Подключают и отключают тяговую батарею от высоковольтной цепи. В реальном автомобиле ими управляет система контроля батареи.
Высоковольтные контакторы: устройство и принцип работы
Высоковольтные контакторы — часть системы «Электрическая тяга». В электромобиле или гибриде создаёт движение электричеством
Высоковольтные контакторы в модели «Электропривод: батарея, инвертор, мотор»
Два главных контактора (плюс и минус) и контактор предзаряда с резистором. При включении сначала через резистор заряжается конденсатор инвертора, потом замыкается главный.
Признаки неисправности
Машина не переходит в «готовность», щелчки под полом без запуска, ошибка изоляции или предзаряда.
Неисправности, связанные с деталью
Ошибка изоляции. Признаки: машина не переходит в режим «готов», на панели предупреждение о высоковольтной системе. Иногда проблема появляется после мойки или езды по лужам. Что происходит внутри: влага попала в разъём высоковольтного кабеля: сопротивление между проводами и кузовом упало ниже допустимого (порядка сотен ом на вольт рабочего напряжения; порог задаёт изготовитель). Блок батареи не замыкает контакторы ради безопасности. Что проверить: только в сервисе с допуском к высокому напряжению: ошибки блока батареи, измерение сопротивления изоляции мегаомметром по участкам, осмотр разъёмов и уплотнений.
Оборван резистор предзаряда. Признаки: при включении слышен щелчок под полом, затем машина сообщает об ошибке и не готова к движению. Что происходит внутри: конденсатор инвертора должен зарядиться через резистор до 95 % напряжения батареи за доли секунды. Резистор оборван, напряжение не растёт, и главный контактор не замыкается — иначе его бы сварил бросок тока. Что проверить: В сервисе: ошибка предзаряда, напряжение на входе инвертора при включении, сопротивление резистора и катушки контактора.
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.