اجزای کلیدی وسایل نقلیه انرژی جدید (نسخه عمومی سازی علم)

 

در مقایسه با خودروهای بنزینی سنتی، بزرگترین تغییر در معماری کلی خودروهای انرژی‌های جدید در بازسازی منبع انرژی و سیستم الکتریکی نهفته است. از دیدگاه سیستم الکتریکی، وسایل نقلیه با انرژی جدید عمدتاً از دو بخش تشکیل شده‌اند: یک سیستم الکتریکی ولتاژ پایین و یک سیستم الکتریکی با ولتاژ بالا.

 

سیستم ولتاژ پایین معمولاً توسط یک باتری کمکی 12-14 ولتی تغذیه می‌شود که عمدتاً نمایشگر ابزار، سیستم روشنایی، واحد کنترل خودرو (VCU)، سنسورهای مختلف، رله‌ها، سیستم اطلاعات سرگرمی، و ماژول‌های ضد سرقت و هشدار را ارائه می‌کند.

 

سیستم ولتاژ بالا از بسته باتری نیرو به عنوان منبع انرژی اصلی خود استفاده می کند که مسئول تامین نیرو برای سیستم موتور محرک، کمپرسور تهویه مطبوع ولتاژ بالا، سیستم گرمایش الکتریکی PTC و ماژول مدیریت ولتاژ بالا-خودرو است. برای توان خروجی وسایل نقلیه انرژی جدید بسیار مهم است.

 

از دیدگاه تعریف فنی، وسایل نقلیه جدید انرژی عمدتاً شامل سه نوع هستند:
* وسایل نقلیه الکتریکی خالص، که به طور کامل توسط یک موتور الکتریکی هدایت می شوند، با منبع انرژی که یک سیستم ذخیره انرژی قابل شارژ داخلی است.
* وسایل نقلیه الکتریکی هیبریدی که می توانند از سوخت و برق به عنوان منبع انرژی استفاده کنند.
* وسایل نقلیه الکتریکی سلول سوختی که انرژی را از طریق یک سیستم پیل سوختی به تنهایی یا در ترکیب با یک سیستم ذخیره انرژی تامین می کنند.

 

 

1.-شناسایی ولتاژ بالا و علائم ایمنی

همه اجزای{0} ولتاژ بالا در وسایل نقلیه با انرژی جدید دارای علامت‌های هشدار دهنده ولتاژ بالا هستند تا به پرسنل تعمیر و نگهداری و عملیات در مورد خطر برق گرفتگی هشدار دهند. با توجه به طول طولانی و مسیرهای پیچیده کابل‌های اتصال ولتاژ بالا-، شناسایی بصری با استفاده از برچسب‌های هشدار به تنهایی کافی نیست. بنابراین، صنعت عموماً از کابل‌ها و اتصالات ولتاژ بالا-نارنجی رنگ به عنوان یک روش شناسایی ایمنی اجباری استفاده می‌کند.

 

 

1. موقعیت‌یابی عملکردی کابل‌های اتصال ولتاژ بالا{1}

بسته باتری قدرت معمولاً از طریق شینه‌های ولتاژ بالا مثبت و منفی-سیستم ولتاژ بالا خودرو را تامین می‌کند. سپس انرژی الکتریکی از طریق سیستم توزیع ولتاژ بالا به اجزای اصلی مانند کنترل کننده موتور، موتور محرک، کمپرسور تهویه مطبوع و دستگاه گرمایش PTC توزیع می شود.

 

در این مسیر انتقال انرژی، کابل‌های اتصال ولتاژ بالا{0}}مسئولیت انتقال ایمن ولتاژ بالا و جریان بالا را دارند. طراحی آنها باید چندین استاندارد از جمله مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر سایش، عایق و سطوح حفاظتی را رعایت کند.

 

در منطقه{0}قدرت بالا، سیستم شینه به یک حامل حیاتی تبدیل می‌شود. سیستم ولتاژ بالا معمولاً از یک شینه مسی یا شینه مسی الکتریکی به عنوان ساختار رسانای اصلی برای دستیابی به انتقال جریان پایدار و کم-تلفات زیاد- استفاده می‌کند.

 

در بسته باتری نیرو، واحد توزیع برق ولتاژ بالا و سیستم کنترل موتور، باسبار ولتاژ بالا و پاور باسبار به طور موثری تلفات خط را کاهش داده و یکپارچگی سیستم را بهبود می بخشد.

 

 

کانکتورهای ولتاژ بالا از جمله اجزایی هستند که دارای بالاترین خطر ایمنی در سیستم‌های{1} ولتاژ بالا هستند، اما در عین حال یکی از ضروری‌ترین آنها هستند. عملکرد اصلی آن‌ها نه تنها تکمیل اتصال برق، بلکه داشتن مکانیسم‌های ایمنی مانند ضد-جاگذاری نادرست، ضد-شل شدن، و قفل ولتاژ بالا- است.

 

در طراحی مهندسی، کانکتورهای ولتاژ بالا معمولاً در ارتباط با مدارهای اینترلاک ولتاژ بالا-استفاده می‌شوند. اگر اتصال غیرعادی باشد یا به درستی وارد شود، کل سیستم ولتاژ{3}خودرو روشن نخواهد شد.

 

در عملکرد واقعی،{0}اتصال‌های ولتاژ بالا باید یک ترتیب دقیق درج/حذف و فرآیند تأیید را دنبال کنند تا مطمئن شوند سیستم در وضعیت ایمن است.

 

 

قبل از تعمیر یا جایگزینی{0}قطعات ولتاژ بالا در یک وسیله نقلیه، سیستم ولتاژ بالا باید با استفاده از روش استاندارد خاموش-قطع شود. سوئیچ سرویس ولتاژ بالا، به عنوان یک دستگاه ایمنی اجباری، باتری برق را از مدار ولتاژ بالا به صورت فیزیکی جدا می‌کند و از ورود سیستم به حالت آزاد- ولتاژ و تضمین ایمنی برای عملیات بعدی اطمینان می‌دهد.

 

 

سیستم باتری نیرو هسته انرژی وسایل نقلیه با انرژی جدید است که نقشی شبیه به مخزن سوخت در خودروهای بنزینی سنتی دارد، اما با پیچیدگی تکنولوژیکی و الزامات ایمنی بسیار بیشتر.

 

یک بسته باتری نیرو معمولاً از ماژول‌های باتری، یک سیستم جمع‌آوری اطلاعات باتری، یک واحد مدیریت باتری (BMU)، یک جعبه ایمنی با ولتاژ بالا و یک محفظه ساختاری تشکیل شده است.

 

محفظه باتری در پایین بدنه خودرو نصب شده است و باید دارای استحکام بالا، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر گرد و غبار و آب باشد و دارای درجه حفاظتی معمولاً IP67 است.

 

در ساختار اتصال باتری داخلی، میله‌های مسی جامد و برقی میله اتوبوس به طور گسترده‌ای برای اتصال{0} جریان بالا بین سلول‌ها و ماژول‌ها استفاده می‌شوند که از ثبات رسانایی خوب و پایداری حرارتی سیستم باتری اطمینان می‌دهند.

 

 

سیستم مدیریت باتری سیستم کنترل اصلی برای مدیریت ایمنی و طول عمر باتری برق است. توابع اصلی آن شامل نظارت بر ولتاژ، جریان و دما است. برآورد SOC/SOH. کنترل شارژ و دشارژ؛ مدیریت حرارتی؛ و تشخیص عیب

 

BMS داده‌های زمان واقعی را از سلول‌ها و ماژول‌ها جمع‌آوری می‌کند تا تعادل پویا و حفاظت ایمنی سیستم باتری را به دست آورد و از طریق شبکه CAN با سیستم کنترل خودرو ارتباط برقرار می‌کند.

 

در برنامه‌های{0}قدرت بالا، BMS (سیستم مدیریت باتری) اغلب از کنتاکت‌های جریان بالا و اتصال‌دهنده‌های جریان بالا استفاده می‌کند تا نیازهای چرخه‌های روشن/خاموش مکرر برق-و عملکرد{2} بار بالا را برآورده کند.

 

 

جعبه ایمنی ولتاژ بالا، نصب شده در پایانه های خروجی مثبت و منفی باتری برق، اولین خط دفاعی برای سیستم ولتاژ بالا است. اجزای اصلی آن شامل کنتاکتور اصلی،{3}}کنتاکتور قبل از شارژ، سنسور جریان و مقاومت قبل از شارژ-.

 

در هنگام روشن شدن{0}}خودرو، سیستم قبل از شارژ، خازن‌های ولتاژ بالا- را با استفاده از روش‌های محدود کردن جریان-شارژ می‌کند تا از تأثیر جریان‌های موج آنی بر سیستم جلوگیری کند. تنها پس از اینکه سیستم تأیید کرد که شرایط ایمنی رعایت شده است، کنتاکتور اصلی بسته می شود و منبع تغذیه کامل جریان را فعال می کند.

 

 

سیستم توزیع برق ولتاژ بالا مسئول توزیع منطقی انرژی باتری نیرو به واحدهای بار ولتاژ بالا{{1} مختلف است که به عنوان "گره مرکزی" سیستم ولتاژ بالا-خودرو عمل می کند.

 

در ساختار توزیع توان، توزیع‌های ولتاژ بالا{0} چندگانه معمولاً با استفاده از میله‌های باس الکتریکی، باس بار الکتریکی، یا مس میله‌ای برای برآورده کردن الزامات انتقال{1} جریان بالا و قابلیت اطمینان بالا به دست می‌آیند.

 

برای سیستم های درایو سه فاز، ساختار شینه 3 فاز نیز برای بهبود استفاده از فضا و پایداری سیستم معرفی شده است.

 

 

سیستم کنترل موتور شامل یک مبدل DC/DC و یک کنترل کننده موتور است که مسئول تبدیل ولتاژ بالا به-و کنترل محرک موتور است. ماژول DC/DC برای تغذیه سیستم ولتاژ پایین-خودرو،-قدرت DC ولتاژ بالا را به یک منبع تغذیه با ولتاژ پایین{4} پایدار تبدیل می‌کند.

 

موتور محرک معمولاً یک موتور سنکرون آهنربای دائمی است و عملکرد آن مستقیماً توان خروجی، عملکرد شتاب و بازده انرژی خودرو را تعیین می کند.

 

بین موتور و کنترل‌کننده، ساختار اتصال{0}}جریان بالا نیز برای اتصال کارآمد به اتصالات شینه و سیستم شینه متکی است.

 

 

سیستم شارژ خودروهای انرژی جدید شامل چهار شکل است: شارژ سریع DC، شارژ آهسته AC، منبع تغذیه 12 ولت و ترمز احیا کننده.

 

هر دو مسیر شارژ DC و AC به طور ایمن انرژی الکتریکی خارجی را از طریق کابل‌های اتصال ولتاژ بالا و سیستم باسبار به باتری برق می‌رسانند.

 

در طول شارژ و بازیابی انرژی، قابلیت های کنترل ولتاژ پاور بار، BusBar و BusBar پایدار و قابل اعتماد برای اطمینان از کارایی و ایمنی سیستم بسیار مهم است.
 

 

وسایل نقلیه جدید انرژی از سیستم‌های تهویه مطبوع الکتریکی ولتاژ بالا استفاده می‌کنند. سرمایش توسط یک کمپرسور الکتریکی به دست می آید، در حالی که گرمایش در درجه اول با استفاده از گرمایش الکتریکی PTC انجام می شود.

 

این سیستم مستقیماً توسط باتری تغذیه می شود و بازده عملیاتی و مدیریت انرژی آن به طور مستقیم بر برد خودرو تأثیر می گذارد.

 

 

ویژگی های اصلی فناوری وسایل نقلیه انرژی جدید در ولتاژ بالا، برق رسانی و یکپارچه سازی سیستم نهفته است. از باتری و توزیع برق ولتاژ بالا گرفته تا موتور محرک، همه اجزای کلیدی تحت شرایط ولتاژ بالا و جریان بالا کار می کنند.

 

در این سیستم، سیستم باسبار و راه‌حل‌های اتصال با جریان بالا نقش غیرقابل جایگزینی دارند. آیا این شینه های سفارشی ارائه شده توسط aشینه مسیسازنده یا{0}}کانکتورهای جریان بالا که برای سناریوهای ولتاژ بالا{1} طراحی شده‌اند، قابلیت اطمینان آنها مستقیماً بر ایمنی و عملکرد خودرو تأثیر می‌گذارد.

 

بنابراین، در طراحی، ساخت و نگهداری وسایل نقلیه با انرژی جدید، درک عمیق ساختار-سیستم ولتاژ بالا و عملکرد اجزای کلیدی برای تضمین ایمنی محصول و عملکرد قابل اعتماد درازمدت ضروری است.