Components clau dels vehicles d'energia nova (edició de divulgació científica)

 

En comparació amb els vehicles de gasolina tradicionals, el canvi més gran en l'arquitectura general dels vehicles d'energia nova es troba en la reestructuració de la font d'energia i el sistema elèctric. Des de la perspectiva del sistema elèctric, els vehicles de nova energia consten principalment de dues parts: un sistema elèctric de baixa-tensió i un sistema elèctric d'alta-tensió.

 

El sistema de baixa tensió -normalment s'alimenta amb una bateria auxiliar de 12-14 V, que serveix principalment a la pantalla de l'instrument, el sistema d'il·luminació, la unitat de control del vehicle (VCU), diversos sensors, relés, sistema d'informació i entreteniment i mòduls antirobatori i d'alarma.

 

El sistema d'alta -tensió utilitza la bateria d'alimentació com a font d'energia principal, responsable de proporcionar energia al sistema del motor d'accionament, al compressor d'aire condicionat d'alta-tensió, al sistema de calefacció elèctrica PTC i al mòdul de gestió d'alta-tensió del vehicle. És crucial per a la producció de potència dels vehicles d'energia nova.

 

Des d'una perspectiva de definició tècnica, els vehicles de nova energia inclouen principalment tres tipus:
* Vehicles elèctrics purs, impulsats íntegrament per un motor elèctric, amb la font d'energia que és un sistema d'emmagatzematge d'energia recarregable a bord;
* Vehicles elèctrics híbrids, que poden utilitzar tant combustible com electricitat com a fonts d'energia;
* Vehicles elèctrics de pila de combustible, que proporcionen energia mitjançant un sistema de pila de combustible sol o en combinació amb un sistema d'emmagatzematge d'energia.

 

 

1. Identificació d'alta-tensió i marques de seguretat

Tots els components d'alta-tensió dels vehicles d'energia nova porten marques d'advertència d'alta-tensió per alertar el personal de manteniment i operació del risc de descàrrega elèctrica. A causa de la llarga longitud i els camins complexos dels cables de connexió d'alta-tensió, la identificació visual amb etiquetes d'advertència només és insuficient. Per tant, la indústria generalment adopta cables i connectors d'alta tensió-taronja com a mètode d'identificació de seguretat obligatori.

 

 

1. Col·locació funcional dels cables de connexió d'alt-tensió

El paquet de bateries d'alimentació normalment subministra energia al sistema d'alta-tensió del vehicle mitjançant barres d'alta-tensió positives i negatives. L'energia elèctrica es distribueix a través del sistema de distribució d'energia d'alta tensió- als components bàsics com ara el controlador del motor, el motor d'accionament, el compressor d'aire condicionat i el dispositiu de calefacció PTC.

 

En aquesta ruta de transmissió d'energia, els cables de connexió d'alta -tensió tenen la responsabilitat de transmetre de manera segura l'alta tensió i el corrent elevat. El seu disseny ha de complir múltiples estàndards, com ara la resistència a la calor, la resistència al desgast, l'aïllament i els nivells de protecció.

 

A la regió d'alta-potència, el sistema de barres es converteix en un portador crític. El sistema d'alta tensió-normalment utilitza una barra de coure o una barra de coure elèctrica com a estructura conductora principal per aconseguir una transmissió de corrent estable i de baixa-pèrdua-.

 

Dins del paquet de bateries d'alimentació, la unitat de distribució d'energia d'alta tensió i el sistema de control del motor, la barra de bus d'alta tensió i la barra de bus elèctric redueixen eficaçment les pèrdues de línia i milloren la integració del sistema.

 

 

Els connectors d'alta-tensió es troben entre els components amb més risc de seguretat en sistemes d'alta-tensió, però també són uns dels més indispensables. La seva funció principal no només és completar la connexió d'alimentació, sinó també disposar de mecanismes de seguretat com ara anti-inserció incorrecta, anti-afluixament i enclavament d'alta-tensió.

 

En el disseny d'enginyeria, els connectors d'alta -tensió s'utilitzen normalment juntament amb els circuits d'enclavament d'alta-tensió. Si la connexió és anormal o s'insereix incorrectament, no s'encendrà el sistema d'alta-tensió del vehicle sencer.

 

En funcionament real, els connectors d'alta -tensió han de seguir una seqüència d'inserció/eliminació i un procés de confirmació estrictes per garantir que el sistema estigui en un estat segur.

 

 

Abans de reparar o substituir components d'alta-tensió d'un vehicle, el sistema d'alta-tensió s'ha de desconnectar mitjançant un procediment estàndard d'apagat-. L'interruptor de servei d'alta-tensió, com a dispositiu de seguretat obligatori, aïlla físicament la bateria d'alimentació del circuit d'alta-tensió, assegurant que el sistema entra en un estat-libre de tensió i proporcionant seguretat per a les operacions posteriors.

 

 

El sistema de bateries d'energia és el nucli energètic dels vehicles d'energia nova, jugant un paper similar al dipòsit de combustible dels vehicles de gasolina tradicionals, però amb una complexitat tecnològica i requisits de seguretat molt més grans.

 

Un paquet de bateries d'alimentació normalment consta de mòduls de bateries, un sistema d'adquisició d'informació de la bateria, una unitat de gestió de bateries (BMU), una caixa de seguretat d'alta{0}}tensió i un recinte estructural.

 

La carcassa de la bateria s'instal·la a la part inferior de la carrosseria del vehicle i ha de tenir una gran resistència, resistència a l'impacte i resistència a la pols i l'aigua, amb un grau de protecció que normalment arriba a IP67.

 

A l'estructura de connexió interna de la bateria, les barres de bus sòlides de coure i les barres de bus elèctrics s'utilitzen àmpliament per a connexions d'alta-corrent entre cèl·lules i mòduls individuals, garantint una bona consistència de conductivitat i estabilitat tèrmica del sistema de bateries.

 

 

El sistema de gestió de la bateria és el sistema de control bàsic per a la gestió de la seguretat i la vida útil de la bateria d'energia. Les seves funcions principals inclouen el control de voltatge, corrent i temperatura; estimació SOC/SOH; control de càrrega i descàrrega; gestió tèrmica; i diagnòstic d'avaries.

 

El BMS recopila dades-en temps real de cèl·lules i mòduls individuals per aconseguir l'equilibri dinàmic i la protecció de seguretat del sistema de bateries, i es comunica amb el sistema de control del vehicle mitjançant una xarxa CAN.

 

En aplicacions d'-alta potència, el BMS (Sistema de gestió de bateries) sovint incorpora contactes d'alta corrent i connectors d'alta corrent per satisfer les demandes de cicles d'encesa i apagat-freqüents i operacions d'alta-càrrega.

 

 

La caixa de seguretat d'alta-tensió, instal·lada als terminals de sortida positiu i negatiu de la bateria d'alimentació, és la primera línia de defensa del sistema d'alta-tensió. Els seus components bàsics inclouen el contactor principal, el contactor de pre-càrrega, el sensor de corrent i la resistència de pre-càrrega.

 

Durant l'encesa del vehicle-, el sistema de pre-càrrega carrega els condensadors d'alta-tensió mitjançant mètodes de limitació de corrent-per evitar que els corrents de sobrecàrrega instantània afectin el sistema. Només després que el sistema confirmi que es compleixen les condicions de seguretat, es tancarà el contactor principal, permetent l'alimentació total.

 

 

El sistema de distribució d'energia d'alta -tensió és responsable de la distribució racional de l'energia de la bateria d'energia a diverses unitats de càrrega d'alta-tensió, que serveix com a "node central" del sistema d'alta-tensió del vehicle.

 

Dins de l'estructura de distribució d'energia, normalment s'aconsegueixen múltiples distribucions d'alta{0}}tensió mitjançant barres elèctriques, barres elèctriques o barres de coure per complir els requisits d'alta fiabilitat i de transmissió de corrent-elevada.

 

Per als sistemes d'accionament trifàsics, també s'introdueix una estructura de barres trifàsiques per millorar l'ús de l'espai i l'estabilitat del sistema.

 

 

El sistema de control del motor consta d'un convertidor de CC/CC i d'un controlador de motor, responsable de la conversió d'alta-a-tensió baixa i del control de l'accionament del motor. El mòdul de CC/CC converteix l'energia de CC d'alta-tensió en una font d'alimentació estable de baixa-tensió per alimentar el sistema de baixa-tensió del vehicle.

 

El motor d'accionament és normalment un motor síncron d'imant permanent i el seu rendiment determina directament la potència de sortida del vehicle, el rendiment de l'acceleració i l'eficiència energètica.

 

Entre el motor i el controlador, l'estructura de connexió de corrent alta-també depèn de connectors de barres i el sistema de barres per a una connexió eficient.

 

 

El sistema de càrrega per a vehicles d'energia nova inclou quatre formes: càrrega ràpida de CC, càrrega lenta de CA, font d'alimentació de 12 V i frenada regenerativa.

 

Tant els camins de càrrega de CC com de CA proporcionen energia elèctrica externa de manera segura a la bateria d'alimentació mitjançant cables de connexió d'alta tensió-i el sistema de barres.

 

Durant la càrrega i la recuperació d'energia, les capacitats de control de voltatge estables i fiables de Power Bar, BusBar i BusBar són crucials per garantir l'eficiència i la seguretat del sistema.
 

 

Els vehicles d'energia nova utilitzen sistemes d'aire condicionat elèctric d'alta tensió{0}. La refrigeració s'aconsegueix mitjançant un compressor elèctric, mentre que la calefacció s'aconsegueix principalment mitjançant calefacció elèctrica PTC.

 

Aquest sistema s'alimenta directament de la bateria, i la seva eficiència operativa i gestió de l'energia afecten directament l'autonomia del vehicle.

 

 

Les característiques tecnològiques bàsiques dels vehicles de nova energia es troben en l'alta tensió, l'electrificació i la integració del sistema. Des de la bateria i la distribució d'energia d'alta-tensió fins al motor d'accionament, tots els components clau funcionen en condicions d'alta tensió i intensitat de corrent.

 

En aquest sistema, el sistema de barres i les solucions de connexió{0}}d'alta corrent juguen un paper insubstituïble. Tant si es tracta de barres personalitzades proporcionades per abarra de courefabricant o connectors d'alta-intensitat dissenyats per a escenaris d'alta-tensió, la seva fiabilitat afecta directament la seguretat i el rendiment del vehicle.

 

Per tant, en el disseny, la fabricació i el manteniment de vehicles d'energia nova, una comprensió profunda de l'estructura del sistema d'alta{0}}tensió i de les funcions dels components clau és fonamental per garantir la seguretat del producte i un funcionament fiable a-a llarg termini.