المكونات الرئيسية لمركبات الطاقة الجديدة (طبعة تعميم العلوم)

 

بالمقارنة مع مركبات البنزين التقليدية، فإن أكبر تغيير في البنية الشاملة للمركبات لمركبات الطاقة الجديدة يكمن في إعادة هيكلة مصدر الطاقة والنظام الكهربائي. من منظور النظام الكهربائي، تتكون مركبات الطاقة الجديدة بشكل أساسي من جزأين: نظام كهربائي منخفض الجهد- ونظام كهربائي عالي الجهد-.

 

يتم تشغيل نظام الجهد المنخفض -عادةً بواسطة بطارية مساعدة بقدرة 12-14 فولت، تخدم في المقام الأول شاشة عرض الأجهزة، ونظام الإضاءة، ووحدة التحكم في السيارة (VCU)، وأجهزة الاستشعار المختلفة، والمرحلات، ونظام المعلومات والترفيه، ووحدات الحماية من السرقة والإنذار.

 

يستخدم نظام الجهد العالي- مجموعة بطارية الطاقة كمصدر أساسي للطاقة، وهو المسؤول عن توفير الطاقة لنظام محرك القيادة، وضاغط تكييف الهواء ذو ​​الجهد العالي-، ونظام التسخين الكهربائي PTC، ووحدة إدارة الجهد العالي -للمركبة. إنه أمر بالغ الأهمية لإنتاج الطاقة لمركبات الطاقة الجديدة.

 

من منظور التعريف الفني، تشمل مركبات الطاقة الجديدة بشكل أساسي ثلاثة أنواع:
* السيارات الكهربائية النقية، مدفوعة بالكامل بمحرك كهربائي، ومصدر الطاقة عبارة عن نظام تخزين طاقة قابل لإعادة الشحن على متنها؛
* السيارات الكهربائية الهجينة، التي يمكنها استخدام الوقود والكهرباء كمصدر للطاقة؛
* المركبات الكهربائية التي تعمل بخلايا الوقود، والتي توفر الطاقة من خلال نظام خلايا الوقود بمفرده أو بالاشتراك مع نظام تخزين الطاقة.

 

 

1. تعريف -الجهد العالي وعلامات السلامة

تحمل جميع مكونات الجهد العالي- في مركبات الطاقة الجديدة علامات تحذير واضحة للجهد العالي-لتنبيه موظفي الصيانة والتشغيل إلى خطر التعرض لصدمة كهربائية. نظرًا للطول الطويل والمسارات المعقدة لكابلات التوصيل ذات الجهد العالي-، فإن التعرف المرئي باستخدام ملصقات التحذير وحده غير كافٍ. ولذلك، تعتمد الصناعة بشكل عام كابلات وموصلات ذات جهد عالي -برتقالية كطريقة إلزامية لتحديد السلامة.

 

 

1. تحديد المواقع الوظيفية لكابلات التوصيل ذات الجهد العالي-.

تعمل حزمة بطارية الطاقة عادةً على توفير الطاقة لنظام الجهد العالي-للمركبة عبر قضبان التوصيل الموجبة والسالبة ذات الجهد العالي-. يتم بعد ذلك توزيع الطاقة الكهربائية من خلال نظام توزيع الطاقة ذو الجهد العالي-إلى المكونات الأساسية مثل وحدة التحكم في المحرك، ومحرك القيادة، وضاغط تكييف الهواء، وجهاز التسخين PTC.

 

في مسار نقل الطاقة هذا، تتحمل كابلات التوصيل ذات الجهد العالي-مسؤولية نقل الجهد العالي والتيار العالي بشكل آمن. يجب أن يلبي تصميمها معايير متعددة، بما في ذلك مستويات مقاومة الحرارة، ومقاومة التآكل، والعزل، والحماية.

 

في منطقة الطاقة العالية-، يصبح نظام الناقل بمثابة ناقل مهم. يستخدم نظام الجهد العالي- عادةً قضيب توصيل نحاسي أو قضيب توصيل نحاسي كهربائي باعتباره البنية الموصلة الرئيسية لتحقيق نقل تيار ثابت ومنخفض-عالي الفقد-.

 

ضمن مجموعة بطاريات الطاقة، ووحدة توزيع الطاقة ذات الجهد العالي-، ونظام التحكم في المحرك، يعمل كل من BusBar عالي الجهد وPower BusBar على تقليل خسائر الخطوط وتحسين تكامل النظام بشكل فعال.

 

 

تعد الموصلات ذات الجهد العالي-من بين المكونات التي تنطوي على أعلى مخاطر السلامة في أنظمة الجهد العالي-، ومع ذلك فهي أيضًا واحدة من أكثر المكونات التي لا غنى عنها. وظيفتها الرئيسية ليست فقط إكمال توصيل الطاقة ولكن أيضًا امتلاك آليات أمان مثل مقاومة -سوء الإدراج، ومقاومة-الارتخاء، وتشابك الجهد العالي-.

 

في التصميم الهندسي، يتم عادةً استخدام الموصلات ذات الجهد العالي-مع دوائر التعشيق ذات الجهد العالي-. إذا كان الاتصال غير طبيعي أو تم إدخاله بشكل غير صحيح، فلن يتم تشغيل نظام الجهد العالي-للمركبة بالكامل.

 

في التشغيل الفعلي، يجب أن تتبع الموصلات ذات الجهد العالي-تسلسلًا صارمًا للإدراج/الإزالة وعملية التأكيد لضمان أن يكون النظام في حالة آمنة.

 

 

قبل إصلاح أو استبدال مكونات الجهد العالي- في السيارة، يجب فصل نظام الجهد العالي-باستخدام إجراء إيقاف التشغيل القياسي-. يعمل مفتاح خدمة الجهد العالي-، باعتباره جهاز أمان إلزاميًا، على عزل بطارية الطاقة فعليًا عن دائرة الجهد العالي-، مما يضمن دخول النظام إلى حالة خالية من الجهد- وتوفير ضمان السلامة للعمليات اللاحقة.

 

 

يعد نظام بطارية الطاقة هو جوهر الطاقة لمركبات الطاقة الجديدة، حيث يلعب دورًا مشابهًا لخزان الوقود في مركبات البنزين التقليدية، ولكن مع تعقيد تكنولوجي أكبر بكثير ومتطلبات السلامة.

 

تتكون حزمة بطارية الطاقة عادةً من وحدات البطارية، ونظام الحصول على معلومات البطارية، ووحدة إدارة البطارية (BMU)، وصندوق الأمان-عالي الجهد، والغلاف الهيكلي.

 

يتم تثبيت حاوية البطارية في الجزء السفلي من جسم السيارة ويجب أن تتمتع بقوة عالية، ومقاومة للصدمات، ومقاومة للغبار والماء، مع معدل حماية يصل عادةً إلى IP67.

 

في بنية توصيل البطارية الداخلية، يتم استخدام قضبان الناقل النحاسية الصلبة وشريط الناقل الكهربائي على نطاق واسع لتوصيلات التيار العالي-بين الخلايا الفردية والوحدات، مما يضمن اتساق التوصيل الجيد والاستقرار الحراري لنظام البطارية.

 

 

نظام إدارة البطارية هو نظام التحكم الأساسي لإدارة سلامة وعمر بطارية الطاقة. وتشمل وظائفها الرئيسية مراقبة الجهد والتيار ودرجة الحرارة. تقدير SOC/SOH؛ التحكم في الشحن والتفريغ؛ الإدارة الحرارية؛ وتشخيص الخطأ.

 

يجمع نظام إدارة المباني (BMS) البيانات في الوقت الفعلي- من الخلايا والوحدات الفردية لتحقيق التوازن الديناميكي وحماية السلامة لنظام البطارية، ويتواصل مع نظام التحكم في السيارة عبر شبكة CAN.

 

في تطبيقات الطاقة- العالية، غالبًا ما يشتمل نظام إدارة البطارية (BMS) على جهات اتصال ذات تيار عالٍ وموصلات تيار عالي لتلبية متطلبات دورات التشغيل/إيقاف التشغيل- المتكررة وعمليات التحميل العالية-.

 

 

يعد صندوق الأمان-الجهد العالي، المثبت عند أطراف الإخراج الإيجابية والسلبية لبطارية الطاقة، هو خط الدفاع الأول لنظام الجهد العالي-. تشتمل مكوناته الأساسية على الموصل الرئيسي، وموصل الشحن - المسبق، ومستشعر التيار، ومقاوم -الشحن المسبق.

 

أثناء تشغيل السيارة،-يقوم نظام الشحن المسبق-بشحن المكثفات ذات الجهد العالي-باستخدام طرق تحديد التيار-لمنع تيارات الاندفاع اللحظية من التأثير على النظام. فقط بعد أن يؤكد النظام استيفاء شروط السلامة، سيتم إغلاق الموصل الرئيسي، مما يتيح إمداد الطاقة بالتيار الكامل.

 

 

يعتبر نظام توزيع طاقة الجهد العالي- مسؤولاً عن التوزيع الرشيد لطاقة بطارية الطاقة إلى وحدات تحميل الجهد العالي- المختلفة، حيث يعمل بمثابة "العقدة المركزية" لنظام الجهد العالي- في السيارة.

 

ضمن بنية توزيع الطاقة، يتم عادةً تحقيق توزيعات متعددة للجهد العالي- باستخدام قضبان الناقلات الكهربائية، أو كهرباء قضبان الناقل، أو نحاسات قضبان الناقل لتلبية الموثوقية العالية ومتطلبات حمل التيار العالي-.

 

بالنسبة لأنظمة القيادة ثلاثية الطور-، يتم أيضًا تقديم بنية شريط توصيل ثلاثي الطور لتحسين استخدام المساحة واستقرار النظام.

 

 

يتكون نظام التحكم في المحرك من محول DC/DC ووحدة التحكم في المحرك، المسؤولة عن تحويل الجهد العالي-إلى-الجهد المنخفض والتحكم في تشغيل المحرك. تقوم وحدة DC/DC بتحويل طاقة التيار المستمر ذات الجهد العالي- إلى مصدر طاقة ثابت ذو جهد منخفض-لتشغيل نظام الجهد المنخفض- الخاص بالمركبة.

 

محرك القيادة هو عادةً محرك متزامن ذو مغناطيس دائم، وأدائه يحدد بشكل مباشر خرج طاقة السيارة، وأداء التسارع، وكفاءة الطاقة.

 

بين المحرك ووحدة التحكم، تعتمد بنية الاتصال ذات التيار العالي-أيضًا على موصلات شريط التوصيل ونظام شريط التوصيل لتحقيق اتصال فعال.

 

 

يشتمل نظام الشحن لمركبات الطاقة الجديدة على أربعة أشكال: الشحن السريع بالتيار المستمر، والشحن البطيء بالتيار المتردد، ومصدر الطاقة 12 فولت، والكبح المتجدد.

 

يعمل كل من مساري الشحن بالتيار المستمر والتيار المتردد على توصيل الطاقة الكهربائية الخارجية بأمان إلى بطارية الطاقة من خلال كابلات التوصيل ذات الجهد العالي- ونظام التوصيل.

 

أثناء الشحن واستعادة الطاقة، تعد قدرات التحكم في جهد Power Bar وBusBar وBusBar المستقرة والموثوقة أمرًا بالغ الأهمية لضمان كفاءة النظام وسلامته.
 

 

تستخدم مركبات الطاقة الجديدة أنظمة تكييف الهواء الكهربائية ذات الجهد العالي-. يتم التبريد بواسطة ضاغط كهربائي، بينما يتم التسخين بشكل أساسي باستخدام التسخين الكهربائي PTC.

 

يتم تشغيل هذا النظام مباشرة بواسطة البطارية، وتؤثر كفاءة التشغيل وإدارة الطاقة بشكل مباشر على مدى السيارة.

 

 

تكمن الخصائص التكنولوجية الأساسية لمركبات الطاقة الجديدة في الجهد العالي والكهرباء وتكامل النظام. بدءًا من البطارية وتوزيع الطاقة ذات الجهد العالي-إلى محرك التشغيل، تعمل جميع المكونات الرئيسية في ظل ظروف الجهد العالي والتيار العالي.

 

في هذا النظام، يلعب نظام شريط التوصيل وحلول الاتصال ذات التيار العالي-دورًا لا يمكن الاستغناء عنه. سواء كانت أشرطة توصيل مخصصة مقدمة من أبسبار النحاسالشركة المصنعة أو موصلات التيار العالي-المصممة لسيناريوهات الجهد العالي-، فإن موثوقيتها تؤثر بشكل مباشر على سلامة السيارة وأدائها.

 

ولذلك، في تصميم مركبات الطاقة الجديدة وتصنيعها وصيانتها، يعد الفهم العميق لبنية نظام الجهد العالي- ووظائف المكونات الرئيسية أمرًا أساسيًا لضمان سلامة المنتج -والتشغيل الموثوق به على المدى الطويل.