Az új energetikai járművek kulcsfontosságú alkatrészei (tudományos népszerűsítő kiadás)

 

A hagyományos benzines járművekhez képest az új energetikai járművek általános járműarchitektúrájában a legnagyobb változás az energiaforrás és az elektromos rendszer átalakításában rejlik. Az elektromos rendszer szempontjából az új energiahordozók két részből állnak: egy kisfeszültségű elektromos rendszerből és egy nagyfeszültségű elektromos rendszerből.

 

Az alacsony feszültségű rendszert jellemzően 12-14 V-os segédakkumulátor táplálja, amely elsősorban a műszer kijelzőjét, a világítási rendszert, a járművezérlő egységet (VCU), a különféle érzékelőket, reléket, az információs és szórakoztató rendszert, valamint a lopásgátló és riasztó modulokat szolgálja ki.

 

A nagy-feszültségű rendszer az akkumulátorcsomagot használja központi energiaforrásként, amely a hajtómotor-rendszer, a nagy-feszültségű klímakompresszor, a PTC elektromos fűtőrendszer és a jármű nagy-feszültség-vezérlő moduljának áramellátásáért felelős. Ez kulcsfontosságú az új energiahordozó járművek teljesítménye szempontjából.

 

Technikai definíciós szempontból az új energetikai járműveknek három típusa van:
* Teljesen elektromos motorral hajtott tisztán elektromos járművek, amelyek áramforrása egy fedélzeti újratölthető energiatároló rendszer;
* Hibrid elektromos járművek, amelyek energiaforrásként üzemanyagot és villamos energiát is használhatnak;
* Üzemanyagcellás elektromos járművek, amelyek önmagukban üzemanyagcellás rendszeren keresztül vagy energiatároló rendszerrel kombinálva biztosítják az energiát.

 

 

1. Nagy-feszültség-azonosító és biztonsági jelölések

Az új energiafelhasználású járművek minden nagyfeszültségű-alkatrészén világos magas-feszültségre figyelmeztető jelölések vannak, amelyek figyelmeztetik a karbantartó és kezelő személyzetet az áramütés veszélyére. A nagyfeszültségű csatlakozókábelek hosszú hossza és összetett útvonala miatt a vizuális azonosítás önmagában a figyelmeztető címkék használatával nem elegendő. Ezért az iparágban általában a narancssárga nagyfeszültségű{5}}kábeleket és csatlakozókat alkalmazzák kötelező biztonsági azonosítási módszerként.

 

 

1. A nagyfeszültségű csatlakozókábelek funkcionális elhelyezése

Az akkumulátorcsomag általában a pozitív és negatív nagyfeszültségű{1}}síneken keresztül látja el árammal a jármű nagyfeszültségű{0}}rendszerét. Az elektromos energiát ezután a nagyfeszültségű áramelosztó rendszeren keresztül osztják el az olyan alapvető alkatrészek között, mint a motorvezérlő, a hajtómotor, a légkondicionáló kompresszor és a PTC fűtőberendezés.

 

Ezen az energiaátviteli úton a nagyfeszültségű{0}}csatlakozókábelek felelősek a nagyfeszültség és nagy áram biztonságos továbbításáért. Tervezésüknek több szabványnak is meg kell felelnie, beleértve a hőállóságot, a kopásállóságot, a szigetelést és a védelmi szintet.

 

A nagy-teljesítményű régióban a gyűjtősínrendszer kritikus hordozóvá válik. A nagy-feszültségű rendszer jellemzően réz gyűjtősínt vagy elektromos réz gyűjtősínt használ fő vezető struktúraként a stabil, alacsony-veszteségű, nagy{4}}áramátvitel érdekében.

 

Az akkumulátorcsomagon, a nagy-feszültségű áramelosztó egységen és a motorvezérlő rendszeren belül a High Voltage BusBar és a Power BusBar hatékonyan csökkenti a vezetékveszteséget és javítja a rendszerintegrációt.

 

 

A nagy-feszültségű csatlakozók a legnagyobb biztonsági kockázattal járó alkatrészek közé tartoznak a nagy-feszültségű rendszerekben, ugyanakkor az egyik nélkülözhetetlenek is. Fő funkciójuk nem csak a tápcsatlakozás befejezése, hanem olyan biztonsági mechanizmusokkal is rendelkeznek, mint a -helytelen behelyezés, a -lazulás elleni védelem és a nagy-feszültségű reteszelés.

 

A mérnöki tervezésben a nagyfeszültségű{0}}csatlakozókat jellemzően nagyfeszültségű reteszelőáramkörekkel együtt használják. Ha a csatlakozás rendellenes vagy nem megfelelően van csatlakoztatva, a jármű teljes nagyfeszültségű-rendszere nem lesz bekapcsolva.

 

A tényleges működés során a nagyfeszültségű{0}}csatlakozóknak szigorú behelyezési/eltávolítási sorrendet kell követniük, valamint a megerősítési folyamatot, hogy biztosítsák a rendszer biztonságos állapotát.

 

 

A járműben lévő nagyfeszültségű{0}}alkatrészek javítása vagy cseréje előtt le kell választani a nagyfeszültségű rendszert egy szabványos-kikapcsolási eljárással. A nagy-feszültségű szervizkapcsoló, mint kötelező biztonsági eszköz, fizikailag leválasztja az akkumulátort a nagyfeszültségű-áramkörről, biztosítva a rendszer feszültségmentes állapotát, és biztonságot nyújt a további műveletekhez.

 

 

Az akkumulátor-rendszer az új energetikai járművek energiamagja, amely a hagyományos benzines járművek üzemanyagtartályához hasonló szerepet tölt be, de sokkal bonyolultabb technológiai és biztonsági követelmények mellett.

 

Az akkumulátorcsomag jellemzően akkumulátormodulokból, akkumulátor információgyűjtő rendszerből, akkumulátorkezelő egységből (BMU), nagyfeszültségű{0}}biztonsági dobozból és szerkezeti burkolatból áll.

 

Az akkumulátorház a jármű karosszériájának aljára van felszerelve, és nagy szilárdsággal, ütésállósággal, valamint por- és vízállósággal kell rendelkeznie, és a védettség általában eléri az IP67-et.

 

A belső akkumulátorcsatlakozás szerkezetében a Copper Solid Bus Bars és a Bus Bar Electrical széles körben használatos az egyes cellák és modulok közötti erős{0}}áramú összeköttetésekre, biztosítva az akkumulátorrendszer jó vezetőképességi konzisztenciáját és hőstabilitását.

 

 

Az akkumulátorvezérlő rendszer az akkumulátor biztonságának és élettartamának kezelésének alapvető vezérlőrendszere. Fő funkciói közé tartozik a feszültség, áram és hőmérséklet figyelése; SOC/SOH becslés; töltés és kisütés vezérlése; hőkezelés; és hibadiagnosztika.

 

A BMS valós idejű adatokat gyűjt az egyes celláktól és moduloktól az akkumulátorrendszer dinamikus egyensúlyának és biztonságának elérése érdekében, és CAN-hálózaton keresztül kommunikál a járművezérlő rendszerrel.

 

A nagy-teljesítményű alkalmazásokban a BMS (Battery Management System) gyakran tartalmaz nagyáramú érintkezőket és nagyáramú csatlakozókat, hogy megfeleljen a gyakori-be-/kikapcsolási ciklusok és a nagy{2}}terhelésű működés követelményeinek.

 

 

A nagyfeszültségű{0}}biztonsági doboz, amelyet az akkumulátor pozitív és negatív kimeneti kapcsaira szereltek fel, a nagyfeszültségű rendszer első védelmi vonala. Alapelemei közé tartozik a főkontaktor, az elő-töltési kontaktor, az áramérzékelő és az elő-töltési ellenállás.

 

A jármű bekapcsolásakor-az előtöltő rendszer feltölti a nagy-feszültségű kondenzátorokat áramkorlátozó módszerekkel, hogy megakadályozza a pillanatnyi túlfeszültségek hatását a rendszerre. Csak miután a rendszer megerősíti, hogy a biztonsági feltételek teljesülnek, a főkontaktor zár, és lehetővé teszi a teljes áramellátást.

 

 

A nagy{0}}feszültségű áramelosztó rendszer felelős az akkumulátor energiájának ésszerű elosztásáért a különböző nagyfeszültségű{1}}terhelési egységek között, amely a jármű nagyfeszültségű{2}}rendszerének „központi csomópontjaként” szolgál.

 

Az áramelosztási struktúrán belül általában többszörös nagyfeszültségű-elosztást valósítanak meg elektromos gyűjtősínekkel, elektromos gyűjtősínekkel vagy gyűjtősínrézekkel, hogy megfeleljenek a nagy megbízhatósági és nagy áramátviteli-követelményeknek.

 

A három-fázisú meghajtórendszereknél a helykihasználás és a rendszerstabilitás javítása érdekében egy háromfázisú gyűjtősín-szerkezetet is bevezettek.

 

 

A motorvezérlő rendszer egy DC/DC átalakítóból és egy motorvezérlőből áll, amelyek a nagy{0}}alacsony feszültség-átalakításért és a motorhajtás vezérléséért felelősek. Az egyenáramú/egyenáramú modul a nagy-feszültségű egyenáramot stabil alacsony-feszültségű tápegységgel alakítja át, hogy táplálja a jármű alacsony{5}}feszültségű rendszerét.

 

A hajtómotor jellemzően állandó mágneses szinkronmotor, és teljesítménye közvetlenül meghatározza a jármű teljesítményét, gyorsítási teljesítményét és energiahatékonyságát.

 

A motor és a vezérlő közötti erős{0}}áramú csatlakozási szerkezet a gyűjtősín csatlakozókra és a gyűjtősínrendszerre is támaszkodik a hatékony csatlakozás érdekében.

 

 

Az új energetikai járművek töltőrendszere négy formát ölel fel: egyenáramú gyorstöltés, AC lassú töltés, 12 V-os tápegység és regeneratív fékezés.

 

Az egyenáramú és váltóáramú töltési útvonalak is biztonságosan juttatják el a külső elektromos energiát az akkumulátorhoz a nagyfeszültségű{0}}csatlakozókábeleken és a gyűjtősínrendszeren keresztül.

 

A töltés és az energia-visszanyerés során a stabil és megbízható Power Bar, BusBar és BusBar feszültségszabályozási képességek kulcsfontosságúak a rendszer hatékonyságának és biztonságának biztosításában.
 

 

Az új energetikai járművek nagyfeszültségű elektromos légkondicionáló rendszereket{0}} használnak. A hűtés elektromos kompresszorral, míg a fűtés elsősorban PTC elektromos fűtéssel történik.

 

Ezt a rendszert közvetlenül az akkumulátor táplálja, működési hatékonysága és energiagazdálkodása pedig közvetlenül befolyásolja a jármű hatótávolságát.

 

 

Az új energetikai járművek alapvető technológiai jellemzői a nagyfeszültségben, a villamosításban és a rendszerintegrációban rejlenek. Az akkumulátortól és a nagy-feszültségű áramelosztástól a hajtómotorig minden kulcsfontosságú alkatrész nagyfeszültségű és nagyáramú körülmények között működik.

 

Ebben a rendszerben a gyűjtősínrendszer és a nagy{0}}áramú csatlakozási megoldások pótolhatatlan szerepet töltenek be. Legyen szó testreszabott gyűjtősínekről, amelyeket aréz gyűjtősíngyártó vagy nagy{0}}áramú csatlakozók, amelyeket nagy-feszültségű forgatókönyvekhez terveztek, megbízhatóságuk közvetlenül befolyásolja a jármű biztonságát és teljesítményét.

 

Ezért az új energetikai járművek tervezése, gyártása és karbantartása során a nagyfeszültségű rendszer szerkezetének és a kulcsfontosságú alkatrészek funkcióinak mély ismerete alapvető fontosságú a termékbiztonság és a hosszú távú megbízható működés érdekében.