Автомашины цахилгаан хэрэгсэл

Болор

• 2024-05-18

Зах зээлийн зарим сөрөг хүчин зүйлийг үл харгалзан цахилгаан тээврийн хэрэгслийн тоо, ялангуяа бүрэн батерейны төрөл ирэх арван жилд мэдэгдэхүйц өсөх төлөвтэй байна. Гэсэн хэдий ч өөрсдийн боломжоо хэрэгжүүлэхийн тулд EV-үүд цахилгааны электроникийн зөв загвартай байх ёстой.

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн (EV) зах зээлийн өсөлтийн хурдыг урьдчилан таамаглахад хэцүү байдаг, учир нь өсөлтийг дэмжсэн болон эсэргүүцэх олон хүчин зүйл нөлөөлдөг. Эерэг хөдөлгөгч хүчин зүйлүүд нь IC хөдөлгүүрийг хязгаарлах, эцэст нь устгах дэлхийн хууль тогтоомж, нийгмийн ухамсар, илүү ногоон байх хэрэгцээ, шинэ технологийн талаарх урам зориг зэрэг орно. Үүний эсрэгээр хүрээний түгшүүр, худалдан авалтын зардал өндөр, цэнэглэх дэд бүтэц дутмаг, үйлчилгээ, засварын чиглэлээр мэргэшсэн мэдлэг хязгаарлагдмал байдаг. Ковид болон одоогийн чипний хомсдол нь хоёр өөр, гэхдээ түр зуурын хүчин зүйл гэж найдаж байна.

Гэсэн хэдий ч Deloitte Insights-ийн ойрын 10 жилийн дэлхийн цахилгаан автомашины зах зээлийн CAGR 29%-д хүрч, 2030 онд 31.1 сая автомашинд хүрэх төлөвтэй байна. Эдгээрийн 25.3 сая буюу 81% нь BEV hybrid буюу IC бүрэлдэхүүн хэсэггүй цэвэр батерейны EV-үүд байх болно.
Үүний дагуу BEV-ээс хамаардаг цахилгаан хэрэгслийн тухай ойлголт нь бидний амьдралд улам бүр нэмэгдэх болно. Тиймээс бид үүнийг судалж байна.

BEV цахилгаан хэрэгсэл нь хэд хэдэн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваагддаг: мотор, инвертер (заримдаа хянагч гэж нэрлэдэг), DC-DC хувиргагч, цэнэглэгч, батерей. Технологи нь EV-ийн электроникийн бусад хэсэгт нөлөөлдөг тул бид мотороос эхэлнэ.

BEV цахилгаан мотор

Цахилгаан мотор нь тогтмол эсвэл хувьсах гүйдэлтэй байж болох ч бодит байдал дээр орчин үеийн ихэнх цахилгаан хөдөлгүүрүүд нь хувьсах гүйдлийн төрөл юм. Эдгээр нь илүү үр ашигтай, бага засвар үйлчилгээ, өндөр найдвартай байдал, хамгийн чухал нь нөхөн сэргээх тоормослох чадварыг санал болгодог. Энэ нь хөдөлгүүр нь тоормослох үед генератор болж, дугуй болон тоормосны талбайн халаалтанд алдагдах кинетик энергийг батарейг цэнэглэх цахилгаан энерги болгон хувиргадаг гэсэн үг юм.

EV AC моторууд нь харьцангуй бага өртөгтэй бөгөөд хүрээлэн буй орчны янз бүрийн нөхцөлд ажиллах боломжтой тул асинхрон мотор (IMs) хэлбэрээр ашиглагддаг. Зүтгүүрийн хэрэглээнд шаардлагатай хамгийн их эргэлтийг асаах үед өгч болно. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь хувьсах гүйдлийн хүчээр ажилладаг тул батерейны тогтмол гүйдлийн гаралтыг тохиромжтой гурван фазын хувьсах гүйдэл болгон хувиргахад инвертер шаардлагатай.

Инвертер

Инвертер нь тогтмол гүйдлийн хувьсах гүйдлийн хувиргалтаас илүү ихийг гүйцэтгэдэг тул заримдаа хянагч гэж нэрлэдэг. Түүний хувьсах гүйдлийн гаралтын хүчийг өргөн хүрээний давтамжтайгаар дамжуулах боломжтой. Хөдөлгүүрийн хурд нь давтамжаас хамаардаг тул үүнийг тээврийн хэрэгслийн хурдыг хянахад ашиглаж болно. Инвертер нь мөн нөхөн төлжих тоормосыг хөнгөвчилдөг. Хурдасгагч дөрөө суллагдсан үед мотор нь генератор болж, гурван фазын синусоид хувьсах гүйдлийн хүчийг үүсгэдэг. Инвертер үүнийг хүлээн авч, батарейгаас өндөр хүчдэлтэй нэг тогтмол гүйдлийн гаралт болгон хувиргадаг тул цэнэглэх боломжтой болно.
Инвертерийн ажиллагааг төхөөрөмжид суулгасан програм хангамжаар удирддаг. Энэ нь моторын эргэлтийн чиглэлийг өөрчлөх чадварыг багтаасан тул тээврийн хэрэгсэл урвуу чиглэлд явах боломжтой.

DC-DC хувиргалтын жинхэнэ ач холбогдол

Батерей нь зөвхөн инвертертэй ажиллахгүй. Түүнчлэн EV нь гэрэлтүүлэг, заагч, мэдээллийн систем гэх мэт 12В-ын ачаалалтай бөгөөд ихэвчлэн эрчим хүчний хэрэгцээ ихэсдэг боловч 48 В-т ажилладаг өндөр чадлын ачаалал улам бүр нэмэгдсээр байгаа бөгөөд жишээ нь утсаар жолоодох, тоормослох шинэ системүүд орно. ICE тээврийн хэрэгсэлд эдгээр хэлхээг нам хүчдэлийн батерейгаар хангадаг бол EV нь зүтгүүрийн зайг үндсэн тэжээлийн эх үүсвэр болгон ашигладаг. Энэ батерей нь ихэвчлэн 400 В эсвэл 800 В хүчдэлтэй байдаг тул тогтмол гүйдлийн хувиргах үе шат шаардлагатай. Ийм түгээлтийн системийн ачаалалд усны шахуурга, хувьсах гүйдлийн компрессор, арын цонхны гэсгээгч, цахилгаан жолоодлого, катализатор, халаалттай жолооны хүрд, суудал, мэдээллийн систем, заагч, гэрэл зэрэг багтана.

Зай

Зай нь цахилгаан гинжин хэлхээний хамгийн сүүлчийн бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд хамгийн том бөгөөд хамгийн хүнд юм. Энэ нь ихэвчлэн хүссэн хүчдэл, хүчин чадалд хүрэхийн тулд цуврал параллель тохиргоонд байрлуулсан олон зуун жижиг бие даасан эсүүд бүхий зайны багцаас бүрддэг. BEV батерей нь ихэвчлэн 400 В эсвэл 800 В байдаг; Жишээлбэл, 400 В-ын нэрлэсэн багц нь Tesla Model 3-ын адил 96 цуврал блоктой байх болно. BEV батерейны хүчин чадал нь ихэвчлэн 30 кВт.ц-аас 100 кВт.ц ба түүнээс дээш байдаг.

Ихэвчлэн лити-ион эсвэл хувилбар байдаг батерейнууд нь өмнө дурдсанчлан I2R алдагдлыг багасгахын тулд эдгээр өндөр хүчдэлд ажилладаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь Li-ion химийн бодистой хамт аюулгүй байдлын олон сорилтыг бий болгодог. Аюулгүй байдлын функц бүхий гал хамгаалагч ба контакторууд нь батерейны эерэг ба сөрөг талуудад зориулагдсан байдаг.

Зайны багцад үүр тус бүрийн хүчдэл, температурыг байнга шалгадаг хяналтын хэлхээний самбарууд, түүнчлэн харилцан холболтын температурыг блоклодог. Тэд мөн эсийн блокуудыг бие биенээсээ хэдхэн милливольт дотор байлгахын тулд тэнцвэржүүлэлтийг хийж, хамгийн их хүчийг багц руу болон гадагш шилжүүлэх боломжийг олгодог. Хэрэв цэгийн температур нэмэгдэж эхэлбэл эвдэрсэн эс илүү ноцтой гэмтэл, бүр гал гарахаас өмнө хяналтын самбар энэ талаар мэдээлж болно.

BMS нь хяналтын самбаруудтай байнга холбоотой байдаг бөгөөд тээврийн хэрэгслийн бусад хэсгүүдтэй харилцах интерфэйсийг ажиллуулдаг – ихэвчлэн автомашины ethernet эсвэл CANbus дээр – инвертер, цэнэглэгч болон бусад системүүдтэй холбогддог. Энэ нь батерейны эрүүл мэнд, цэнэгийн төлөвийг удирдах, хянахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.