Schlüsselkomponenten von Fahrzeugen mit neuer Energie (Science Popularization Edition)

 

Im Vergleich zu herkömmlichen Benzinfahrzeugen liegt die größte Veränderung in der gesamten Fahrzeugarchitektur von Fahrzeugen mit neuer Energie in der Umstrukturierung der Energiequelle und des elektrischen Systems. Aus Sicht des elektrischen Systems bestehen New-Energy-Fahrzeuge hauptsächlich aus zwei Teilen: einem elektrischen Niederspannungssystem und einem elektrischen Hochspannungssystem.

 

Das Niederspannungssystem wird typischerweise von einer 12-14-V-Hilfsbatterie gespeist und dient hauptsächlich der Instrumentenanzeige, dem Beleuchtungssystem, der Fahrzeugsteuereinheit (VCU), verschiedenen Sensoren, Relais, dem Infotainmentsystem sowie den Diebstahl- und Alarmmodulen.

 

Das Hochspannungssystem nutzt den Power-Akku als seine zentrale Energiequelle, die für die Stromversorgung des Antriebsmotorsystems, des Hochspannung-Klimakompressors, des elektrischen PTC-Heizsystems und des Hochspannung-Verwaltungsmoduls des Fahrzeugs verantwortlich ist. Es ist entscheidend für die Leistungsabgabe von New-Energy-Fahrzeugen.

 

Aus Sicht der technischen Definition umfassen New-Energy-Fahrzeuge hauptsächlich drei Typen:
* Reine Elektrofahrzeuge, die vollständig von einem Elektromotor angetrieben werden und deren Energiequelle ein wiederaufladbares Energiespeichersystem an Bord ist;
* Hybrid-Elektrofahrzeuge, die sowohl Kraftstoff als auch Elektrizität als Energiequellen nutzen können;
* Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge, die allein oder in Kombination mit einem Energiespeichersystem Strom über ein Brennstoffzellensystem bereitstellen.

 

 

1. Hoch-Kennzeichnung und Sicherheitsmarkierungen

Alle Hochspannungskomponenten in New-Energy-Fahrzeugen sind mit deutlichen Hochspannungswarnmarkierungen versehen, um das Wartungs- und Bedienpersonal auf die Gefahr eines Stromschlags aufmerksam zu machen. Aufgrund der großen Länge und der komplexen Verläufe von Hochspannungsanschlusskabeln ist eine visuelle Identifizierung anhand von Warnschildern allein nicht ausreichend. Daher verwendet die Branche im Allgemeinen orangefarbene Hochspannungskabel und Steckverbinder als obligatorische Sicherheitskennzeichnungsmethode.

 

 

1. Funktionelle Positionierung von Hochspannungsanschlusskabeln

Der Leistungsbatteriesatz versorgt das Hochspannungssystem des Fahrzeugs normalerweise über positive und negative Hochspannung-Sammelschienen mit Strom. Die elektrische Energie wird dann über das Hochspannungs-Stromverteilungssystem an Kernkomponenten wie Motorsteuerung, Antriebsmotor, Klimakompressor und PTC-Heizgerät verteilt.

 

Bei diesem Energieübertragungsweg tragen Hochspannungsverbindungskabel die Verantwortung für die sichere Übertragung von Hochspannung und Hochstrom. Ihr Design muss mehrere Standards erfüllen, darunter Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Isolierung und Schutzniveaus.

 

Im Hochleistungsbereich-wird das Sammelschienensystem zu einem kritischen Träger. Das Hochspannungssystem verwendet typischerweise eine Kupfersammelschiene oder eine elektrische Kupfersammelschiene als Hauptleiterstruktur, um eine stabile, verlustarme Hochstromübertragung zu erreichen.

 

Innerhalb des Leistungsbatteriepakets, der Hochspannungs-Stromverteilereinheit und des Motorsteuerungssystems reduzieren die Hochspannungs-Sammelschiene und die Leistungs-Sammelschiene wirksam Leitungsverluste und verbessern die Systemintegration.

 

 

Hochspannungssteckverbinder gehören zu den Komponenten mit dem höchsten Sicherheitsrisiko in Hochspannungssystemen, sind aber auch eine der unverzichtbarsten. Ihre Hauptfunktion besteht nicht nur darin, die Stromverbindung herzustellen, sondern auch über Sicherheitsmechanismen wie Schutz vor -Fehlstecken, Schutz vor {{4}Lockern und Hochspannungsverriegelung zu verfügen.

 

Im technischen Design werden Hochspannungssteckverbinder typischerweise in Verbindung mit Hochspannungsverriegelungsschaltungen verwendet. Wenn die Verbindung fehlerhaft oder falsch angeschlossen ist, wird das gesamte Hochspannungssystem des Fahrzeugs nicht eingeschaltet.

 

Im tatsächlichen Betrieb müssen Hochspannungssteckverbinder einer strengen Einsteck-/Entfernungsreihenfolge und einem Bestätigungsprozess folgen, um sicherzustellen, dass sich das System in einem sicheren Zustand befindet.

 

 

Vor der Reparatur oder dem Austausch von Hochspannungskomponenten in einem Fahrzeug muss das Hochspannungssystem mithilfe eines standardmäßigen Abschaltverfahrens getrennt werden. Der Hochspannungs-Serviceschalter trennt als obligatorische Sicherheitsvorrichtung die Leistungsbatterie physisch vom Hochspannungskreis, stellt sicher, dass das System in einen spannungsfreien Zustand übergeht und bietet Sicherheit für nachfolgende Vorgänge.

 

 

Das Power-Batteriesystem ist der Energiekern von New-Energy-Fahrzeugen und spielt eine ähnliche Rolle wie der Kraftstofftank in herkömmlichen Benzinfahrzeugen, weist jedoch eine weitaus größere technologische Komplexität und Sicherheitsanforderungen auf.

 

Ein Power-Batteriepack besteht typischerweise aus Batteriemodulen, einem Batterieinformationserfassungssystem, einer Batteriemanagementeinheit (BMU), einer Hochspannungs-Sicherheitsbox und einem strukturellen Gehäuse.

 

Das Batteriegehäuse wird an der Unterseite der Fahrzeugkarosserie installiert und muss eine hohe Festigkeit, Schlagfestigkeit sowie Staub- und Wasserbeständigkeit aufweisen, wobei die Schutzart typischerweise IP67 erreicht.

 

In der internen Batterieverbindungsstruktur werden massive Kupferschienen und elektrische Sammelschienen häufig für Hochstromverbindungen zwischen einzelnen Zellen und Modulen verwendet, um eine gute Leitfähigkeitskonsistenz und thermische Stabilität des Batteriesystems sicherzustellen.

 

 

Das Batteriemanagementsystem ist das zentrale Steuerungssystem für die Sicherheit und das Lebensdauermanagement der Leistungsbatterie. Zu seinen Hauptfunktionen gehören die Überwachung von Spannung, Strom und Temperatur; SOC/SOH-Schätzung; Lade- und Entladekontrolle; Wärmemanagement; und Fehlerdiagnose.

 

Das BMS sammelt Echtzeitdaten von einzelnen Zellen und Modulen, um ein dynamisches Gleichgewicht und einen Sicherheitsschutz des Batteriesystems zu erreichen, und kommuniziert über ein CAN-Netzwerk mit dem Fahrzeugsteuerungssystem.

 

In Hochleistungsanwendungen umfasst das BMS (Batteriemanagementsystem) häufig Hochstromkontakte und Hochstromanschlüsse, um den Anforderungen häufiger Ein-/Ausschaltzyklen und Hochlastbetrieb gerecht zu werden.

 

 

Die Hochspannungs-Sicherheitsbox, die an den positiven und negativen Ausgangsklemmen der Leistungsbatterie installiert ist, ist die erste Verteidigungslinie für das Hochspannungssystem. Zu seinen Kernkomponenten gehören das Hauptschütz, das Vorladeschütz, der Stromsensor und der Vorladewiderstand.

 

Beim Einschalten des Fahrzeugs lädt das Vorladesystem die Hochspannungskondensatoren mithilfe von Strombegrenzungsmethoden auf, um zu verhindern, dass plötzlich auftretende Stoßströme das System beeinträchtigen. Erst wenn das System bestätigt, dass die Sicherheitsbedingungen erfüllt sind, schließt das Hauptschütz und ermöglicht die Stromversorgung mit vollem Strom.

 

 

Das Hochspannungs-Stromverteilungssystem ist für die rationelle Verteilung der Energie der Leistungsbatterie auf verschiedene Hochspannungs-Lasteinheiten verantwortlich und dient als „zentraler Knoten“ des Hochspannungssystems des Fahrzeugs.

 

Innerhalb der Stromverteilungsstruktur werden in der Regel mehrere Hochspannungsverteilungen mithilfe von elektrischen Sammelschienen, elektrischen Sammelschienen oder Sammelschienenkupfern erreicht, um Anforderungen an hohe Zuverlässigkeit und hohe Ströme zu erfüllen.

 

Für dreiphasige Antriebssysteme wird außerdem eine dreiphasige Sammelschienenstruktur eingeführt, um die Raumausnutzung und Systemstabilität zu verbessern.

 

 

Das Motorsteuerungssystem besteht aus einem DC/DC-Wandler und einer Motorsteuerung, die für die Umwandlung von Hochspannung in Niederspannung und die Steuerung des Motorantriebs verantwortlich ist. Das DC/DC-Modul wandelt Hochspannungs-Gleichstrom in eine stabile Niederspannungs-Stromversorgung um, um das Niederspannungssystem des Fahrzeugs zu versorgen.

 

Der Antriebsmotor ist typischerweise ein Permanentmagnet-Synchronmotor und seine Leistung bestimmt direkt die Leistungsabgabe, Beschleunigungsleistung und Energieeffizienz des Fahrzeugs.

 

Zwischen Motor und Steuerung basiert die Hochstrom-Verbindungsstruktur auch auf Sammelschienenverbindern und dem Sammelschienensystem für eine effiziente Verbindung.

 

 

Das Ladesystem für Fahrzeuge mit neuer Energie umfasst vier Formen: DC-Schnellladung, AC-Langsamladung, 12-V-Stromversorgung und regeneratives Bremsen.

 

Sowohl DC- als auch AC-Ladepfade liefern über Hochspannungsverbindungskabel und das Sammelschienensystem sicher externe elektrische Energie an die Leistungsbatterie.

 

Während des Ladevorgangs und der Energierückgewinnung sind stabile und zuverlässige Steuerfunktionen für Power Bar, BusBar und BusBar-Spannung von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der Systemeffizienz und -sicherheit.
 

 

Fahrzeuge mit neuer Energie nutzen elektrische Hochspannungsklimaanlagen. Die Kühlung erfolgt über einen Elektrokompressor, die Heizung erfolgt überwiegend über eine PTC-Elektroheizung.

 

Dieses System wird direkt von der Batterie gespeist und seine Betriebseffizienz und sein Energiemanagement wirken sich direkt auf die Reichweite des Fahrzeugs aus.

 

 

Die zentralen technologischen Merkmale von New-Energy-Fahrzeugen liegen in Hochspannung, Elektrifizierung und Systemintegration. Von der Batterie über die Hochspannungsverteilung bis hin zum Antriebsmotor arbeiten alle Schlüsselkomponenten unter Hochspannungs- und Hochstrombedingungen.

 

In diesem System spielen das Sammelschienensystem und Hochstrom-Verbindungslösungen eine unersetzliche Rolle. Ob maßgeschneiderte Stromschienen von aKupferschieneHersteller oder Hochstromsteckverbinder, die für Hochspannungsszenarien konzipiert sind, wirken sich ihre Zuverlässigkeit direkt auf die Sicherheit und Leistung des Fahrzeugs aus.

 

Daher ist bei der Konstruktion, Herstellung und Wartung von Fahrzeugen mit neuer Energie ein tiefes Verständnis der Struktur des Hochspannungssystems und der Funktionen der Schlüsselkomponenten von grundlegender Bedeutung, um die Produktsicherheit und einen langfristig zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.