Sistema ad alto voltaggio - Funzionamento

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 I connettori a spina elettrici dei cavi ad alto voltaggio nella rete di bordo ad alto voltaggio possono essere separati solo dopo la procedura di interruzione dell'alimentazione eseguita da personale specializzato istruito.

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 Rete di bordo ad alto voltaggio con classe di tensione B (tensione continua 60 V < U  1500 V e tensione alternata 30 V < U  1000 V):
Esclusivamente officine specializzate che dispongono di personale specializzato sono autorizzate ad eseguire riparazioni sulla rete di bordo ad alto voltaggio o eliminare eventuali guasti presenti.

 Tutti i connettori maschi sono eseguiti con protezione anticontatto.
La sede di tutti i connettori maschi viene sorvegliata da un circuito interlock.
Tutti i cavi ad alto voltaggio sono eseguiti in colore arancione.
Tutti i componenti per l'alto voltaggio sono contrassegnati con adesivi di avvertimento gialli.

Presupposto per il funzionamento - Generalità

 Morsetto 30

Rete di bordo ad alto voltaggio - Generalità

La rete di bordo ad alto voltaggio descritta in questa sede in modo dettagliato è composta dai seguenti componenti:

 Compressore del fluido refrigerante elettrico (A9/6)

 Motore-alternatore (A79/1)

 Centralina di comando generatore elettrico (A79/3)

 Batterie ad alto voltaggio (G1/18, G1/27, G1/28)

 Centralina di comando riscaldatore PTC ad alto voltaggio (N33/7)

 Centralina di comando riscaldamento della batteria (N33/8)

 Centralina di comando convertitore CC/CC (N83/3)

 Caricabatteria a corrente alternata per batteria ad alto voltaggio (N83/11)

 Modulo distributore alto voltaggio 1 (N116/5)

 Modulo distributore alto voltaggio 2 (N116/10)

 Presa di corrente alimentazione 230 V (X58/23)

 Centralina di comando sistema di gestione batteria (N82/2)

La centralina di comando sistema di gestione della batteria provvede alla sorveglianza completa delle batterie ad alto voltaggio per quanto riguarda temperatura, tensione e correnti. Essa definisce i limiti di sicurezza per questi valori e trasmette i valori e i limiti di sicurezza attraverso il CAN del sistema a trazione ibrida (CAN L) alla centralina di comando catena cinematica (N127).

Le batterie ad alto voltaggio fungono da accumulatore di energia e sono collegate tramite il modulo distributore alto voltaggio 2 (N116/10) e il modulo distributore alto voltaggio 1 (N116/5).

Alcuni utilizzatori della rete di bordo ad alto voltaggio (ad es. compressore del fluido refrigerante elettrico (A9/6)) sono protetti tramite fusibili nel modulo fusibili e relè vano motore (K40/10) e collegati elettricamente tramite collegamenti a vite o connettori a spina elettrici con i moduli distributore alto voltaggio.

La rete di bordo ad alto voltaggio viene alimentata con energia dalle batterie ad alto voltaggio e, nella fase di rilascio (recupero di energia), attraverso un invertitore dal generatore elettrico. La carica delle batterie ad alto voltaggio avviene nella fase di rilascio tramite il recupero di energia oppure, in modo stazionario, tramite il collegamento ad una sorgente di corrente esterna attraverso il caricabatteria a corrente alternata per batteria ad alto voltaggio. Se le batterie ad alto voltaggio sono quasi completamente scariche, il sistema di trazione si disinserisce. Le batterie ad alto voltaggio vengono così protette dallo scaricamento completo.

La centralina di comando catena cinematica funge da interfaccia (gateway) tra i sistemi bus CAN dell'assetto (CAN E), CAN del sistema a trazione ibrida (CAN L) e CAN della trazione elettrica (CAN ED).

Svolgimento della funzione rete di bordo ad alto voltaggio

I seguenti compiti della rete di bordo ad alto voltaggio vengono illustrati in modo dettagliato:

 Caricamento per via fissa

 Circuito interlock

 Inserimento e disinserimento della rete di bordo ad alto voltaggio

 Raffreddamento rete di bordo ad alto voltaggio

 Riscaldamento batterie ad alto voltaggio

Caricamento per via fissa

L'energia elettrica del veicolo elettrico viene messa a disposizione dalle batterie ad alto voltaggio le quali vanno in precedenza caricate in modo stazionario.

 Ulteriori informazioni in merito sono contenute nella descrizione del funzionamento separata "Carica stazionaria - Funzionamento".

Circuito interlock

Il circuito interlock serve come dispositivo di protezione delle persone dal contatto accidentale con i componenti ad alto voltaggio. L'interlock è un contatto di emergenza che in caso di apertura di un collegamento ad alto voltaggio si apre prima dei collegamenti ad alto voltaggio. In questo modo si ottiene una scarica tempestiva del circuito intermedio ad alto voltaggio da parte delle centraline di comando dei componenti ad alto voltaggio.

Il circuito interlock serve per riconoscere tubazioni o punti di accesso aperti sulla rete di bordo ad alto voltaggio. Un segnale interlock a 12 V/88 Hz viene a tal fine fatto passare a loop attraverso tutti i componenti smontabili o apribili della rete di bordo ad alto voltaggio. A tal fine in ogni collegamento a spina ad alto voltaggio smontabile è integrato un ponticello elettrico che interrompe il circuito interlock in caso di smontaggio del collegamento a spina ad alto voltaggio. Staccando un collegamento a spina delle centraline, attraverso i contatti interlock di uscita ed ingresso viene interrotto il circuito interlock.

A determinate condizioni preliminari, l'interruzione del circuito interlock determina l'apertura dei contattori nelle batterie ad alto voltaggio e l'arresto dell'intera rete di bordo ad alto voltaggio. La centralina di comando sistema di gestione della batteria (N82/2) e il caricabatteria a corrente alternata per batteria ad alto voltaggio (N83/11) dispongono rispettivamente di un circuito di valutazione proprio per il segnale interlock. Gli stati di errore possono essere rilevati valutando i segnali interlock (interruzione, cortocircuito) nei componenti attivi (ad es. sorgenti ad alto voltaggio). In questo contesto i rispettivi stati di errore vengono segnalati attraverso il CAN del sistema a trazione ibrida (CAN L) alla centralina di comando catena cinematica. Qui si trovano il comando e la valutazione centrali del circuito interlock.

Inserimento e disinserimento della rete di bordo ad alto voltaggio

A seconda della situazione di esercizio, ad es. caricamento, manutenzione o incidente, la rete di bordo ad alto voltaggio può o deve essere inserita o disinserita.

 Ulteriori informazioni in merito sono contenute nella descrizione del funzionamento separata "Gestione dell'energia sistema ad alto voltaggio - Funzionamento".

Raffreddamento rete di bordo ad alto voltaggio

La temperatura di esercizio delle batterie ad alto voltaggio e del generatore elettrico deve essere compresa in un determinato intervallo, per assicurare che la capacità di carica, il numero dei cicli di carica e la durata delle batterie ad alto voltaggio e/o il funzionamento dei componenti ad alto voltaggio vengano ottimizzati e protetti. La batteria ad alto voltaggio e il generatore elettrico fanno pertanto parte dei circuiti del liquido di raffreddamento a bassa temperatura.

Il circuito a bassa temperatura 1 protegge i componenti ad alto voltaggio e il generatore elettrico da danni da surriscaldamento. La regolazione della temperatura delle batterie ad alto voltaggio avviene tramite il circuito a bassa temperatura 2.

 Ulteriori informazioni in merito sono contenute nella descrizione del funzionamento separata "Raffreddamento sistema ad alto voltaggio - Funzionamento".

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Riscaldamento batterie ad alto voltaggio

Poiché il rendimento delle batterie ad alto voltaggio dipende dalla temperatura, esso si riduce notevolmente quando la temperatura si abbassa. A temperature molto basse gli elettroliti delle batterie ad alto voltaggio possono inoltre solidificarsi formando un "gel". Per questo motivo durante l'esercizio di marcia e all'occorrenza per la ricarica, a temperature della batteria inferiori a circa ­15 °C, il blocco batterie viene riscaldato automaticamente ad una migliore temperatura di esercizio e di ricarica. Al raggiungimento di ­15 °C circa, questa assistenza viene terminata automaticamente.

La gestione termica dopo l'avvio del sistema controlla automaticamente le temperature nell'abitacolo nonché quelle dei componenti elettronici e delle batterie. Con i valori di temperatura rilevati e il particolare funzionamento di questo sistema è possibile ricorrere per il riscaldamento dell'acqua ad una "funzione pompa calore".

Il riscaldamento delle batterie ad alto voltaggio avviene tramite la centralina di comando riscaldamento della batteria (N33/8) integrata nel circuito del liquido di raffreddamento e assicura che la temperatura interna delle batterie ad alto voltaggio non scenda sotto ­15 °C.

La centralina di comando riscaldamento della batteria è un riscaldatore supplementare PTC ad alto voltaggio e viene attivata dalla centralina di comando catena cinematica. Mediante l'alimentazione con corrente elettrica degli elementi termici essi vengono riscaldati. Il liquido di raffreddamento che fluisce attraverso la centralina di comando riscaldamento della batteria assorbe il calore degli elementi termici e viene di conseguenza riscaldato.

La circolazione del liquido di raffreddamento riscaldato avviene tramite la pompa del liquido di raffreddamento circuito a bassa temperatura 2 (M75/17). Il calore generato viene ceduto attraverso il circuito del liquido di raffreddamento a bassa temperatura 2 alla batteria ad alto voltaggio. Al raggiungimento della temperatura di esercizio delle batterie ad alto voltaggio (da 20 a 35 °C circa), gli elementi termici della centralina di comando riscaldamento della batteria non vengono più alimentati con corrente elettrica.