Uute energiasõidukite põhikomponendid (teaduse populariseerimise väljaanne)

 

Võrreldes traditsiooniliste bensiinimootoriga sõidukitega, seisneb uute energiasõidukite üldises sõidukiarhitektuuris suurim muutus energiaallika ja elektrisüsteemi ümberkorraldamises. Elektrisüsteemi vaatenurgast koosnevad uued energiasõidukid peamiselt kahest osast: madalpinge elektrisüsteemist ja kõrgepinge elektrisüsteemist.

 

Madalpingesüsteemi -toiteallikaks on tavaliselt 12-14 V lisaaku, mis teenindab peamiselt näidiku, valgustussüsteemi, sõiduki juhtseadet (VCU), erinevaid andureid, releesid, teabe- ja meelelahutussüsteemi ning vargusvastaseid ja häiremooduleid.

 

Kõrgepingesüsteem{0}}kasutab põhienergiaallikana toiteakut, mis vastutab ajami mootorisüsteemi, kõrge-pingega kliimaseadme, PTC elektriküttesüsteemi ja sõiduki kõrge-pingehaldusmooduli toiteallika eest. See on uute energiasõidukite võimsuse jaoks ülioluline.

 

Tehnilise määratluse seisukohast hõlmavad uued energiasõidukid peamiselt kolme tüüpi:
* Puhtad elektrisõidukid, mida käitab täielikult elektrimootor ja mille toiteallikaks on pardal olev laetav energiasalvestussüsteem;
* Hübriidelektrisõidukid, mis saavad jõuallikana kasutada nii kütust kui ka elektrit;
* Kütuseelemendiga elektrisõidukid, mis annavad toite ainult kütuseelemendisüsteemi kaudu või koos energiasalvestussüsteemiga.

 

 

1. Kõrge-pinge identifitseerimis- ja ohutusmärgised

Kõigil uute energiasõidukite{0}}kõrgepingekomponentidel on selged kõrge-pinge hoiatusmärgised, mis hoiatavad hooldus- ja käitajaid elektrilöögi ohu eest. Kõrgepingeühenduskaablite pika pikkuse ja keeruliste radade tõttu ei piisa visuaalsest tuvastamisest ainult hoiatussiltide abil. Seetõttu kasutatakse tööstuses üldiselt oranži kõrgepinge{5}}kaablit ja pistikut kohustusliku ohutustuvastusmeetodina.

 

 

1. Kõrgepinge{1}}ühenduskaablite funktsionaalne paigutus

Toiteaku toidab tavaliselt sõiduki kõrge{0}}pingesüsteemi positiivsete ja negatiivsete kõrgepinge{1}}siinide kaudu. Seejärel jaotatakse elektrienergia kõrge-pinge jaotussüsteemi kaudu põhikomponentidele, nagu mootorikontroller, ajami mootor, kliimaseadme kompressor ja PTC-kütteseade.

 

Sellel energiaülekandeteel vastutavad kõrgepinge{0}}ühenduskaablid kõrgepinge ja kõrge voolu ohutu edastamise eest. Nende disain peab vastama mitmele standardile, sealhulgas kuumakindlusele, kulumiskindlusele, isolatsioonile ja kaitsetasemetele.

 

Suure-võimsusega piirkonnas muutub siinisüsteem kriitiliseks kandjaks. Kõrge-pingesüsteem kasutab tavaliselt peamise juhtiva struktuurina vasest siini või elektrilist vasest siini, et saavutada stabiilne, madala-kadudega kõrge{4}}voolu edastus.

 

Toiteaku, kõrge-pinge toitejaotusseadme ja mootori juhtimissüsteemi raames vähendavad High Voltage BusBar ja Power BusBar tõhusalt liinikadusid ja parandavad süsteemi integreerimist.

 

 

Kõrgepinge{0}}pistikud on kõrgepingesüsteemides kõrgeima-ohutusriskiga komponentide hulgas, kuid samas on need ka ühed hädavajalikumad. Nende põhiülesanne ei ole mitte ainult toiteühenduse lõpetamine, vaid ka ohutusmehhanismide olemasolu, nagu -valesti sisestamise vastane, -lõtvumisvastane ja kõrge{5}}pingeblokeering.

 

Tehnilises projekteerimises kasutatakse kõrgepinge{0}}pistikuid tavaliselt koos kõrgepinge{1}}blokeeringuahelatega. Kui ühendus on ebatavaline või valesti sisestatud, ei lülitu kogu sõiduki kõrgepinge{3}}süsteem sisse.

 

Tegelikkuses peavad kõrgepinge pistikud{0}} järgima ranget sisestamise/eemaldamise jada ning kinnitusprotsessi, et tagada süsteemi ohutus olek.

 

 

Enne sõiduki kõrge-pingekomponentide parandamist või asendamist tuleb kõrgepingesüsteem lahutada, kasutades tavalist toite-väljalülitamist. Kõrgepinge{4}}teeninduslüliti kui kohustuslik ohutusseade isoleerib füüsiliselt toiteaku kõrge-pingeahelast, tagades süsteemi lülitumise pingevabasse olekusse ja tagades ohutuse järgnevate toimingute jaoks.

 

 

Akusüsteem on uute energiasõidukite energiatuum, mis mängib sarnast rolli nagu traditsiooniliste bensiinimootoriga sõidukite kütusepaak, kuid mille tehnoloogiline keerukus ja ohutusnõuded on palju suuremad.

 

Toiteaku koosneb tavaliselt akumoodulitest, akuteabe kogumissüsteemist, akuhaldusüksusest (BMU), kõrge{0}}pingekaitsekarbist ja konstruktsioonikarbist.

 

Aku korpus on paigaldatud sõiduki kere põhja ning sellel peab olema kõrge tugevus, löögikindlus ning tolmu- ja veekindlus ning kaitseklass ulatub tavaliselt IP67-ni.

 

Aku sisemises ühendusstruktuuris kasutatakse vasest solid siiniribasid ja elektrilisi siiniribasid laialdaselt{0}}suure vooluga ühenduste loomiseks üksikute elementide ja moodulite vahel, tagades akusüsteemi hea juhtivuse ja termilise stabiilsuse.

 

 

Akuhaldussüsteem on toiteaku ohutuse ja eluea haldamise põhijuhtimissüsteem. Selle põhifunktsioonid hõlmavad pinge, voolu ja temperatuuri jälgimist; SOC/SOH hinnang; laadimise ja tühjenemise juhtimine; soojusjuhtimine; ja rikete diagnostika.

 

BMS kogub reaalajas{0}}andmeid üksikutelt elementidelt ja moodulitelt, et saavutada akusüsteemi dünaamiline tasakaal ja ohutus, ning suhtleb sõiduki juhtimissüsteemiga CAN-võrgu kaudu.

 

Suure võimsusega-rakendustes sisaldab BMS (akuhaldussüsteem) sageli suure voolutugevusega kontakte ja kõrge voolutugevusega konnektoreid, et rahuldada sagedaste toite-sisse/välja tsüklite ja suure{2}}koormusega töötamise nõudeid.

 

 

Kõrgepinge{0}}turvakast, mis on paigaldatud toiteaku positiivsetele ja negatiivsetele väljundklemmidele, on kõrgepingesüsteemi esimene kaitseliin. Selle põhikomponentide hulka kuuluvad põhikontaktor, -laadimiskontaktor, vooluandur ja eellaadimistakisti-.

 

Sõiduki sisselülitamise ajal-laadib eellaadimissüsteem kõrge-pingekondensaatorid, kasutades voolu-piiravaid meetodeid, et vältida hetkeliste liigvoolude mõjutamist süsteemi. Alles pärast seda, kui süsteem kinnitab, et ohutustingimused on täidetud, sulgub peakontaktor, võimaldades täisvoolu toidet.

 

 

Kõrgepinge{0}}toitejaotussüsteem vastutab aku energia ratsionaalse jaotamise eest erinevatele kõrgepinge{1}}koormusüksustele, toimides sõiduki kõrgepingesüsteemi{2}}kesksõlmena.

 

Toitejaotusstruktuuris saavutatakse elektriliste siinide, elektrisiinide elektriliste või siinivardade vaske abil tavaliselt mitu kõrget-pinge jaotust, et täita kõrgeid töökindluse ja kõrgete voolu{1}}kandenõudeid.

 

Kolmefaasiliste ajamisüsteemide jaoks on ruumikasutuse ja süsteemi stabiilsuse parandamiseks kasutusele võetud ka 3-faasiline siini struktuur.

 

 

Mootori juhtimissüsteem koosneb alalis-alalisvoolu muundurist ja mootori kontrollerist, mis vastutavad kõrge{0}}madala pinge muundamise ja mootori ajami juhtimise eest. DC/DC moodul muudab kõrge-alalispinge alalisvoolu stabiilseks madalpinge-toiteallikaks, et toita sõiduki madalpinge{5}}süsteemi.

 

Ajami mootor on tavaliselt püsimagnetiga sünkroonmootor ja selle jõudlus määrab otseselt sõiduki väljundvõimsuse, kiirenduse ja energiatõhususe.

 

Mootori ja kontrolleri vaheline kõrge vooluga{0}}ühendusstruktuur tugineb tõhusaks ühendamiseks ka siinipistikutele ja siinisüsteemile.

 

 

Uute energiasõidukite laadimissüsteem hõlmab nelja vormi: alalisvoolu kiirlaadimine, vahelduvvoolu aeglane laadimine, 12 V toiteallikas ja regeneratiivpidurdus.

 

Nii alalis- kui ka vahelduvvoolu laadimisrajad edastavad kõrgepinge{0}}ühenduskaablite ja siinisüsteemi kaudu ohutult välist elektrienergiat toiteakusse.

 

Laadimise ja energia taastamise ajal on stabiilne ja töökindel Power Bar, BusBar ja BusBar pinge juhtimisvõimalused süsteemi tõhususe ja ohutuse tagamiseks üliolulised.
 

 

Uued energiasõidukid kasutavad kõrgepinge{0}}elektrikliimasüsteeme. Jahutus saavutatakse elektrikompressoriga, kütmine aga peamiselt PTC elektriküttega.

 

Seda süsteemi toidab otse aku ning selle töötõhusus ja energiahaldus mõjutavad otseselt sõiduki ulatust.

 

 

Uute energiasõidukite tehnoloogilised põhiomadused seisnevad kõrgepinges, elektrifitseerimises ja süsteemide integreerimises. Kõik peamised komponendid töötavad kõrgepinge ja suure voolu tingimustes alates akust ja kõrgepinge{1}}toitejaotustest kuni ajamimootorini.

 

Selles süsteemis mängivad siin asendamatut rolli{0}}siinide süsteem ja suure vooluga ühenduslahendused. Olgu selleks kohandatud siinid, mida pakub avasest siinitootja või kõrge{0}}voolupistikud, mis on loodud kõrge-pinge stsenaariumide jaoks, mõjutab nende töökindlus otseselt sõiduki ohutust ja jõudlust.

 

Seetõttu on uute energiasõidukite projekteerimisel, tootmisel ja hooldamisel toote ohutuse ja pikaajalise töökindla{0}}töökindluse tagamiseks ülimalt oluline mõista kõrge{0}}pingesüsteemi struktuuri ja põhikomponentide funktsioone.