При подюпочении с гальванической развязкой использусзся магнитная связь между обмотками специального высокоточного трансформатора, первичная обмотка которого размещена на зарядной станции (зарядной колонке), а вторичная - на электромобиле. При передаче энергии расстояние между частями трансформатора обеспечивается минимальны.м для хоро111ей индуктивной связи обмоток (рис. 10.2).

Первичная

На зарядной станции (колонке)

Выпрямитель, регулятор напряжения

Инвертор

Радиоканал, 915 МГц

На борту автомобиля

Выпрямитель

Аккумулятор

Рис. 10.2. Подключение с гальванической развязкой

В зарядно.м устройстве напряжение сети переменного тока промышленной частоты 50/60 Гц выпря.мляется и фильтруется. Затем постоя1П10е напряжение преобразуется в инверторе в ncpcMeinioe повьпненной частоты. Повышение частоты в инверторе до 25...40 кГц позволяет уменьшить массотабариты трансформатора и расход меди п обмотках. Регулирование энергии производится п инверторе или выпрямителе.

Переменное напряжение повышенной частоты выпрямляется уже на борту электромобиля и подается на аккумуляторную батарею для заряда.

Подключение с гальванической развязкой может быть использовано для различных режи.мов заряда. Напри.мср, элсктро.мобиль Chevrolet S 10 выпускается с бортовым зарядным устройством мощностью 6,6 кВт с индуктивной развязкой и временем заряда 2,5...3 часа от однофазной сети. Для ускорения заряда используется трехфазная сеть, при этом потребляется мощность 150... 160 кВт.

Зарядное устройство обычно контролирует степень заряда аккумуляторной батареи и индицирует время до окончания заряда. Пользователь вставляет термина.,! стационарного зарядного устройства в снепиальпый приемник на борту электромобиля. По окончании заряда терминал автоматически выталкивается из приемника. Систе.ма управляется микропроцессорами с обеих сторон. Служебная связь производится через радиоканал в 915 МГи. Нсзь конструкции, где электромобиль наезжает на шкаф зарядного устройства таким образом, чтобы первичная (стационарная) обмотка и вторичная (на автомобиле) OKasajincb индуктивно связанными. Основным удобством такой системы является отсутствие гальванической связи электромобиля с электрической сетью, это повышает электробезопасность.

Основны.м элементом любого бортового зарядного устройства является управляемый выпрямитель, регулирующий напряжение на аккумуляторной батарее при заряде. В простейшем случае это однофазная тиристорная схема с фазным управлением. Трансфор.матор повышает сетевое напряжение (110 В или 220 В) до требуемого уровня. Как правило, преобразовательная часть зарядного устройства используется также в качестве контроллера д-чя управления тяговы.м электродпигатслем. Кро.ме тиристоров в качестве коммутирующих элементов используются силовые полевые или биполярные транзисторы.

Зарядные ста)1ции обычно хорошо защищены. Микропроцессоры контролируют ток и напряжение заряда. В случае перегрузок по току, замыканий, неисправности заземления и других аварийных ситуапий подача электроэнергии прекращается, пользователь информируется о неисправности.

Общественные зарядные станции являются мощными потребителями электроэнергии. На них для повышения коэффициента монщости применяются специальные корректирующие электронные цепи для компенсации потерь в индуктивных реактивностях преобразовательных каскадов.

10.4.2. Защитные устройства

Аккумуляторы, электрические цени и бортовые потребители электромобиля должны быть защищены. Замыкание в электропроводке электромобиля ведет к разряду аккумуляторной батареи. Во время неисправности энергия аккумуляторной батареи преобразуется в тепло, провода под больши.м током могут расплавиться. За.мыкание в цепи постоянного тока может привести к возникновению электрической дуги и, как следствие, - к пожару. Генерация тепла и дуговой разряд опасны для жизни человека. В большинстве электро.мобилей напряжение тяговой аккумуляторной батареи около 300 В. При таком уровне напряжения возможны электротрав.мы, от которых водитель и пассажиры должны быть защищены даже в сухую погоду.

В электромобилях мета..1лические части корпуса не используются в качестве проводника (массы), вся электропроводка изолирована от корпуса, колесные покрышки (шины) изолируют корпус от дороги. Нарушение изоляции между электрической цепью и корпусом в одной точке не приводит к появлению значительных токов, способных разрядить аккумуляторы. Пробой во второй точке может стать причиной за.мыкания аккумуляторной батареи и опасен для пользователя. Вероятный сценарий появления коротких за.мыканий:

проводящие отложештя из аккумуляторов создают первый контакт с корпусом или иными металлическими частями;

трение проводов о корпус может повредить их изолятщю и будет соз..ан второй контакт, ведущий к коротко.му замыканию

На рис. 10.3 показаны возможные

Второй пробой

\ Корпус

Шина

варианты возникновения замыкании первый пробой па электромобиле.

Очень важно обнаружить первое нарушение изоляции. Для этого ис1Ю-льзуют чувствительные системы из.мерения токов утечки (.менее 0,01 мА), аналогичные те.м, что устанавливаются в современных ванных комнатах и душевых.

Второе нарушение изоляции ведет к короткому замыканию, 1тепь которого должна быть разорвана за несколько миллисекунд для предотвращения разряда аккумулятора. Для это10 применяют электромагнитные и электронные быстродействующие контакторы, предохранители.

Рис. 10.3. Варианты возникновения замыканий

При эксплуатации электромобилей в тяжелых условиях (снег, грязь, длительный подъем) перегружаются и перегреваются аккумуляторы, тяговый электродвигатель, электропроводка. Перегревание сокращает срок службы этих систем. Элсктроприводныс устройства имеют встроенную полупроводниковую систему защиты от перегрузок, но помимо этого для предотвращения выхода из строя дорогостоящего оборудова1Н1я используются дополнительные защитные устройства в виде предохранителей и автоматов.

Поми.мо этого для безопасной эксплуатации электромобилей применяются различные аппаратные hjhi программные блокировки. Например, когда терминал зарядного устройства вставлен в приемник электромобиля, заблокировано вк.лю-чсние тягового двигателя. Во время заряда заблокировано включение системы управления к.ли.магом салона и т. д.

10.5. Электродвигатели и приводные системы электромобиля

Первоначально электро.мобили оснаща.,1ись обычными электродвигателями постоянного или переменного зока. Сегодня па электромобилях используются в основном специальные элсктродпигатсли переменного тока.

К таки.м электродвигателям предъявляются требования высокой эффективности при постоянстве тяговых характеристик, необходимости в периодическом техобслуживании, способности выдерживать перегрузки и загрязнс}1ис.

10.5.1. Двигатели переменного тока

Используются трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Обороты двигателя регулируются с помоп[ью контроллера изменением частоты питаюпгего напряжения. Такая конструкция практически не требует обслуживания.

КПД электродвигателя зависит от числа оборотов ротора. Например, двигатель мощностью 7 кВт имеет КПД 97% при 6000 об/мин и 82% при 1500 об/мин, максимальное число оборотов - 15000 об/мин. Момент на вазу изменяется при коммутации обмоток статора с треугольника на звезду и обратно. При соединении обмоток статора в треугольник двигатель развивает большие обороты, что необходимо при движении по пюссе, при соединении в звезду увеличивается момент на вазу - это нужно при ускорении или во время движения на подъем. Переключение обмоток звезда - треугольник аналогично переключению скоростей в коробке передач. Современный трехфазный двигатель электромобиля GM EV1 развивает мощность 137 л. с. в диапазоне 7000...13000 об/мин, имеет момент на валу 150 н .м в диапазоне 0...7000 об/мин.

10.5.2. Электродвигатели постоянного тока

Наряду с трехфазным асинхронным двигателем на современных электромобилях используются электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, которые и.меют хорошие скоростные и тяговые характеристики. Обороты электродвигателя постояшчого тока пропорциональны напряжению питания, что упрощает управление. КПД электродвигателей постоянного тока ниже, чем у двигателей переменного тока, конструкция их сложнее, они нуждаются в регуляр-