Для чего в электромобилях стоит 12-вольтовый аккумулятор?

Для чего в электромобилях стоит 12-вольтовый аккумулятор?

В предыдущей статье мы разобрали, почему в электромобилях так быстро «дохнут» 12V АКБ. Что бы в полной мере раскрыть тему, вначале коротко о том, что такое DC-DC преобразователь.

Прямой перевод Direct Current (DC) — постоянный ток. Это тип электрического тока, который течет в одном направлении. Его дают батареи, аккумуляторы, солнечные панели.

Direct Current to Direct Current — «постоянный ток в постоянный ток».

Казалось бы, парадокс, преобразует постоянный ток в постоянный ток.  Да, если совсем просто, DC-DC выполняет ту же функцию, что и трансформатор для переменного тока.

Основная задача: Взять постоянный ток с одним напряжением на входе и выдать постоянный ток с другим (обычно более низким) напряжением на выходе. Грубо говоря, взять 300V- 800V от тяговой батареи и преобразовать в 12-14V для бортовой сети электромобиля.

Это не трансформатор. Классический трансформатор работает только с переменным током (AC). DC-DC — это сложное электронное устройство на основе полупроводников (транзисторов, диодов, катушек индуктивности и конденсаторов).

Это не инвертор. Инвертор DC-AC делает обратное: преобразует постоянный ток в переменный (например, для питания домашней техники от автомобильного аккумулятора).

Теперь подходим к самому интересному. У нас есть мощная тяговая батарея, есть замечательный DC-DC преобразователь, который понизит нам напряжение до необходимых 12-14V.  Возникает вопрос. А зачем вообще нужен отдельный 12V аккумулятор?   

Ответ кроется в фундаментальных различиях, между источником напряжения и буферным накопителем энергии. Кроме этого существуют еще и требования к безопасности и надежности.

Если коротко: 12V АКБ — это не источник энергии, а критически важный буфер и резерв для управления этой самой высоковольтной системой, которая у вас стоит, как правило, под днищем «электрички». Теперь разберем по пунктам, почему же простого DC-DC преобразователя, «трансформатора» недостаточно.

1. «Трансформатор» (DC-DC) не работает при отключенной высоковольтной батарее

Это основная причина. Для того, чтобы преобразователь начал работать и выдавал 12В, он должен быть подключен к источнику высокого напряжения.

Возникает проблема: Как замкнуть высоковольтную цепь, чтобы подать напряжение на DC-DC? Для того, чтобы включить главные силовые реле (контакторы), соединяющих тяговую батарею с силовой электроникой, требуется... (барабанная дробь)… импульс питания 12В.

Получается замкнутый круг: Нужны 12В, чтобы включить высоковольтную цепь, а чтобы получить 12В, нужна работающая высоковольтная цепь. DC-DC преобразователь не может самозапуститься без внешнего питания, и именно 12V АКБ даёт этот стартовый импульс.

Вот 12V аккумулятор и решает эту проблему: Он является независимым источником энергии для первоначального "пробуждения" бортового компьютера и замыкания высоковольтных контакторов. И только после этого включается DC-DC, который берет на себя питание сети и подзаряд АКБ.

Простая аналогия: Представьте, что для запуска мощной электростанции (тяговая батарея), нужно сначала включить небольшой дизель-генератор (12V АКБ), который и даст энергию на открытие главных заслонок и запуск котлов.

2. Обеспечение питания критически важных систем при аварии

Что будет, если в результате ДТП или неисправности, автоматика разомкнет высоковольтную цепь для безопасности? Тяговая батарея будет отключена, DC-DC преобразователь мгновенно потеряет питание и выключится. Этого допустить нельзя.

В этот момент должны продолжать работать:

• Аварийная световая сигнализация «аварийка».

• Системы пассивной безопасности (могут потребоваться для деблокировки дверей).

• Аварийная связь (eCall).

• Освещение салона.

• Электроусилитель руля (чтобы можно было откатить поврежденный автомобиль).

Вот независимый 12V аккумулятор и обеспечивает работу этих систем при отключенной основной батарее.

3. Фильтрация пиковых нагрузок и стабилизация напряжения

Бортовая сеть 12В — это не статичная нагрузка. В ней происходят скачки потребления:

• Включение мощных потребителей (обогревы стекол, сидений, компрессор кондиционера, фары).

• Работа электроприводов (стеклоподъемники, люк).

• Пиковые токи при включении реле и модулей.

DC-DC преобразователь имеет ограниченную скорость отклика и мощность. 12V АКБ выступает в роли буфера или конденсатора огромной емкости:

Он сглаживает пики, принимая на себя кратковременные нагрузки. Стабилизирует напряжение в сети, предотвращая "просадки", которые могли бы вызвать сбои в работе чувствительной электроники (компьютеров, датчиков). Это, кстати, тоже причины малого срока службы 12V АКБ в электромобилях.

Без АКБ DC-DC преобразователю пришлось бы, быть постоянно рассчитанным на максимально возможный пиковый ток, что сделало бы его больше, дороже и менее эффективным.

4. Энергосбережение и работа в режиме "сна"

Электромобиль никогда не выключается полностью. В режиме "сна" (когда он стоит заблокированный) работают:

• Система охраны и мониторинга.

• Приемники сигналов с ключа или приложения.

• Сетевые модули для обновлений ПО.

• Бортовой компьютер, ожидающий команд.

На текущем этапе развития технологий - это оптимальный баланс между надёжностью, стоимостью и энергоэффективностью. В будущем возможны альтернативы, но пока 12V АКБ остаётся незаменимым элементом архитектуры электромобиля и фактически приносится в жертву вашему комфорту и безопасности. 

Наслаждайтесь всеми преимуществами EVO автомобиля и не забывайте вовремя менять этот незаменимый компонент в вашем авто.

Технический отдел компании РИМБАТ.