визначення, транспортні засоби на новій енергії в основному включають три типи:
* Чисто електричні транспортні засоби, які повністю приводяться в рух електричним двигуном, джерелом живлення є бортова система зберігання енергії, що перезаряджається;
* Гібридні електромобілі, які можуть використовувати як паливо, так і електрику як джерела живлення;
* Електромобілі на паливних елементах, які забезпечують енергію через систему паливних елементів окремо або в поєднанні з системою зберігання енергії.

 

 

1. Маркування високої-напруги та безпеки

Усі-компоненти високої напруги в транспортних засобах на новій енергії мають чіткі-попереджувальні позначки про високу напругу, щоб попередити технічне обслуговування та експлуатаційний персонал про ризик ураження електричним струмом. Через велику довжину та складні шляхи з’єднувальних кабелів високої-напруги недостатньо візуальної ідентифікації лише за допомогою попереджувальних етикеток. Тому промисловість зазвичай використовує помаранчеві кабелі високої-напруги та роз’єми як обов’язковий метод ідентифікації безпеки.

 

 

1. Функціональне розміщення з’єднувальних кабелів високої-напруги

Акумуляторна батарея зазвичай подає живлення до високовольтної-системи автомобіля через позитивні та негативні високовольтні шини-. Потім електрична енергія розподіляється через систему розподілу електроенергії високої-напруги до основних компонентів, таких як контролер двигуна, приводний двигун, компресор кондиціонування повітря та нагрівач PTC.

 

На цьому шляху передачі енергії з’єднувальні кабелі високої-напруги несуть відповідальність за безпечну передачу високої напруги та великого струму. Їх конструкція повинна відповідати багатьом стандартам, включаючи термостійкість, зносостійкість, ізоляцію та рівень захисту.

 

У регіоні високої-потужності шинна система стає критично важливим носієм. Система високої{2}}напруги зазвичай використовує мідну шину або електричну мідну шину як основну провідну структуру для досягнення стабільної передачі високого-струму з низькими{3}}втратами.

 

У складі акумуляторної батареї, блоку розподілу високої напруги та системи керування двигуном шини High Voltage BusBar і Power BusBar ефективно зменшують втрати в лінії та покращують системну інтеграцію.

 

 

З’єднувачі високої-напруги є одними з компонентів із найвищим ризиком безпеки в-системах високої напруги, але вони також є одними з найбільш незамінних. Їх головна функція полягає не лише в підключенні до живлення, а й у забезпеченні такими механізмами безпеки, як захист від-неправильного вставлення, запобігання-розслабленню та блокування-високої напруги.

 

У інженерному проектуванні з’єднувачі високої-напруги зазвичай використовуються в поєднанні зі схемами блокування високої{1}}напруги. Якщо з’єднання несправне або неправильно вставлене, вся високовольтна система-автомобіля не вмикатиметься.

 

Під час фактичної роботи роз’єми високої{0}}напруги мають дотримуватися суворої послідовності вставлення/виймання та процесу підтвердження, щоб переконатися, що система перебуває в безпечному стані.

 

 

Перед ремонтом або заміною компонентів високої-напруги в транспортному засобі необхідно від’єднати-систему високої напруги за допомогою стандартної процедури-відключення. Сервісний-перемикач високої напруги, як обов’язковий пристрій безпеки, фізично ізолює батарею живлення від ланцюга високої-напруги, забезпечуючи перехід системи-у вільний від напруги та гарантуючи безпеку для подальших операцій.

 

 

Акумуляторна система живлення є енергетичним ядром нових енергетичних транспортних засобів, відіграючи роль, схожу на паливний бак у традиційних бензинових автомобілях, але з набагато більшою технологічною складністю та вимогами безпеки.

 

Акумуляторна батарея зазвичай складається з батарейних модулів, системи збору інформації про батарею, блоку керування батареєю (BMU), високовольтної -захисної коробки та структурного корпусу.

 

Корпус акумулятора встановлюється в нижній частині кузова транспортного засобу і повинен мати високу міцність, ударостійкість, пило- та водостійкість, а рівень захисту зазвичай досягає IP67.

 

У структурі внутрішнього з’єднання батареї мідні суцільні шини та електричні шини широко використовуються для -сильнострумових з’єднань між окремими осередками та модулями, забезпечуючи добру провідність і термічну стабільність системи акумуляторів.

 

 

Система керування батареєю є основною системою керування безпекою та тривалістю життя батареї. Його основні функції включають моніторинг напруги, струму та температури; оцінка SOC/SOH; контроль заряду і розряду; термоуправління; та діагностика несправностей.

 

BMS збирає-дані в режимі реального часу з окремих комірок і модулів для досягнення динамічного балансу та безпеки системи акумуляторної батареї та обмінюється даними із системою керування транспортним засобом через мережу CAN.

 

У -пристроях із високою потужністю BMS (Система керування батареями) часто включає високострумові контакти та сильнострумові з’єднувачі, щоб відповідати вимогам до частих циклів увімкнення/вимкнення-живлення та роботи під високим-навантаженням.

 

 

Коробка безпеки високої-напруги, встановлена ​​на позитивних і негативних вихідних клемах батареї живлення, є першою лінією захисту високовольтної-системи. Його основні компоненти включають головний контактор,-контактор попереднього заряду, датчик струму та-резистор попереднього заряду.

 

Під час-увімкнення автомобіля система попереднього-заряду заряджає конденсатори високої{2}}напруги, використовуючи методи-обмеження струму, щоб запобігти впливу миттєвих стрибків струму на систему. Лише після того, як система підтвердить виконання умов безпеки, головний контактор замкнеться, забезпечуючи повне живлення.

 

 

Система-розподілу електроенергії високої напруги відповідає за раціональний розподіл енергії батареї живлення до різних-блоків навантаження високої напруги, служачи «центральним вузлом» високовольтної-системи автомобіля.

 

У структурі розподілу електроенергії кілька розподілів високої-напруги зазвичай досягаються за допомогою електричних шин, електрики шин або мідних шин, щоб відповідати високим вимогам до надійності та-високого струму.

 

Для три{0}}фазних систем приводу також введено трифазну структуру збірних шин, щоб покращити використання простору та стабільність системи.

 

 

Система керування двигуном складається з перетворювача DC/DC і контролера двигуна, який відповідає за перетворення високої-на-низької напруги та керування двигуном. Модуль постійного/постійного струму перетворює джерело постійного струму високої-напруги на стабільне джерело живлення низької-напруги для живлення системи низької{5}}напруги автомобіля.

 

Привідний двигун зазвичай є синхронним двигуном з постійним магнітом, і його продуктивність безпосередньо визначає вихідну потужність автомобіля, продуктивність прискорення та енергоефективність.

 

Між двигуном і контролером структура з’єднання-великого струму також покладається на з’єднувачі шин і систему шин для ефективного з’єднання.

 

 

Система зарядки для нових транспортних засобів включає чотири види: швидка зарядка постійним струмом, повільна зарядка змінним струмом, джерело живлення 12 В і рекуперативне гальмування.

 

Шляхи заряджання постійного та змінного струму безпечно доставляють зовнішню електричну енергію до батареї живлення через з’єднувальні кабелі високої-напруги та систему шин.

 

Під час заряджання та відновлення енергії стабільні та надійні можливості Power Bar, BusBar і BusBar Voltage мають вирішальне значення для забезпечення ефективності та безпеки системи.
 

 

У транспортних засобах на новій енергії використовуються-високовольтні електричні системи кондиціонування повітря. Охолодження здійснюється за допомогою електричного компресора, тоді як нагрівання в основному досягається за допомогою електричного опалення PTC.

 

Ця система живиться безпосередньо від батареї, а її ефективність роботи та управління енергією безпосередньо впливають на запас ходу автомобіля.

 

 

Основні технологічні характеристики транспортних засобів з новою енергією полягають у високій напрузі, електрифікації та системній інтеграції. Усі ключові компоненти, починаючи від батареї та розподілу високої-напруги й закінчуючи приводним двигуном, працюють в умовах високої напруги та сильного струму.

 

У цій системі шинна система та рішення підключення до -великого струму відіграють незамінну роль. Будь то індивідуальні збірні шини, надані aмідна шинавиробника або роз’єми високої-струми, розроблені для сценаріїв високої{1}}напруги, їх надійність безпосередньо впливає на безпеку та продуктивність автомобіля.

 

Тому під час проектування, виробництва та технічного обслуговування транспортних засобів з новою енергією глибоке розуміння структури високовольтної-системи та функцій ключових компонентів є основоположним для забезпечення безпеки продукту та-тривалої надійної роботи.