Тяговая батарея — часть системы «Электрическая тяга». В электромобиле или гибриде создаёт движение электричеством
Тяговая батарея в модели «Электропривод: батарея, инвертор, мотор»
12 модулей по 8 призматических ячеек, все 96 соединены последовательно медными шинами: около 355 В, 75 кВт·ч. Модули стоят в поддоне с поперечинами на алюминиевой плите с каналами жидкостного охлаждения. Плата системы контроля ячеек (BMS) следит за напряжением и температурой, сервисный разъём на крышке разрывает цепь посередине батареи.
Признаки неисправности
Запас хода заметно меньше, мощность ограничена в холод, быстрая зарядка медленнее обычного, ошибки системы контроля ячеек.
Неисправности, связанные с деталью
Слабый модуль батареи. Признаки: запас хода стал на 15–25 % меньше, при низком заряде машина ограничивает мощность, быстрая зарядка медленнее. Что происходит внутри: В одном модуле ячейки потеряли ёмкость и имеют большее сопротивление. Под нагрузкой их напряжение проседает первым, и система контроля ограничивает ток, чтобы не переразрядить слабые ячейки. Что проверить: напряжения ячеек по диагностике: разброс больше 30–50 мВ под нагрузкой — признак слабого модуля. Модули меняют и балансируют.
Как едет электромобиль
Батарея — бак. Энергия хранится в ячейках. Напряжение около 355 В зависит от заряда: 330 В почти пустая, 400 В полная.
Инвертор — педаль газа. Он управляет током в обмотках мотора: больше ток — больше момент. Он же при торможении возвращает энергию в батарею.
Мотор — без коробки передач. Полный момент с нуля и до 4300 об/мин, дальше — постоянная мощность до 16 000 об/мин. Одного редуктора 9,0 хватает на все скорости.
Два способа зарядки. От сети через бортовое зарядное (до 11 кВт, ночь) или постоянным током прямо в батарею (до 150 кВт, полчаса до 80 %).
Упрощения модели
Скорость машины считается: момент мотора через редуктор минус сопротивление качению и воздуха (машина 2050 кг); в режиме «Тормозим мотором» она падает до остановки, на зарядке машина стоит. Ползунком можно сразу задать скорость.
Каждая нарисованная ячейка заменяет группу параллельных ячеек: в модуле 8 таких групп последовательно. Провода низкого напряжения, датчики температуры ячеек и крышка блока контакторов не показаны. Контакторы схематичны: подвижный мостик вынесен наверх, чтобы было видно, замкнут ли контактор; шины в блоке проложены условно.
Ротор и шестерни на экране крутятся медленно (обороты уменьшены для глаза), но точно в отношении зубьев: шестерня мотора к колесу 54/20, промежуточная шестерня к колесу дифференциала 60/18, всего 9,0. Машина едет прямо, поэтому дифференциал вращается целиком, сателлиты внутри не проворачиваются. Стояночная блокировка редуктора, сальники и масло не показаны.
Оранжевые кабели и шланги охлаждения нарисованы толще настоящих, чтобы их было видно на общем виде. Радиатор контура привода не показан: шланги идут к штуцерам у задней стенки батареи.
Напряжения модулей при неисправности «Слабый модуль» считаются из тока: у ячеек слабого модуля сопротивление вчетверо больше и напряжение покоя на 40 мВ ниже — условные значения. Утечка изоляции показана в одном разъёме; на деле место ищут измерением по участкам.
Напряжение и сопротивление батареи, кривая быстрой зарядки и КПД — типичные значения. Заряд и температура батареи меняются в 30 раз быстрее, чем в жизни, чтобы это было видно; батарею греют потери в её сопротивлении, а жидкостное охлаждение держит на полной мощности около 45 °C.
Торможение мотором ограничено примерно 0,2 g и не зависит от заряда и температуры; в настоящей машине при полной или холодной батарее рекуперация слабее, и больше работают колодки.
Работы с высоким напряжением выполняют только обученные специалисты: оранжевые кабели и разъёмы нельзя трогать самостоятельно.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.