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電動汽車改裝/高功率電力

來自華夏公益教科書

請注意,存在危險物質和條件,必須採取適當的預防措施和程式才能避免造成損壞、傷害甚至致命的後果。

牽引組

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組隔離

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主要牽引組的任何部分都不應接地(與底盤電氣連線)。如果任何部分接地,這將是一個單點故障,雖然會造成潛在危險,但本身不會造成損壞。透過“懸浮”牽引組,牽引組的任何部分與車身或框架之間的任何瞬態橋接事件都不會造成火災或火花危險(但可能會在其他位置造成電擊危險)。應定期進行安全測試,以確保這種隔離得到維持。這可以透過測量至少兩個不同潛在組點到車輛底盤的電壓來輕鬆完成。此測量值應為零。

隔離和無變壓器充電器

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單擊以獲取繪圖的鍵、其他繪圖以及警告和免責宣告

用於為低於線路電壓的電池組充電的輕型充電器沒有與交流電源隔離,因為它們沒有變壓器 - 它們透過橋式整流器將交流中性線連線到組的一側,並將交流接地連線到底盤。組與底盤之間的任何導通都會造成潛在的電擊危險,由充電器交流側的接地故障檢測器檢測到,然後觸發並停止充電。除非組正確隔離,否則不可能正確使用此類充電器。由於老化的直流電機由於電刷磨損積累的導電灰塵,可能會出現少量電流洩漏,因此最好在充電期間將組與控制器和電機隔離 - 這是使用雙接觸器和可切換預充電電阻的原因之一,如左側圖表所示。如果這樣的隔離良好的組在嘗試充電時發生接地故障,則可能是由於電池洩漏或電解質洩漏導致與底盤形成導電路徑,這(如果外殼未穿孔)可以透過用碳酸氫鈉溶液(用於酸性電池)或弱醋酸(用於鹼性電池)清潔電池來糾正,然後用水沖洗並乾燥。

工作斷開

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接觸器

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200 安培連續密封接觸器(適用於中等效能應用 - 單擊以獲取部分規格)

接觸器(堅固的繼電器)在電池組與控制器和電機之間建立連線。它們由“執行”電路提供的 12 伏直流電源供電,並在車輛不使用時提供斷開連線。這些接觸器通常由彈簧開啟,並由電磁線圈透過稱為執行電路的線路透過車輛的 12 伏服務電池操作的電磁線圈拉緊關閉。

透過使用電控接觸器,可以在檢測到碰撞時立即斷開連線(此任務透過將點火或執行電路透過慣性開關(下面顯示了一個)來完成)。強烈建議在組的每一側安裝一個斷開裝置,形成一個冗餘電路。兩側斷開連線可以讓電池組在充電期間完全與控制器和電機隔離,從而降低透過電機或控制器在充電器交流線路上發生接地故障的可能性。(帶刷直流電機會在刷子磨損時產生細小的導電灰塵,這可能會導致潮溼條件下出現輕微的接地故障,足以觸發交流 GFCI 裝置。)在預充電電阻始終處於開啟狀態的情況下,可能需要額外的隔離,如前面關於充電器控制的部分所示。

透過移除 12 伏電源,接觸器將開啟。除了緊急情況外,車輛在通電狀態下不應這樣做,因為這會導致電弧並磨損接觸器。接觸器由“執行”電路驅動,由車輛的點火和啟動鑰匙開關位置啟用。其中一個接觸器將被控制器預充電電阻旁路。這個電阻將為控制器的輸入電容器充電,以防止可能將接觸器焊接關閉的有害浪湧電流,從而使其無法作為安全和關閉裝置。為了在充電期間隔離電機,這些電阻應該在一個電路中,該電路在充電期間處於開啟狀態。這可以透過將電阻放在帶有交流線圈的雙刀雙擲 (DPDT) 繼電器的常閉觸點上,交流線圈由充電器交流電源電壓供電來簡單地實現。該繼電器的常開觸點可用於將充電器輸出應用於每個接觸器的電池側,儘管更常見的是透過適當的保險絲將充電器永久連線到電池組。

至少一個接觸器應靠近電池組,以便在檢測到碰撞時對從組到電機和控制器的電纜執行提供有效保護。

注意
如果接觸器位於電池艙上方或內部
那麼接觸器必須是密封的、防爆型別的。
開架式接觸器會產生火花
可能會點燃氫氣。

牽引組保險絲或斷路器

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組還必須靠近組熔斷。首選位置(也是賽車應用的必備位置)是組的電力中心。這也可以透過高質量斷路器來完成,這可能是有利的,因為它還可以執行手動開關操作,以便輕鬆隔離組以進行車輛維護,從而減少對手動斷開裝置的需求。

牽引組開關

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應提供一個物理開關,以防止電流流過系統。對於賽車應用,NEDRA 規定要求該開關必須從車外可觸及。

手動斷開

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轉換應該具有一些手段,可以手動斷開至少一側的電池組,以便在維護系統時確保安全,即使包含斷路器。這可以透過提供一個翼形螺母來連線電池線之一來實現,儘管斷路器、高電流聯結器或開關更好,因為電池連線不夠緊會導致電池的鉛柱過熱並熔化。或者,可以使用扳手開啟電池連線。在電池周圍使用的任何工具都應該有良好的絕緣,並且長度足夠短,以減少意外短路的可能性。

控制器預充電

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電池和接觸器將控制器視為一個大型電容器。為該電容器充電的浪湧電流會導致接觸器閉合時產生電弧,這反過來會導致接觸點凹坑和磨損。在最壞的情況下,這種浪湧電流會導致接觸器在閉合位置焊接。如果與控制器、緩衝器或加速踏板機械的某些故障相結合,這會導致車輛不受控制地加速。透過用電阻器繞過接觸器來避免觸點的焊接,電阻器允許控制器電容在接觸器閉合之前充電到接近電池組電壓。由於控制器在預充電後表現為與高電容並聯的高串聯電阻(因此沒有吸取太多電流),許多安裝永久地用該電阻器繞過接觸器(s)。請注意,這並不像看起來那樣安全,因為即使接觸器開啟,電池組電壓也存在於控制器和乘客座艙內,並且控制器電容器可以短暫提供大量的電流。

或者,預充電可以在鑰匙轉到 Run 位置時應用於點火電壓。透過將電池組電壓表連線到控制器,然後可以觀察到這種預充電,並且在接合啟動開關之前,電壓表上會顯示完整的充電。然而,這需要操作員注意,因此不是最佳解決方案。

更好的配置是使來自該電阻器的預充電電流流過一個啟動序列繼電器。這是一個靈敏的繼電器,當預充電電流降至某個低值時就會開啟。與電池組上的輔助接觸器結合使用,這確保了當系統處於“關閉”狀態時,發動機艙不會出現任何超出接觸器的暴露的電池組電壓。為了防止由於匆忙操作(快速將鑰匙從“關閉”轉到“啟動”)而產生的電弧,必須新增一個額外的檢測電路,以確保在預充電完成之前不會閉合主接觸器。如果使用輔助接觸器,則不需要為預充電繞過它(因為它在主接觸器閉合之前不能承載電流),但必須由點火電路直接閉合,以便預充電電路可以工作。

碰撞檢測

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慣性開關(透過柔軟的紅色蓋子推動復位為閉合)

可以使用運動敏感開關來停用點火,然後可以手動復位以恢復系統的操作。在發生嚴重碰撞、翻車或碰撞的情況下,這將停用執行電路的一部分,從接觸器中移除拉入電壓。這將降低發生高電流短路及其後果的可能性。接觸器開啟也將停用使用電池組電壓的其他電路,例如座艙加熱器和 12 伏轉換器,提供額外的保護。接觸器在負載下斷開電路時的迴圈壽命有限,因此該系統不應在除嚴重情況外的情況下觸發。但是,碰撞檢測開關可以在油門關閉的情況下測試其正常執行,方法是拆卸並直接操作感測器。根據該感測器提供的說明,應將感測器安裝在剛性面板上,最好靠近角落,以避免車輛在顛簸路面上行駛時因車身彎曲而產生虛假觸發。還建議將慣性開關放置在駕駛員車廂內,以便無需下車即可復位。

充電器接地故障檢測和保護

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充電器及其連線的電源插座或充電站必須具有適當的接地故障保護,這一點極其重要。將電源正確連線到電動汽車需要至少三根,有時需要四根線。在北美佈線中,為充電器供電 110 伏需要三根線;一根“火線”(黑色線,電壓約為 110 伏,承載電流)、一根“零線”(白色線,電壓為零伏,但承載供給電流以完成電路)和一根“地線”(綠色線,一端連線到所供電的裝置,另一端連線到電源面板的零線和地線,但只起安全作用)。當供電電流(“火線”)與返回電流(“零線”)在“接地故障斷路器”的容差範圍內不匹配時,就會檢測到“接地故障”。請注意,這並不依賴於故障電流透過地線(綠色)返回 - 這種故障可以透過透過地球返回來產生,提供地線是為了在某些故障條件下立即產生接地故障(或熔斷保險絲或跳閘斷路器),例如火線與車輛車身之間的短路,車輛車身透過橡膠輪胎與地球絕緣。接地故障斷路器旨在當電流流動差異小於可能對人造成危害的電流時,在約 5 毫安處觸發,並設計為非常快速地工作。類似的考慮適用於 220 伏系統。220 伏系統提供兩個相位,透過紅色和黑色線傳送,具有平衡的零線(白色)。接地安全由一根綠色線進行,形成四線制系統。雖然車載充電器通常內建接地故障檢測器,但該檢測器無法響應“上游”故障,例如由提供交流電源的延長線中的裸露電線造成的故障。因此,只能使用接地故障保護插座。如果通常攜帶一條長延長線,則可以在延長線的插頭(雄性)端新增接地故障保護裝置。在此處新增一個開關或可切換電流限制斷路器也是有利的。這樣就可以使用未通電的延長線將連線連線到車輛,然後在交流電源點附近開啟電源。**行動式 GFCI 斷路器必須與接地插座一起使用才能獲得最大的保護。**

充電站接地故障保護

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使用 Avcon 槳葉或大或小感應環的充電站將內建接地故障檢測器。Avcon 裝置透過使用零線和地線之間的電阻器和二極體來檢測電路完成,因此不建議將此類裝置連線到 GFCI 電路,因為它會在充電啟動週期中觸發上游故障檢測器。出於這個原因,此類充電站僅適用於永久安裝。連線充電站到交流電源面板的任何未經 GFCI 保護的佈線必須位於管道或裝甲柔性電纜內。

電池組電壓子系統保險絲

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使用或提供電池組電壓的系統包括

  • 充電器(20 到 30 安培或更多)
  • 12 伏轉換器(20 安培,或多或少)
  • 加熱器(30 安培)
  • 電壓表(電流非常小)

此類系統連線到正負兩側的大型主電源線。與傳統的汽車佈線不同,傳統的汽車佈線只熔斷正極側,出於安全考慮,兩側都必須熔斷。這是必需的,因為電池系統從地線漂浮,一側到機箱的故障會導致另一側的極性相對於機箱發生變化。如果子系統隨後(或潛伏)發生故障,如果沒有熔斷,電線可能會過熱。保險絲應放置在電線尺寸下降的地方,每個裝置和為裝置供電的電線應使用特定的保險絲(以及適當的額定值)。由於電動汽車可能在車輛上物理分佈著保險絲,因此文件應包含保險絲地圖,或者子系統元件位置應位於相應的電路圖上。

電動汽車改裝 索引

  1. 技術
  2. 動力系統
  3. 電池佈置、安全和佈線
  4. 輔助系統和控制
  5. 底盤、懸掛和行駛裝置
  6. 高功率電氣
  7. 控制、互鎖、指示器和警報
  8. 混凝土車輛的改造
  9. 資源
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