Przetwornik DC/DC akumulatora instalacji 48-V

P54.10-4438-04

Powerpack 48-V obejmuje:

 Przetwornik DC/DC

 Akumulator jonowo-litowy 48-V

Przetwornik DC/DC

 System zarządzania akumulatorem 48-V

 Tryb Buck (48 V  12 V) z mocą ok. 3500 W na 15 min

 Tryb Buck (48 V  12 V) z mocą ok. 3000 W

 Tryb Boost (12 V  48 V) z mocą ok. 1000 W

 Ocena statusu zacisku 30c (koncepcja zabezpieczenia w razie zderzenia)

 Masa ok. 2,5 kg

Instalacja elektryczna 48-V jest połączona poprzez przetwornik DC/DC z instalacją 12-V. Przetwornik DC/DC umożliwia wymianę energii między instalacjami o różnych napięciach.

Podczas jazdy przetwornik DC/DC zasila instalację 12-V energią z instalacji 48-V (tryb Buck). W związku z tym przetwornik DC/DC zastępuje tradycyjny alternator 12-V w instalacji 12-V. Tryb ten jest wykorzystywany również przy rozruchu, w celu przekazania energii z instalacji 48-V do instalacji 12-V.

Moduł sterujący przetwornika DC/DC (N83/1) to master w zakresie zarządzania energią w instalacji 48-V. Odczytuje dane akumulatora 48-V i poprzez LIN instalacji 48-V (LIN B22) przekazuje do systemu zarządzania instalacją 48-V lub poprzez system szyn danych do innych modułów sterujących.

W celu odpowiedniego do potrzeb zasilania instalacji 12-V system zarządzania instalacją 48-V ustawia tryb działania i wartości napięcia i natężenia przetwornika DC/DC zgodnie z wymaganiami instalacji 12-V, z uwzględnieniem warunków w instalacji 48-V oraz w pojeździe.

Ogrzewanie i chłodzenie powerpacka 48-V

Wydajność akumulatora 48-V z nacznym stopniu zależy od jego temperatury.

Mimo to akumulator 48-V sprawnie działa w szerokim zakresie temperatury otoczenia, ponieważ powerpack 48-V dysponuje chłodzeniem wodnym z dodatkowym elementem chłodząco-grzewczym.

Podczas jazdy przy niskiej temperaturze otoczenia element ogrzewa akumulator 48-V do temperatury zapewniającej szybkie osiągnięcie wydajności gwarantującej wystarczające zasilanie instalacji 48-V. W tej fazie płyn chłodzący nie przepływa przez obwód powerpacka 48-V, aby rozgrzanie przebiegało szybciej.

Powerpack 48-V jest chłodzony płynem chłodzącym, co wyklucza przegrzanie akumulatora 48-V i przetwornika DC/DC przy wysokiej temperaturze otoczenia. Przepływ jest dostosowywany do temperatury przez funkcję zarządzania temperaturą w pojeździe.

W razie dalszego rozgrzewania się akumulatora 48 następuje stopniowe włączanie chłodzenia Peltiera, co powoduje lepsze odprowadzanie ciepła przez płyn chłodzący.

P54.10-4623-12

Akumulator instalacji 48-V

 Składa się z 12 ogniw jonowo-litowych.

 Pojemność 20 Ah

 Zawartość energetyczna ok. 1 kWh

 Napięcia jednego ogniwa 3,68 V (przy 50 % SOC)

 System zarządzania akumulatorem (BMS)

 Ocena statusu zacisku 30c (koncepcja zabezpieczenia w razie zderzenia)

 Masa: ok. 12,6 kg

Funkcje akumulatora 48-V

 Pobieranie i oddawanie energii

 Monitorowanie i przekazywanie wielkości pomiarowych: napięcie, natężenie i temperatura akumulatora

 Przekazywanie wartości temperatury płynu chłodzącego w obwodzie chłodzenia akumulatora

 Spełnianie założeń bezpieczeństwa akumulatora

 Zasilanie instalacji 12-V i przetwornika DC/DC po rozpoznaniu zderzenia ("zasilanie po wypadku")

 Wyrównywanie ładunku poszczególnych ogniw

Akumulator 48-V jest przeznaczony do użytku w instalacjach 48-V. Zasób energii oprócz zadań związanych z ogólną instalacją elektryczną pojazdu (np.  doładowywanie) zapewnia zasilanie funkcji zespołu napędowego oraz funkcji komfortowych (ogrzewanie i chłodzenie).

Akumulator składa się z systemu zarządzania akumulatorem (BMS), ogniw, płyty chłodzenia oraz różnych elementów konstrukcyjnych i podłączeniowych. Akumulator komunikuje się przez LIN z przetwornikiem DC/DC, który przetwarza sygnały akumulatora lub przekazuje je dalej na użytek innych systemów pojazdu.

Pobieranie i oddawanie energii przez instalację 48-V

W stanie spoczynkowym pojazdu akumulator 48-V jest odłączony od instalacji 48-V.

Otwieranie i zamykanie przełączników zasilania instalacji 48-V następuje w wyniku uruchomienia systemu zarządzania instalacją 48-V, wzgl. poprzez status zapłonu.

W celu zapewnienia trwałości przełączników i wykluczenia nadmiernego obciążenia komponentów 48-V natężenie prądu przy zamykaniu przełączników jest redukowane przez statecznik.

Akumulator 48-V dostarcza instalacji 48-V energię konieczną do uruchamiania silnika spalinowego.

Ponadto duża pojemność umożliwia magazynowanie energii generowanej przez integralny rozrusznik-alternator (ISG) lub napędzany paskiem rozrusznik-alternator (RSG) w fazach rekuperacji. Energia oddawana następnie przez ISG lub RSG wspomaga pracę silnika spalinowego.

W efekcie akumulator 48-V przyczynia się do oszczędzania paliwa i realizacji funkcji komfortowych.

Monitorowanie i przekazywanie wielkości pomiarowych: napięcie, natężenie i temperatura akumulatora

Akumulator 48-V jest wyposażony we własną sensorykę w celu rejestrowania wszystkich wewnętrznych wartości. Mierzone wartości są przetwarzane wewnętrznie. Ponadto są wprowadzane na LIN instalacji 48-V na użytek systemu zarządzania instalacją 48­V oraz funkcji sterujących zespołem napędowym.

Oprócz wartości napięcia poszczególnych ogniw akumulator rejestruje również łączne napięcie pakietu ogniw i wartości napięcia podawanego na zaciski instalacji 48-V oraz przetwornika DC/DC.

Akumulator 48-V mierzy natężenie prądu doprowadzanego i pobieranego z pakietu ogniw. Oprócz napięcia i natężenia prądu w kilku miejscach mierzona jest temperatura ogniw akumulatora.

Przekazywanie wartości temperatury płynu chłodzącego w obwodzie chłodzenia akumulatora

Temperatura płynu chłodzącego jest mierzona w płycie chłodzenia i jej wartość, również przez szynę danych, jest przekazywana funkcji zarządzania temperaturą w pojeździe. Funkcja zarządzania temperaturą steruje chłodzeniem akumulatora oraz przetwornika DC/DC.

W celu chłodzenia akumulatora przy wysokiej temperaturze płynu chłodzącego w korpusie akumulatora 48-V znajduje się element chłodzący i grzewczy. Jego działaniem steruje funkcja zarządzania temperaturą.

Spełnianie założeń bezpieczeństwa akumulatora

Zasady bezpieczeństwa akumulatorów jonowo-litowych są ściśle uregulowane przez normy i przepisy. W akumulatorze 48-V zastosowano wielostopniową koncepcję bezpieczeństwa konstrukcyjnego i funkcyjnego, obejmującą wiele rozwiązań, zaczynając od ogniw, przez BMS, aż po design obudowy.

BMS kontroluje stan akumulatora na podstawie wewnętrznych wielkości pomiarowych. Wykorzystują to zaimplementowane funkcje zabezpieczające, gwarantując w ten sposób bezpieczeństwo użytkowania akumulatora w założonych warunkach pracy. Przyczyniają się do tego również rozwiązania konstrukcyjne zastosowane w akumulatorze 48-V.

Wyrównywanie ładunku poszczególnych ogniw

Akumulator 48-V jest wyposażony w "urządzenie balansujące", umożliwiające wyrównywanie poziomu naładowania poszczególnych ogniw. Jest to konieczne w celu zapewnienia optymalnych parametrów wydajności energetycznej akumulatora 48-V.

"Urządzenie balansujące" zwiększa również trwałość akumulatora, zapobiegając przedwczesnemu zużyciu poszczególnych ogniw.

P54.15-3930-82

Gniazdo bezpieczników instalacji 48-V w komorze silnika

Gniazdo bezpieczników instalacji 48-V w komorze silnika rozdziela prąd przekazywany przez powerpack 48-V na poszczególne odbiorniki.

W przypadku uszkodzenia trzeba wymienić cały komponent. Wymiana poszczególnych bezpieczników, wzgl. otwieranie gniazda bezpieczników instalacji 48-V w komorze silnika jest niedopuszczalne.

W przewodzie prowadzącym od powerpacka 48-V do ISG lub RSG poprzez gniazdo bezpieczników instalacji 48-V w komorze silnika zamontowana jest szyna prądowa. W tym wypadku w gnieździe bezpieczników instalacji 48-V w komorze silnika nie ma bezpiecznika, ponieważ komponenty te są nadzorowane i zabezpieczane przez powerpack 48-V.

Pozostałe złącza komponentu są wyposażone w bezpieczniki. Wymiana tych bezpieczników jest również niedopuszczalna.

W przypadku uszkodzenia trzeba wymienić cały komponent. Naprawy mogą wykonywać wyłącznie przeszkoleni w tym zakresie pracownicy, np.  ASO Mercedes-Benz.

P91.60-4856-04

Pirobezpiecznik (typ 238)

Moduł sterujący Supplemental Restraint System (N2/10) uruchamia pirobezpiecznik w celu wykluczenia ryzyka pożaru po wypadku. Zadziałanie pirobezpiecznika powoduje przerwanie przewodu sterującego (zacisk 30c). Na skutek zaniku napięcia podawanego na komponenty 48-V następuje wyłączenie instalacji 48-V.