电动汽车改装/高功率电力
请注意,存在危险物质和条件,必须采取适当的预防措施和程序才能避免造成损坏、伤害甚至致命的后果。
主要牵引组的任何部分都不应接地(与底盘电气连接)。如果任何部分接地,这将是一个单点故障,虽然会造成潜在危险,但本身不会造成损坏。通过“悬浮”牵引组,牵引组的任何部分与车身或框架之间的任何瞬态桥接事件都不会造成火灾或火花危险(但可能会在其他位置造成电击危险)。应定期进行安全测试,以确保这种隔离得到维持。这可以通过测量至少两个不同潜在组点到车辆底盘的电压来轻松完成。此测量值应为零。
用于为低于线路电压的电池组充电的轻型充电器没有与交流电源隔离,因为它们没有变压器 - 它们通过桥式整流器将交流中性线连接到组的一侧,并将交流接地连接到底盘。组与底盘之间的任何导通都会造成潜在的电击危险,由充电器交流侧的接地故障检测器检测到,然后触发并停止充电。除非组正确隔离,否则不可能正确使用此类充电器。由于老化的直流电机由于电刷磨损积累的导电灰尘,可能会出现少量电流泄漏,因此最好在充电期间将组与控制器和电机隔离 - 这是使用双接触器和可切换预充电电阻的原因之一,如左侧图表所示。如果这样的隔离良好的组在尝试充电时发生接地故障,则可能是由于电池泄漏或电解质泄漏导致与底盘形成导电路径,这(如果外壳未穿孔)可以通过用碳酸氢钠溶液(用于酸性电池)或弱醋酸(用于碱性电池)清洁电池来纠正,然后用水冲洗并干燥。
接触器(坚固的继电器)在电池组与控制器和电机之间建立连接。它们由“运行”电路提供的 12 伏直流电源供电,并在车辆不使用时提供断开连接。这些接触器通常由弹簧打开,并由电磁线圈通过称为运行电路的线路通过车辆的 12 伏服务电池操作的电磁线圈拉紧关闭。
通过使用电控接触器,可以在检测到碰撞时立即断开连接(此任务通过将点火或运行电路通过惯性开关(下面显示了一个)来完成)。强烈建议在组的每一侧安装一个断开装置,形成一个冗余电路。两侧断开连接可以让电池组在充电期间完全与控制器和电机隔离,从而降低通过电机或控制器在充电器交流线路上发生接地故障的可能性。(带刷直流电机会在刷子磨损时产生细小的导电灰尘,这可能会导致潮湿条件下出现轻微的接地故障,足以触发交流 GFCI 设备。)在预充电电阻始终处于开启状态的情况下,可能需要额外的隔离,如前面关于充电器控制的部分所示。
通过移除 12 伏电源,接触器将打开。除了紧急情况外,车辆在通电状态下不应这样做,因为这会导致电弧并磨损接触器。接触器由“运行”电路驱动,由车辆的点火和启动钥匙开关位置激活。其中一个接触器将被控制器预充电电阻旁路。这个电阻将为控制器的输入电容器充电,以防止可能将接触器焊接关闭的有害浪涌电流,从而使其无法作为安全和关闭设备。为了在充电期间隔离电机,这些电阻应该在一个电路中,该电路在充电期间处于打开状态。这可以通过将电阻放在带有交流线圈的双刀双掷 (DPDT) 继电器的常闭触点上,交流线圈由充电器交流电源电压供电来简单地实现。该继电器的常开触点可用于将充电器输出应用于每个接触器的电池侧,尽管更常见的是通过适当的保险丝将充电器永久连接到电池组。
至少一个接触器应靠近电池组,以便在检测到碰撞时对从组到电机和控制器的电缆运行提供有效保护。
如果接触器位于电池舱上方或内部
那么接触器必须是密封的、防爆类型的。
开架式接触器会产生火花
可能会点燃氢气。
组还必须靠近组熔断。首选位置(也是赛车应用的必备位置)是组的电力中心。这也可以通过高质量断路器来完成,这可能是有利的,因为它还可以执行手动开关操作,以便轻松隔离组以进行车辆维护,从而减少对手动断开装置的需求。
应提供一个物理开关,以防止电流流过系统。对于赛车应用,NEDRA 规定要求该开关必须从车外可触及。
转换应该具有一些手段,可以手动断开至少一侧的电池组,以便在维护系统时确保安全,即使包含断路器。这可以通过提供一个翼形螺母来连接电池线之一来实现,尽管断路器、高电流连接器或开关更好,因为电池连接不够紧会导致电池的铅柱过热并熔化。或者,可以使用扳手打开电池连接。在电池周围使用的任何工具都应该有良好的绝缘,并且长度足够短,以减少意外短路的可能性。
电池和接触器将控制器视为一个大型电容器。为该电容器充电的浪涌电流会导致接触器闭合时产生电弧,这反过来会导致接触点凹坑和磨损。在最坏的情况下,这种浪涌电流会导致接触器在闭合位置焊接。如果与控制器、缓冲器或加速踏板机械的某些故障相结合,这会导致车辆不受控制地加速。通过用电阻器绕过接触器来避免触点的焊接,电阻器允许控制器电容在接触器闭合之前充电到接近电池组电压。由于控制器在预充电后表现为与高电容并联的高串联电阻(因此没有吸取太多电流),许多安装永久地用该电阻器绕过接触器(s)。请注意,这并不像看起来那样安全,因为即使接触器打开,电池组电压也存在于控制器和乘客座舱内,并且控制器电容器可以短暂提供大量的电流。
或者,预充电可以在钥匙转到 Run 位置时应用于点火电压。通过将电池组电压表连接到控制器,然后可以观察到这种预充电,并且在接合启动开关之前,电压表上会显示完整的充电。然而,这需要操作员注意,因此不是最佳解决方案。
更好的配置是使来自该电阻器的预充电电流流过一个启动序列继电器。这是一个灵敏的继电器,当预充电电流降至某个低值时就会打开。与电池组上的辅助接触器结合使用,这确保了当系统处于“关闭”状态时,发动机舱不会出现任何超出接触器的暴露的电池组电压。为了防止由于匆忙操作(快速将钥匙从“关闭”转到“启动”)而产生的电弧,必须添加一个额外的检测电路,以确保在预充电完成之前不会闭合主接触器。如果使用辅助接触器,则不需要为预充电绕过它(因为它在主接触器闭合之前不能承载电流),但必须由点火电路直接闭合,以便预充电电路可以工作。
可以使用运动敏感开关来禁用点火,然后可以手动复位以恢复系统的操作。在发生严重碰撞、翻车或碰撞的情况下,这将禁用运行电路的一部分,从接触器中移除拉入电压。这将降低发生高电流短路及其后果的可能性。接触器打开也将禁用使用电池组电压的其他电路,例如座舱加热器和 12 伏转换器,提供额外的保护。接触器在负载下断开电路时的循环寿命有限,因此该系统不应在除严重情况外的情况下触发。但是,碰撞检测开关可以在油门关闭的情况下测试其正常运行,方法是拆卸并直接操作传感器。根据该传感器提供的说明,应将传感器安装在刚性面板上,最好靠近角落,以避免车辆在颠簸路面上行驶时因车身弯曲而产生虚假触发。还建议将惯性开关放置在驾驶员车厢内,以便无需下车即可复位。
充电器及其连接的电源插座或充电站必须具有适当的接地故障保护,这一点极其重要。将电源正确连接到电动汽车需要至少三根,有时需要四根线。在北美布线中,为充电器供电 110 伏需要三根线;一根“火线”(黑色线,电压约为 110 伏,承载电流)、一根“零线”(白色线,电压为零伏,但承载供给电流以完成电路)和一根“地线”(绿色线,一端连接到所供电的设备,另一端连接到电源面板的零线和地线,但只起安全作用)。当供电电流(“火线”)与返回电流(“零线”)在“接地故障断路器”的容差范围内不匹配时,就会检测到“接地故障”。请注意,这并不依赖于故障电流通过地线(绿色)返回 - 这种故障可以通过通过地球返回来产生,提供地线是为了在某些故障条件下立即产生接地故障(或熔断保险丝或跳闸断路器),例如火线与车辆车身之间的短路,车辆车身通过橡胶轮胎与地球绝缘。接地故障断路器旨在当电流流动差异小于可能对人造成危害的电流时,在约 5 毫安处触发,并设计为非常快速地工作。类似的考虑适用于 220 伏系统。220 伏系统提供两个相位,通过红色和黑色线发送,具有平衡的零线(白色)。接地安全由一根绿色线进行,形成四线制系统。虽然车载充电器通常内置接地故障检测器,但该检测器无法响应“上游”故障,例如由提供交流电源的延长线中的裸露电线造成的故障。因此,只能使用接地故障保护插座。如果通常携带一条长延长线,则可以在延长线的插头(雄性)端添加接地故障保护装置。在此处添加一个开关或可切换电流限制断路器也是有利的。这样就可以使用未通电的延长线将连接连接到车辆,然后在交流电源点附近打开电源。**便携式 GFCI 断路器必须与接地插座一起使用才能获得最大的保护。**
使用 Avcon 桨叶或大或小感应环的充电站将内置接地故障检测器。Avcon 装置通过使用零线和地线之间的电阻器和二极管来检测电路完成,因此不建议将此类装置连接到 GFCI 电路,因为它会在充电启动周期中触发上游故障检测器。出于这个原因,此类充电站仅适用于永久安装。连接充电站到交流电源面板的任何未经 GFCI 保护的布线必须位于管道或装甲柔性电缆内。
使用或提供电池组电压的系统包括
- 充电器(20 到 30 安培或更多)
- 12 伏转换器(20 安培,或多或少)
- 加热器(30 安培)
- 电压表(电流非常小)
此类系统连接到正负两侧的大型主电源线。与传统的汽车布线不同,传统的汽车布线只熔断正极侧,出于安全考虑,两侧都必须熔断。这是必需的,因为电池系统从地线漂浮,一侧到机箱的故障会导致另一侧的极性相对于机箱发生变化。如果子系统随后(或潜伏)发生故障,如果没有熔断,电线可能会过热。保险丝应放置在电线尺寸下降的地方,每个设备和为设备供电的电线应使用特定的保险丝(以及适当的额定值)。由于电动汽车可能在车辆上物理分布着保险丝,因此文档应包含保险丝地图,或者子系统组件位置应位于相应的电路图上。
电动汽车改装 索引