Нова енергийна технология за съединители за високо напрежение

През последните години, световноизвестни компании за конектори преместиха производствените си бази в Китай. Китай се превърна в най-голямата база за производство на конектори в света. След години натрупване на технологии, конекторите на моята страна отговарят на техническото ниво, изисквано за конектори за високо напрежение за нови енергийни превозни средства по отношение на дизайнерски възможности и автоматизирани производствени възможности. При предпоставката, че производителите надолу по веригата са локализирани и имат достатъчно технически възможности, местните производители са заели най-високата точка в конекторите за високо напрежение за нови енергийни превозни средства, като Sichuan Yonggui, AVIC Оптоелектроника, Basba и други известни компании.

Хармонизираната система се състои от конектори Rosenberger HV за токови натоварвания до 50 А и 450 A за кабелни диаметри от 2 х 4 mm² до 120 mm², както и разпределителни модули за специфични за клиента монтажи. Едно поколение 48V конектори ще бъде налично при поискване.

Конекторната система HVR300 в момента е във фаза на разработка и се предлага при поискване. Той има максимален капацитет на ток от 320A, комбиниран с минимални изисквания за пространство. Продуктовото портфолио включва 2-полюсен ъглов съединител за екранирани кабели и напречно сечение на кабела от 70 mm² заедно със съответния хедър. Напречно сечение на 50 mm² се предлага при поискване. Лостовият заключващ механизъм се закрепва с допълнителен плъзгач (CPA – Осигуряване на позицията на конектора) за предотвратяване на случайно разчистване.

Конекторите HVR420 имат най-висок капацитет на ток при 420A дори в 95 mm² вариант. С най-голямото сечение на кабела от 120 mm², могат да се постигнат интензитети на тока до 450A при температура от 85°C. Допълнителният плъзгащ се заключващ механизъм предотвратява случайното прекъсване на връзката в приложения като презареждане на батерии на електрически превозни средства с до 450 kWh.

Ново енергийно електрическо превозно средство EV 110-750V 2300A Ток с високо напрежение Hv Водоустойчива линия Съхранение на енергия 6 мм силиконов кабел 2-5 Щифт щепсел конектор

Китай New Energy Electric Vehicle Wire Harness Factory Високоволтов захранващ кабел Батериен кабел AC1000V DC1500V Високоволтов EV кабел Производство

Конектор за високо напрежение и проводник за високо напрежение за превозни средства с нова енергия

1-Технически анализ на съединители за високо напрежение:
1.1 Приложение на съединители за високо напрежение в системите на автомобила
В сравнение с традиционните съединители за високо напрежение и висок ток, условията за използване на конекторите за нови енергийни превозни средства са по-сложни и променливи, изискващи по-висока надеждност на конектора;
В сравнение с традиционните автомобилни конектори за ниско напрежение, поради повишаване на нивото на напрежение (в момента основното напрежение е по-високо от 300V DC), рискът от нараняване на човешкото тяло от токов удар се е увеличил, и изискванията за безопасност на съединителите са по-високи. Следователно, изискванията за изолация и защита на продукта са по-високи от тези на традиционните щепсели за ниско напрежение.
Основната функция на конекторите за нови енергийни превозни средства е да осигурят системата за свързване на високо напрежение на цялото превозно средство. това е, изграждане на мост, където вътрешната верига е блокирана или изолирана, за да позволи протичането на ток.
Съставът на конекторите за нови енергийни превозни средства обикновено може да бъде разделен на три части: спомагателни структури като черупки и уплътнения, изолационни части, и проводими контактни двойки. Чрез вмъкване и взаимно сътрудничество между обвивката на щепсела и обвивката на гнездото, могат да се постигнат функциите на свързване и проводимост.
Съединителите за високо напрежение се използват главно във вериги за високо напрежение и висок ток на нови енергийни превозни средства, и работят едновременно с проводими кабели за транспортиране на енергията на акумулаторния пакет до различни компоненти в системата на превозното средство чрез различни електрически вериги. Като батерийни пакети, моторни контролери, DCDC конвертори, зарядни устройства и други захранващи устройства за тялото.
Фигура: Схема на разположение на съединители за високо напрежение, използвани в системите на превозните средства.

1.2 Анализ на ключови елементи в дизайна на конектори за високо напрежение
1.2.1 Стойности на кривата на повишаване на температурата и намаляване на мощността
Повишаването на температурата е един от най-важните критични елементи при проектирането на съединителя. Ненормалното повишаване на температурата ще доведе до аблатиране на конектора поради прекомерно повишаване на температурата.
Повишаването на температурата на конектора се влияе от следните фактори:
1. Контактно съпротивление: използвани за проводимо свързване, съпротивление между два контактни носителя. Като контактно съпротивление от дупка до щифт, устойчивост на кримпване между опашката на дупката и проводника, и контактно съпротивление между медни пластини с резбова връзка.
2. Отопление на материалната среда: Когато конекторът е в среда с висока температура за дълго време, материалите, използвани в конектора, са инженерни пластмаси, метал, гума, и т.н. В частност, Инженерните пластмаси изискват максимална работна температура от 140°C. Въпреки това, когато температурата на околната среда на продукта е твърде висока, конекторът генерира топлина поради собственото си контактно вътрешно съпротивление и достига термично равновесие. В допълнение, температурата на околната среда е по-висока от максимално допустимата работна температура на материала. По това време, ако конекторът е в тази среда за дълго време и частта с вътрешната дупка на конектора се нагрява и вътрешната температура не може да се разреди, вътрешната температура ще продължи да се повишава и конекторът ще генерира много топлина. Това може да доведе до отстраняване на съединителя и изгаряне на автомобила, което е много сериозен проблем. Както гумените, така и металните материали имат максимални граници на работна температура, които трябва да се вземат предвид при проектирането.

3. Свързване на краищата на плочата: Ако са необходими болтове по време на проектирането, трябва да се вземат превантивни мерки за предотвратяване на разхлабване по време на раждането; в същото време, при свързване на болтове, изпитването на въртящия момент трябва да се извърши в съответствие с работните спецификации. При винтови съединения на проводящи части, един от основните режими на повреда е, че моментът на затягане не се контролира според изискванията за момент на затягане, което води до необичайно повишаване на температурата и отстраняване на свързващите части.
4. Понижаваща крива: Сега нека обсъдим кривата на намаляване. По мое разбиране, кривата на намаляване е като избор на продукт, който трябва да се използва в специфична среда. По това време, при избора на продукт, трябва да определите коя гама от продукти избирате въз основа на стойност на атрибут на продукта. Кривата на понижаване на конекторите за високо напрежение е да предостави на клиентите меню, и клиентите могат да избират свои собствени подходящи ястия според собствения си вкус въз основа на това меню.
Кривата на намаляване е различните стойности, съответстващи на различни токове при различни работни температури на околната среда. Тези стойности се получават чрез начертаване на крива. С тази графика на кривата на намаляване, условията за използване на този конектор могат да се видят по-интуитивно.

20Високоволтови автомобилни конектори за електрически превозни средства

Фабрично персонализирани за зареждане високоволтови EV конектори – Автомобилен конектор, Конектор за превозно средство

Конекторите за високо напрежение издържат до 450 A в електрически превозни средства

Фигура: Илюстрация на повишаване на температурата и крива на намаляване на мощността – графика на кривата на намаляване на мощността
1.2.2 Блокиране на високо напрежение (Почивка)
За цялата междусистемна система за високо напрежение, за да се гарантира безопасността на системата за високо напрежение при включване и изключване, концепцията за високоволтова блокировка е въведена в дизайна на връзката.
Просто описание е, че когато конекторът е включен и свързан, веригата за високо напрежение първи контактува и провежда, и след това веригата за блокиращ сигнал за високо напрежение се провежда. При счупване, първо се прекъсва високоволтовият блокиращ сигнал, и тогава веригата за високо напрежение се прекъсва.
Повечето производители на конектори ще поставят конструкцията за блокиране за високо напрежение вътре в конектора, и някои производители ще поставят блокировката за високо напрежение извън свързващата кухина чрез спомагателен структурен дизайн. Много е важно да се гарантира стабилността на високоволтовия блокиращ контур.
Ако високоволтовата блокировка е прекъсната, възможните последствия ще бъдат тежки. Например, докато превозното средство се движи, сигналът на блокиращата верига за високо напрежение внезапно става ненормален, карайки автомобила внезапно да загуби мощност и да не работи нормално, което може да причини пътнотранспортно произшествие.
1.2.3 Заключваща структура
Разберете, че истинската вторична ключалка няма вторична защитна функция, но трябва да го защити ефективно. Истинското значение на това е, че след първичното заключване, ако основното заключване се повреди или няма проверка на операцията, вторичното заключване е да гарантира, че основното заключване е заключено и първото заключване е защитено. Това е много важна роля.
Най-често използваната вторична заключваща структура, комбинирана с първичната ключалка, е механизмът на силовото рамо. Тъй като еднократното заключване е свързано със силата на вкарване и изваждане, съгласно концепцията за механичен дизайн е необходима форма, подобна на механизъм със силово рамо, така че да спестите труд и лесно да поставите съединителя на място.
Относно изискванията към момента арм, USCAR говори много за ергономичната функционалност на моментното рамо. USCAR също така определя изискванията за сила за съответните първични ключалки и вторични ключалки при вмъкнати и невмъкнати ситуации. Всъщност, всички мислим, че USCAR е стандартът за конектори, но мисля, че стандартът USCAR не е само технически стандарт, но също така насочва дизайнерите да направят структурата надеждна по време на процеса на проектиране. Как да предоставим на клиентите по-добро продуктово изживяване при предпоставката за надеждна структура и производителност.
Снимка: Снимки на сравнително често срещани продукти за заключващи конструкции

1.2.4 Ниво на защита
Защитата на съединителите е разделена главно на три режима:
Първото е уплътнението на края на дъската: краят на платката е краят на гнездото на конектора, който се монтира механично с четири винта. Това е по-често използвана структура, но има и някои по-специални структури.

Второто е щепселното уплътнение на основата на главата: плъгинът за основа на главата означава, че мъжкият край включва женския край, или женският край включва мъжкия край, и гумени части се използват в средата за радиална и аксиална защита.

Третото е уплътнението на края на линията, защитното уплътнение между съединителя на края на линията и кабела.

За конектори за високо напрежение за електрически превозни средства, с развитието на пазара, изискванията за производителност на производителите на оригинално оборудване за защита на продукта също непрекъснато се подобряват. В ранните етапи на развитие на индустрията, изискванията за защита на IPI67 вече могат да отговорят на по-голямата част от клиентите. Въпреки това, тъй като защитата на конекторните продукти се появи на пазара по-късно, имаше все повече случаи на изтичане на вода, повреда на изолацията, и дори аблация.
Постепенното подобряване на изискванията за защита се превърна в тенденция на развитие на електрическите превозни средства. Настоящите изисквания за IP67 не могат да отговорят на изискванията за нормална употреба. Разбира се, това не е абсолютно, и също зависи от местоположението на конектора на колата.
Според оформлението на цялото превозно средство, веригата за високо напрежение ще бъде окачена под шасито на автомобила. Принцип е, че високото налягане не се допуска в кабината. Следователно, повечето конектори за високо напрежение са разположени на шасито близо до земята, или близо до главината на колелото.
When there is severe weather, such as severe weather, heavy rainstorms or some severe cold weather, the water brought up by your tires will actually impact these connectors. If you are familiar with testing, there is no such thing as IP6K9K in domestic standards. You will find that if it is IP67, the impact pressure of the high-pressure water gun is actually not as high as 6k9k.

1.2.5 Electromagnetic shielding of high-voltage connectors
Electric vehicles have many electronic devices, and current will generate magnetic fields. The vehicle parts must have anti-interference capabilities. В частност, electric vehicles are now used as a carrier, and autonomous driving will be developed more on this basis, so this technical issue is very important. For high-voltage systems, shielded connectors and cables are very important, but we must give priority to system-level layout, which is a prerequisite. If your OBC, the location you arrange, including the DCDC in the system, may have some inherent problems. No matter how well-made the connector is, there will still be various signal interference problems.
Следователно, we must first consider the system level, and secondly consider the component level. For connector shielding effectiveness, two methods are generally used.
The first way is that we have a metal shield on some plastic connectors, and the cable shield will be connected to the shield of the metal shell to form an effective 360° shield.
In the second method, most high-voltage and low-current connections will not have secondary connections and will be connected to the shielding layer of the cable. Този метод също често се използва от съществуващите производители, включително някои добре известни местни OEM производители, които също обмислят този метод. Ние го наричаме пружинен контакт (английски), което всъщност е пружинна връзка. Има и много предимства на тази структура, тъй като размерът и пространството ще бъдат по-малки, и ще има повече контактни точки;
Има много производители на тази структура, основно представлявано от компании като BMW Spring в Швейцария и Базел в Съединените щати. Те имат много практически и зрели случаи на приложение в тази област. В повечето случаи, ще използваме метални вътрешни и външни пръстени за кримпване на връзката между проводниците и екраниращия слой. Екраниращият слой се поставя между двата метални пръстена, и екраниращият слой и металните пръстени са здраво фиксирани чрез студено пресоване и деформация. В допълнение, имаме и екраниращ метод, който използва структура, подобна на пружината на каишката на часовника, за да замени пружинната връзка. Тази структура често се използва във военни продукти и технологията е зряла; направихме съответните тестове и всички могат да отговорят на изискванията за проектиране. Тази структура се използва за екраниране на електрически превозни средства с нова енергия, които не само могат да отговорят на изискванията за производителност, но е и щампована част, подходящ за масово производство, и има висока производителност на разходите.
1.2.6 Материал на конектора

Изолационният материал на конектора обикновено е изработен от PA66, PBT, ABS, PC, и т.н. Контактните материали обикновено са направени от месинг, фосфорен бронз, берилий мед, и т.н., но сега материалът, използван повече в чужбина, е медно-никелово-силициев материал.
Материалите на корпуса на съединителя обикновено се разделят на два типа: пластмаса и метал. Относно това как да изберете пластмасови или метални материали, обикновено има следните референтни точки:
1. Лек
Поради търсенето на леки превозни средства, особено производителите на леки автомобили, на предпоставката за постигане на ефективността на продукта, те ще се опитат да изберат пластмасови съединители, за да контролират теглото на превозното средство.
2. Среда за използване на продукта
Тъй като механичната якост на металните материали е по-добра от тази на пластмасите. Следователно, в някои сурови среди, металните съединители ще бъдат по-подходящи. Например, специални превозни средства, самосвали, и електрически свързващи части, които не са защитени по време на оформлението на цялото превозно средство. По това време, металните съединители са малко по-добри от пластмасовите по отношение на въздействието върху околната среда и механичната якост.
3. Метод на изпълнение на екраниране
За екранирани конектори, обвивката на самия метален съединител се използва за провеждане на екраниране и образуване на носител за екранираща защита. Най-общо казано, металните съединители са по-лесни за постигане на по-добро екраниране от пластмасовите съединители, и техният вид и структура са по-компактни.

1.2.7 Избор на конектор
1.2.7.1 Процес на избор на конектор (вижте фигурата по-долу)

1.2.7.2 Тълкуване на общите технически параметри на съединителите
(1) Място на използване: Както подсказва името, конекторът е избран според местоположението му на приложение върху различни електрически уреди с високо напрежение в автомобила.

(2) Номинално напрежение: максималното напрежение, при което електрическото оборудване (включително електричество и захранващо оборудване) може да работи стабилно дълго време.
Номиналното напрежение е пропорционално на пътя на пълзене & клирънс. С други думи, колкото по-високо е необходимото напрежение, колкото по-голям или по-дълъг е конекторът. Плъзгаща пътека & стандартите за проектиране на клирънс са в съответствие с GBT 16935.1 (IEC 60664-1),
(3) Оценен ток: Номиналният ток на електрическото оборудване се отнася до максималния ток, разрешен за преминаване за дълго време, когато генерирането на топлина не надвишава допустимата дългосрочна температура на нагряване при референтната температура на околната среда и работни условия на номинално напрежение.
За електрически превозни средства, P=UI, номиналният ток се определя въз основа на мощността P на електрическото оборудване и изходното напрежение U.
Пиков ток: Максималната стойност на тока, генерирана от електрическо превозно средство в момента на бързо ускорение, катерене, или претоварване.
Площта на тоководещото напречно сечение е пропорционална на номиналния ток на съединителя. С други думи, толкова по-голямо е напречното сечение на щифта/дупката/проводника, толкова по-голям е токът, който може да премине, и колкото по-голям е конекторът.

(4) Почивка (блокировка за високо напрежение)
(4.1) Дизайн HVIL функционална цел
Потвърдете целостта на цялата високоволтова система. Когато веригата на системата за високо напрежение е изключена или целостта е нарушена, се задействат мерките за безопасност на цялото превозно средство.
(4.2) Внедряване на HVIL функция
a. Цялата система е необходима и трябва да бъде проектирана в системата по време на разработката на системата;
b. Основно се извършва чрез конектори;
c.HVIL веригата е верига за ниско напрежение и е независима от захранващата верига.
(4.3) Принцип на изпълнение на функцията HVIL на конектора
Клеми за захранване и сигнал трябва да се срещат:
——При свързване, захранващият терминал е свързан първо, последван от сигналния терминал.
——При прекъсване на връзката, първо се изключва сигналната клема, последван от захранващия терминал.
Специална забележка: Свързването на захранващите клеми показва добър контакт, а виртуалният контакт е неприемлив.
(5) Екраниране
Екраниране с променливо електрическо поле: За да се намали напрежението на смущението на свързване на променливото електрическо поле към чувствителните вериги, може да се постави метален екран с добра проводимост между източника на смущения и чувствителната верига, и металният щит може да бъде заземен.
Основната разлика между екранираните и неекранираните съединители е дали има метален екран с добра проводимост.

(6) Ниво на защита
Нивото на IP защита се състои от две числа. Първото отбелязано число показва нивото на прахоустойчивост и защита срещу проникване на чужди тела от уреда. The second marked number indicates the degree of sealing of the appliance against moisture and water intrusion. The higher the number, the higher the protection level.

(7) Outgoing method
Mainly refers to the angle between the cable outlet angle at the end of the electrical connector plug and the normal direction of the socket installation surface. According to this classification, the common ones are 90° (angled) and 180° (направо) outlet electrical connectors.
(8) Socket installation method
In order to meet the needs of OEM designers for different layouts of connectors, the installation methods of electrical connector sockets are subdivided into the following four types:

1.6.2.3 Option Notes
(1) Voltage selection needs to match: the rated voltage of the vehicle after load calculation should be less than or equal to the rated voltage of the connector. If the working voltage of the vehicle exceeds the rated voltage of the connector for a long time, the electrical connector is at risk of creepage and ablation.
(2) Current selection needs to match: the rated current of the vehicle after load calculation should be less than or equal to the rated current of the connector. If the operating current of the vehicle exceeds the rated current of the connector for a long period of time, the electrical connector is at risk of overload ablation.
(3) Cable selection needs to match: The cable selection and matching of the entire vehicle is divided into cable current-carrying matching and cable and connector sealing matching. Относно токопреносимостта на кабелите, всеки OEM има специализирани електроинженери, които да изпълнят съвпадащ дизайн, които няма да бъдат обяснявани тук.
Съвпадение на уплътнението: Конекторът и кабелното уплътнение разчитат на еластичната компресия на гуменото уплътнение, за да осигурят контактно налягане между тях, като по този начин се постига надеждна защита, като IP67. Според изчисленията, постигането на специфично контактно налягане зависи от определено количество компресия на уплътнението. Въз основа на това, ако е необходима надеждна защита, уплътняващата защита на конектора има специфични изисквания за размер на кабела в началото на дизайна;
Кабелите с едни и същи спецификации на тоководещо напречно сечение могат да имат различни външни диаметри, като екранирани кабели и неекранирани кабели, национални стандартни кабели и стандартни кабели LV216. Конкретните съвпадащи кабели и спецификациите за избор на съединител са ясно посочени. Следователно, при избора на съединители, трябва да се обърне специално внимание на изискванията за спецификация на кабела, за да се предотврати повреда на запечатването на съединителя.
(4) Цялото превозно средство изисква гъвкаво окабеляване: За окабеляване на превозни средства, всеки OEM вече има изисквания за радиус на огъване и хлабина; според конектора в автомобила
За случаи на употреба, препоръчва се след завършване на сглобяването на колана, самите клеми на конектора не са натоварени. Само когато целият кабелен сноп е подложен на вибрации, удар и относително изместване на каросерията на превозното средство поради работата на автомобила, целта на облекчаване на напрежението може да бъде постигната чрез гъвкавост на кабелния сноп. Дори ако малко количество напрежение се предава към клемата на съединителя, полученото напрежение не надвишава проектната сила на задържане на клемата в конектора.