Proč má tolik elektromobilů napětí bateriových zdrojů v rozmezí 350 až 400V?

Moderátor: Josef

opatrny
Příspěvky: 12
Registrován: úte 15. pro 2015 22:42:54
Kontaktovat uživatele:

Proč má tolik elektromobilů napětí bateriových zdrojů v rozmezí 350 až 400V?

Příspěvekod opatrny » stř 04. bře 2020 22:30:27

Proč má tolik elektromobilů napětí bateriových zdrojů v rozmezí 350 až 400V?

Z <https://www.quora.com/Why-do-so-many-electric-cars-have-battery-pack-voltages-in-the-range-of-350-to-400V-I-would-have-thought-a-higher-voltage-would-have-reduced-the-peak-current-yet-Tesla-Nissan-BMW-i3-etc-EVs-have-almost-identical-battery-voltages>
Volně přeloženo z odpovědi:
Yuan Gao , bývalý energetický inženýr,
Všeobecný inženýr se zkušenostmi s: drony, umělou inteligencí, leteckým a satelitním zobrazováním, energetikou, elektrickými a hybridními pohonnými ústrojími a větrnou a sluneční energií.

Z <https://www.quora.com/profile/Yuan-Gao-5>

Jedná se o kompromis mezi jmenovitým napětím polovodičů, počtem sériových bateriových článků, bezpečnostními předpisy, vinutím motoru a točivým momentem.

600V a 1200V jsou běžné jmenovité hodnoty používaného napětí v polovodičovém průmyslu. Použití polovodičových součástek pod 600 V nebo 1200 V výrazně zjednodušuje výrobu a získávání potřebných energetických komponent.

Většina ovladačů (regulátorů) motorů pro elektrické hnací ústrojí je dimenzována na méně než 900 V (mnoho z omezení elektrických specifikací je určeno elektronikou v ovladači motoru, (což je zařízení, které byste při navrhování hnacích ústrojí vybrali jako první).
Obrázek
Počet sériových buněk (článků)
Čím vyšší napětí, tím více sériových článků bude třeba (nebo jinak bych potřeboval měnič DC-DC, který by musel být obousměrný a vysoce výkonný, což by způsobilo značné náklady navíc). Více článků znamená vyšší náklady a složitost - každá buňka potřebuje elektrody, všechny musí být navzájem propojeny a potřebují tepelné monitorování a vyvážení. Zdvojnásobení napětí baterie je proto složitější a nákladnější než zdvojnásobení ampérhodinové kapacity, i když zvýšení energetické kapacity je v obou případech stejné.
Podívejte se na tento obrázek buněčných konektorů z akumulátoru Prius:
(zdroj: Existuje způsob, jak otestovat ECU HV baterie? )

Všimněte si, že každý terminál má malé krimpovací připojení, všechny se pak spojují do svazku probíhajícího podél baterie, jedná se o připojení k monitoringu buňky pro její vyvažování a musí být připojeno ke každé komponentě v řetězci do série. Pro 100 článků v sérii to znamená sto vodičů, běžících do systému správy baterií, který bude mít odpovídající vstup 100 vodičů.
Obrázek
Bezpečnostní předpisy
„Vysoké napětí“ v automobilech je definováno jako 60–1500V DC. Pokud překročíte 1500 V DC, přichází do hry zcela jiná sada požadavků na elektrickou bezpečnost, která vyžaduje další dodržování bezpečnostních předpisů - obvykle včetně zvláštního bezpečnostního vybavení, určitých hodnocení použitých materiálů, vůlí a spousty a spousty bezpečnostní dokumentace a certifikace pro výrobu a testování vozidla; řidičů vozidla; údržby vozidla; a záchranářů, pracující na vozidle v případě nehody. (Nejsem si v současné době vědom, zda je ve vozidlech povoleno nebo legislativně upraveno> 1500 V DC, existuje možnost, že neexistuje žádný existující bezpečnostní rámec)
Níže je velmi malá část jedné z Tesla dokumentace určené pro první respondenty, která ukazuje, které dráty řezat, aby vyřadily vysokonapěťový systém. V tomto případě prochází zadní kolona smyčkou, která zde existuje pouze za účelem umožnění snadného řezu v případě nehody.
(zdroj: First Responders | Tesla )
Obrázek
Tesla je pravděpodobně jednou z lepších společností, které tyto podrobnosti dokumentují, ale jedná se pouze o špičku ledovce, pokud jde o bezpečnostní aspekty, které jsou nezbytné pro jakýkoli elektrický systém, zejména pro ty s vysokým napětím.

Tloušťka izolace vinutí motoru a počet otáček
Jediným největším faktorem ze všech je geometrie cívky v motorech potřebných k vytvoření stejného točivého momentu. Pokud snížíte proud cívky a zvýšíte napětí, geometrii cívky se stanou tři věci:
1. Tloušťka izolátoru se musí zvětšovat, aby nedošlo k poškození izolace. Tato silnější izolace znamená nižší hustotu balení závitů v cívce. Izolace je také horším vodičem tepla, takže silnější izolace znamená horší tepelný výkon motoru.
2. K udržení stejného točivého momentu je zapotřebí více závitů. Kroutící moment je úměrný počtu otáček a proudu. Pokud je současný moment poloviční, musí se počet otáček zdvojnásobit. To také znamená, že vaše ztráty mědi v motoru se zdvojnásobí a vykompenzují zisky, které získáte jinde.
3. I když můžete zmenšit průřez mědi v důsledku nižšího proudu (a vaše průřezová plocha drátu se úměrně zmenší s proudem), na druhé straně se poloměr tloušťky drátu změní o druhou odmocninu. Pokud jste tedy čtyřnásobně zvýšili napětí, počet závitů se zečtyřnásobil, ale poloměr drátu byl pouze poloviční, což vede k vytvoření silnější sady cívek v motoru.

Celkově tedy existuje mnoho nevýhod při zvyšování napětí v bateriovém packu. Zdá se, že většina výrobců automobilů učiní totéž rozhodnutí - udržet napětí pod 600 V, aby používali buď polovodiče o jmenovitém výkonu 600 V, nebo polovodiče o jmenovitém výkonu 1200 V s bezpečnostním faktorem> 2.