Ključne komponente novih energetskih vozila (izdanje za popularizaciju nauke)

 

U poređenju sa tradicionalnim benzinskim vozilima, najveća promjena u cjelokupnoj arhitekturi vozila novih energetskih vozila leži u restrukturiranju izvora energije i električnog sistema. Iz perspektive električnog sistema, nova energetska vozila se uglavnom sastoje od dva dijela: niskonaponskog-električnog sistema-visokog napona.

 

Niskonaponski-sistem se obično napaja pomoću 12-14V pomoćne baterije, koja prvenstveno služi za displej instrumenata, sistem rasvjete, kontrolnu jedinicu vozila (VCU), razne senzore, releje, infotainment sistem i module za zaštitu od krađe i alarma.

 

Visoko-sistem koristi bateriju za napajanje kao svoj osnovni izvor energije, odgovoran za napajanje sistema pogonskog motora, visoko-kompresora klima uređaja, PTC električnog sistema grijanja i modula za upravljanje visokim-naponom vozila. To je ključno za izlaznu snagu novih energetskih vozila.

 

Iz perspektive tehničke definicije, nova energetska vozila uglavnom uključuju tri tipa:
* Čisto električna vozila, u potpunosti pokretana električnim motorom, a izvor energije je ugrađeni sistem za skladištenje energije koji se može puniti;
* Hibridna električna vozila, koja mogu koristiti i gorivo i električnu energiju kao izvore energije;
* Električna vozila sa gorivim ćelijama, koja daju energiju kroz sistem gorivih ćelija sam ili u kombinaciji sa sistemom za skladištenje energije.

 

 

1. Visok-Identifikacija visokog napona i sigurnosne oznake

Sve{0}}komponente visokog napona u vozilima nove energije imaju jasne oznake upozorenja visokog napona{1}}kako bi upozorile osoblje za održavanje i rad na rizik od strujnog udara. Zbog duge dužine i složenih puteva visokonaponskih-kablova za povezivanje, vizuelna identifikacija samo pomoću naljepnica upozorenja nije dovoljna. Stoga industrija općenito usvaja narandžaste visokonaponske-kablove i konektore kao obaveznu sigurnosnu metodu identifikacije.

 

 

1. Funkcionalno pozicioniranje visokonaponskih{1}}kablova za povezivanje

Baterija za napajanje obično napaja visokonaponski-sistem vozila preko pozitivnih i negativnih visokonaponskih-sabirnica. Električna energija se zatim distribuira kroz visokonaponski-sistem za distribuciju električne energije do osnovnih komponenti kao što su kontroler motora, pogonski motor, kompresor klima uređaja i PTC uređaj za grijanje.

 

Na ovom putu prijenosa energije, visoko{0}}kablovi za povezivanje snose odgovornost za siguran prijenos visokog napona i velike struje. Njihov dizajn mora zadovoljiti više standarda, uključujući otpornost na toplinu, otpornost na habanje, izolaciju i nivoe zaštite.

 

U regionu velike snage, sistem sabirnica postaje kritičan nosilac. Visokonaponski-sistem obično koristi bakrenu sabirnicu ili električnu bakrenu sabirnicu kao glavnu provodnu strukturu za postizanje stabilnog-visokostrujnog prijenosa s malim gubicima{4}}.

 

Unutar paketa baterija za napajanje, visoko-naponske distribucijske jedinice i sistema upravljanja motorom, visokonaponska sabirnica i sabirnica snage efikasno smanjuju gubitke u liniji i poboljšavaju integraciju sistema.

 

 

Visoko{0}}konektori su među komponentama s najvećim sigurnosnim rizikom u visoko-naponskim sistemima, ali su ujedno i jedni od najneophodnijih. Njihova glavna funkcija nije samo da završe strujnu vezu, već i da posjeduju sigurnosne mehanizme kao što su protiv-pogrešnog umetanja, protiv-olabavljenja i visokonaponsko-blokiranje.

 

U inženjerskom dizajnu, visoko-konektori se obično koriste u sprezi sa visoko-naponskim sklopovima za blokadu. Ako je veza nenormalna ili nepravilno umetnuta, sistem visokog{3}}napona cijelog vozila se neće uključiti.

 

U stvarnom radu, visoko-konektori moraju slijediti strogi redoslijed umetanja/uklanjanja i proces potvrde kako bi se osiguralo da je sistem u sigurnom stanju.

 

 

Prije popravke ili zamjene visoko-komponenti visokog napona u vozilu, visokonaponski-sistem se mora isključiti pomoću standardne procedure-isključenja. Visokonaponski servisni prekidač, kao obavezni sigurnosni uređaj, fizički izoluje napojnu bateriju od -naponskog kola, osiguravajući da sistem uđe u-bez napona i osigurava sigurnost za naredne operacije.

 

 

Sistem akumulatora je energetska jezgra novih energetskih vozila, igrajući ulogu sličnu rezervoaru goriva u tradicionalnim benzinskim vozilima, ali sa daleko većom tehnološkom složenošću i sigurnosnim zahtjevima.

 

Paket baterija za napajanje se obično sastoji od baterijskih modula, sistema za prikupljanje informacija o bateriji, jedinice za upravljanje baterijom (BMU), sigurnosne kutije visokog{0}}napona i strukturalnog kućišta.

 

Kućište baterije je instalirano na dnu karoserije vozila i mora imati visoku čvrstoću, otpornost na udar i otpornost na prašinu i vodu, sa stepenom zaštite koji obično doseže IP67.

 

U strukturi unutrašnjeg povezivanja baterije, bakrene čvrste sabirnice i sabirnice električne se široko koriste za jake{0}}veze između pojedinačnih ćelija i modula, osiguravajući dobru konzistentnost provodljivosti i termičku stabilnost sistema baterija.

 

 

Sistem upravljanja baterijom je osnovni kontrolni sistem za upravljanje sigurnošću i životnim vijekom baterije. Njegove glavne funkcije uključuju nadzor napona, struje i temperature; SOC/SOH procjena; kontrola punjenja i pražnjenja; termalno upravljanje; i dijagnostiku kvarova.

 

BMS prikuplja-podatke u stvarnom vremenu iz pojedinačnih ćelija i modula kako bi se postigao dinamički balans i sigurnosna zaštita sistema baterija, te komunicira sa sistemom upravljanja vozilom putem CAN mreže.

 

U aplikacijama velike snage, BMS (Sistem upravljanja baterijom) često uključuje kontakte velike struje i konektore velike struje kako bi zadovoljio zahtjeve čestih ciklusa{1}}uključenja/isključivanja napajanja i rada sa velikim-opterećenjem.

 

 

Visokonaponska sigurnosna kutija-, instalirana na pozitivnim i negativnim izlaznim terminalima akumulatora, prva je linija odbrane za visokonaponski-sistem. Njegove osnovne komponente uključuju glavni kontaktor, kontaktor za pred{3}}punjenje, strujni senzor i otpornik za pred{4}}punjenje.

 

Tokom -uključenja vozila, sistem pred-punjenja puni visokonaponske-kondenzatore koristeći metode ograničenja struje-kako bi spriječio trenutne udarne struje da utječu na sistem. Tek nakon što sistem potvrdi da su ispunjeni sigurnosni uslovi, glavni kontaktor će se zatvoriti, omogućavajući napajanje punom strujom.

 

 

Sistem za distribuciju energije{0}}visokog napona odgovoran je za racionalnu distribuciju energije baterije na različite-naponske jedinice opterećenja, služeći kao "centralni čvor" visokonaponskog-sistema vozila.

 

Unutar strukture distribucije energije, višestruke distribucije visokog{0}}napona se obično postižu korištenjem električnih sabirnica, električnih sabirnica ili bakrenih sabirnica kako bi se zadovoljili zahtjevi visoke pouzdanosti i velike struje-.

 

Za trofazne pogonske sisteme, trofazna struktura sabirnica je također uvedena kako bi se poboljšalo korištenje prostora i stabilnost sistema.

 

 

Sistem upravljanja motorom se sastoji od DC/DC pretvarača i kontrolera motora, odgovornog za konverziju visokog{0}}u-niskonaponsku i kontrolu pogona motora. DC/DC modul pretvara DC napajanje visokog{3}}napona u stabilno nisko{4}}naponsko napajanje za napajanje niskonaponskog-sistema vozila.

 

Pogonski motor je tipično sinhroni motor s permanentnim magnetom, a njegove performanse direktno određuju izlaznu snagu vozila, performanse ubrzanja i energetsku efikasnost.

 

Između motora i kontrolera, visoko{0}}konstrukcija veze se takođe oslanja na konektore sabirnica i sistem sabirnica za efikasno povezivanje.

 

 

Sistem punjenja za vozila nove energije obuhvata četiri oblika: DC brzo punjenje, AC sporo punjenje, napajanje od 12 V i regenerativno kočenje.

 

Putevi punjenja DC i AC sigurno isporučuju vanjsku električnu energiju u bateriju za napajanje preko visoko-naponskih priključnih kablova i sistema sabirnica.

 

Tokom punjenja i povrata energije, stabilne i pouzdane mogućnosti kontrole napona Power Bar, BusBar i BusBar napona su ključne za osiguranje efikasnosti i sigurnosti sistema.
 

 

Nova energetska vozila koriste -električne sisteme klimatizacije visokog napona. Hlađenje se ostvaruje električnim kompresorom, dok se grijanje prvenstveno ostvaruje PTC električnim grijanjem.

 

Ovaj sistem se direktno napaja iz baterije, a njegova radna efikasnost i upravljanje energijom direktno utiču na domet vozila.

 

 

Osnovne tehnološke karakteristike novih energetskih vozila leže u visokom naponu, elektrifikaciji i sistemskoj integraciji. Od baterije i visoko-distribucije energije do pogonskog motora, sve ključne komponente rade pod visokim naponom i visokom strujom.

 

U ovom sistemu, sistem sabirnica i jako{0}}strujna rješenja za povezivanje igraju nezamjenjivu ulogu. Bilo da se radi o prilagođenim sabirnicama koje pruža abakrene sabirniceproizvođača ili visoko{0}}konektora dizajniranih za scenarije visokog-napona, njihova pouzdanost direktno utiče na sigurnost i performanse vozila.

 

Stoga je u dizajnu, proizvodnji i održavanju novih energetskih vozila, duboko razumijevanje strukture visokonaponskog-sistema i funkcija ključnih komponenti od fundamentalnog značaja za osiguranje sigurnosti proizvoda i dugoročno-pouzdan rad.