New Energy Vehicle Tecnologia de connector d’alta tensió

En els darrers anys, empreses de connectors de renom mundial han traslladat les seves bases de producció a la Xina. La Xina s'ha convertit en la base de producció de connectors més gran del món. Després d'anys d'acumulació de tecnologia, els connectors del meu país han assolit el nivell tècnic requerit per als connectors d'alta tensió per a vehicles d'energia nova pel que fa a capacitats de disseny i capacitats de producció automatitzada.. Partint de la premissa que els fabricants aigües avall estan localitzats i tenen capacitats tècniques suficients, els fabricants nacionals han ocupat el punt més alt en connectors d'alta tensió per a vehicles d'energia nova, com Sichuan Yonggui, AVIC Optoelectrònica, Basba i altres empreses conegudes.

El sistema harmonitzat consta de connectors Rosenberger HV per a càrregues de corrent fins a 50 A i 450 A per diàmetres de cable a partir de 2 x 4 mm² a 120 mm² així com unitats de distribució d'energia per a muntatges específics del client. Una generació de connectors de 48 V estarà disponible a petició.

El sistema de connectors HVR300 es troba actualment en fase de desenvolupament i està disponible a petició. Té una capacitat màxima de transport de corrent de 320 A combinada amb uns requisits d'espai mínims. La cartera de productes inclou un acoblador angulat de 2 pols per a cables apantallats i una secció transversal de cable de 70 mm² juntament amb la capçalera corresponent. Una secció transversal de 50 mm² està disponible a petició. El mecanisme de bloqueig de la palanca està garantit amb un control lliscant addicional (CPA - Garantia de posició del connector) per evitar el desaparellament accidental.

Els connectors HVR420 tenen la capacitat de transport de corrent més alta a 420 A fins i tot en el 95 variant mm². Amb la secció de cable més gran de 120 mm², Es poden aconseguir intensitats de corrent de fins a 450 A a una temperatura de 85 °C. El mecanisme de bloqueig de llisca addicional evita que la connexió es desconnecti accidentalment en aplicacions com la sobrecàrrega de bateries de vehicles elèctrics amb fins a 450 kWh.

Vehicle elèctric de nova energia EV 110-750V 2300A corrent d'alta tensió Hv línia impermeable Emmagatzematge d'energia Cable de silicona de 6 mm 2-5 Connector de pin

Xina New Energy Elèctric Vehicle Elèctric de cable de cable de cable d'alta tensió per cable AC1000V DC1500V Alta tensió EV Cable

Connector d'alta tensió i cable d'alta tensió per a vehicles d'energia nova

1-Anàlisi tècnica de connectors d'alta tensió:
1.1 Aplicació de connectors d'alta tensió en sistemes de vehicles
En comparació amb els connectors tradicionals d'alta tensió i alt corrent, les condicions d'ús dels connectors per als vehicles de nova energia són més complexes i canviants, requereixen una major fiabilitat del connector;
En comparació amb els connectors tradicionals d'automoció de baixa tensió, a causa de l'augment del nivell de tensió (actualment les tensions principals són superiors a 300 V CC), el risc que el cos humà es lesioni per descàrrega elèctrica ha augmentat, i els requisits de seguretat per als connectors són més alts. Per aquesta raó, els requisits d'aïllament i protecció del producte són superiors als dels connectors tradicionals de baixa tensió.
La funció principal dels connectors per a vehicles d'energia nova és garantir el sistema d'interconnexió d'alta tensió de tot el vehicle. És a dir, construir un pont on el circuit intern estigui bloquejat o aïllat per permetre que el corrent passi.
La composició dels connectors de vehicles de nova energia generalment es pot dividir en tres parts: estructures auxiliars com ara petxines i segells, peces aïllants, i parells de contactes conductors. Mitjançant la inserció i la cooperació mútua entre la funda de l'endoll i la funda de l'endoll, es poden assolir les funcions de connexió i conducció.
Els connectors d'alta tensió s'utilitzen principalment en circuits d'alta tensió i alt corrent de vehicles d'energia nova, i treballar simultàniament amb cables conductors per transportar l'energia del paquet de bateries a diversos components del sistema del vehicle a través de diferents circuits elèctrics. Com ara les bateries, controladors de motor, Convertidors DCDC, carregadors i altres unitats de potència del cos.
Xifra: Diagrama de disposició dels connectors d'alta tensió utilitzats en sistemes de vehicles.

1.2 Anàlisi d'elements clau en el disseny de connectors d'alta tensió
1.2.1 Valors de la corba d'augment i reducció de la temperatura
L'augment de temperatura és un dels elements crítics de disseny més importants en el disseny del connector. L'augment anormal de la temperatura farà que el connector s'abrai a causa d'un augment excessiu de la temperatura.
L'augment de temperatura del connector es veu afectat pels factors següents:
1. Resistència de contacte: utilitzat per a la connexió conductora, resistència entre dos portadors de contacte. Com ara la resistència de contacte de forat a pin, resistència a la crimpada entre la cua del forat i el cable, i resistència de contacte entre plaques de coure de connexió roscada.
2. Calefacció ambiental del material: Quan el connector està en un ambient d'alta temperatura durant molt de temps, els materials utilitzats en el connector són plàstics d'enginyeria, metall, cautxú, etc.. En particular, Els plàstics d'enginyeria requereixen una temperatura màxima de treball de 140 °C. No obstant això, quan la temperatura ambient del producte és massa alta, el connector genera calor a causa de la seva pròpia resistència interna de contacte i arriba a l'equilibri tèrmic. A més, la temperatura ambient és superior a la temperatura de funcionament màxima permesa del material. En aquest moment, si el connector està en aquest entorn durant molt de temps i la part interna del connector s'escalfa i la temperatura interna no es pot descarregar, la temperatura interna continuarà augmentant i el connector generarà molta calor. Això pot provocar l'ablació del connector i la crema del vehicle, que és un problema molt greu. Tant els materials de cautxú com els materials metàl·lics tenen límits màxims de temperatura de funcionament, que cal tenir en compte durant el disseny.

3. Connexió dels extrems de la placa: Si es requereixen cargols durant el disseny, s'han de prendre mesures preventives per evitar l'afluixament durant el part; alhora, en connectar cargols, Les proves de parell s'han de realitzar d'acord amb les especificacions de funcionament. En el cas de connexions de rosca de peces conductores, un dels principals modes de fallada és que el parell de tensió no es controla segons els requisits de parell, resultant en un augment anormal de la temperatura i l'ablació de les peces de connexió.
4. Corba de reducció: Ara parlem de la corba de reducció. Al meu entendre, la corba de reducció és com triar un producte que s'hauria d'utilitzar en un entorn específic. En aquest moment, en seleccionar un producte, heu de determinar quina gamma de productes trieu en funció d'un valor d'atribut del producte. La corba de reducció dels connectors d'alta tensió és oferir als clients un menú, i els clients poden triar els seus plats adequats segons els seus propis gustos a partir d'aquest menú.
La corba de reducció és els diferents valors corresponents a diferents corrents a diferents temperatures ambientals de treball. Aquests valors s'obtenen traçant un gràfic de corbes. Amb aquest gràfic de corba de reducció, les condicions d'ús d'aquest connector es poden veure de manera més intuïtiva.

20A Connectors d'automoció d'alta tensió per a vehicles elèctrics

Personalitzat de fàbrica per a connectors EV d'alta tensió de càrrega – Connector d'automoció, Connector de vehicle

Els connectors d'alta tensió manegen fins a 450 A en vehicles elèctrics

Xifra: Il·lustració de l'augment de la temperatura i la corba de reducció - gràfic de la corba de reducció
1.2.2 Interlock d’alta tensió (Descans)
Per a tot el sistema d'interconnexió d'alta tensió, per tal de garantir la seguretat del sistema d'alta tensió en encendre i apagar, el concepte d'enclavament d'alta tensió s'introdueix en el disseny de la connexió.
Una descripció senzilla és que quan el connector està connectat i connectat, el circuit d'alta tensió primer contacta i condueix, i després el circuit de senyal d'enclavament d'alta tensió condueix. En trencar, el senyal d'enclavament d'alta tensió es trenca primer, i llavors el circuit d'alta tensió es trenca.
La majoria dels fabricants de connectors col·locaran el disseny d'enclavament d'alta tensió dins del connector, i alguns fabricants col·locaran l'enclavament d'alta tensió fora de la cavitat d'aparellament mitjançant un disseny estructural auxiliar. És molt important garantir l'estabilitat del bucle d'enclavament d'alta tensió.
Si l'enclavament d'alta tensió és discontinu, les possibles conseqüències seran greus. Per exemple, mentre el vehicle circula, el senyal del circuit d'enclavament d'alta tensió esdevé anormal de sobte, provocant que el vehicle perdi sobtadament potència i no funcioni amb normalitat, que pot provocar un accident de trànsit.
1.2.3 Estructura de tancament
Entendre que el pany secundari real no té una funció de protecció secundària, però l'ha de protegir eficaçment. El significat real d'això és que després del bloqueig primari, si el bloqueig principal falla o no hi ha cap verificació de funcionament, el pany secundari és per assegurar-se que el pany principal està bloquejat i el primer pany està protegit. Aquest és un paper molt important.
L'estructura de bloqueig secundària més utilitzada combinada amb el bloqueig primari és el mecanisme del braç de força. Perquè el bloqueig únic està relacionat amb la força d'inserció i extracció, Es requereix una forma similar a un mecanisme de braç de força segons el concepte de disseny mecànic, per estalviar mà d'obra i inserir fàcilment el connector al seu lloc.
Pel que fa als requisits per al braç de moment, USCAR parla molt de l'operabilitat ergonòmica del braç de moment. USCAR també estipula els requisits de força per als panys primaris i secundaris rellevants en les situacions inserides i no inserides.. De fet, tots pensem que USCAR és l'estàndard per als connectors, però crec que l'estàndard USCAR no és només un estàndard tècnic, però també guia els dissenyadors perquè l'estructura sigui fiable durant el procés de disseny. Com oferir als clients una millor experiència de producte basant-se en una estructura i un rendiment fiables.
Imatge: Imatges de productes d'estructura de bloqueig relativament comuns

1.2.4 Nivell de protecció
La protecció dels connectors es divideix principalment en tres disposicions:
El primer és el segell final del tauler: l'extrem de la placa és l'extrem del connector que s'instal·la mecànicament amb quatre cargols. Aquesta és una estructura més utilitzada, però també hi ha algunes estructures més especials.

El segon és el segell endollable de la base del cap: el connector de la base del cap significa que l'extrem mascle inclou l'extrem femella, o l'extrem femení inclou l'extrem masculí, i les peces de goma s'utilitzen al mig per a la protecció radial i axial.

El tercer és el segell de l'extrem de la línia, el segell protector entre el connector final de línia i el cable.

Per connectors d'alta tensió per a vehicles elèctrics, amb el desenvolupament del mercat, els requisits de rendiment dels OEM per a la protecció del producte també milloren constantment. En les primeres etapes del desenvolupament de la indústria, els requisits de protecció de l'IPI67 ja poden satisfer la gran majoria dels clients. No obstant això, ja que la protecció dels productes connectors va aparèixer més tard al mercat, cada cop hi havia més casos de fuites d'aigua, falla d'aïllament, i fins i tot l'ablació.
La millora gradual dels requisits de protecció s'ha convertit en la tendència de desenvolupament dels vehicles elèctrics. Els requisits actuals d'IP67 no poden complir els requisits d'ús normal. Per descomptat, això no és absolut, i també depèn de la ubicació del connector al cotxe.
Segons la disposició de tot el vehicle, el circuit d'alta tensió quedarà suspès sota el xassís del vehicle. És un principi que no es permet l'entrada d'alta pressió a la cabina. Per aquesta raó, la majoria dels connectors d'alta tensió es troben al xassís prop del terra, o prop del cub de la roda.
Quan hi ha mal temps, com el mal temps, fortes tempestes o un temps fred intens, l'aigua que aporten els pneumàtics afectarà aquests connectors. Si estàs familiaritzat amb les proves, no hi ha cap cosa com IP6K9K en els estàndards nacionals. Ho trobareu si és IP67, la pressió d'impacte de la pistola d'aigua a alta pressió en realitat no és tan alta com 6k9k.

1.2.5 Apantallament electromagnètic de connectors d'alta tensió
Els vehicles elèctrics tenen molts dispositius electrònics, i el corrent generarà camps magnètics. Les peces del vehicle han de tenir capacitats anti-interferències. En particular, ara els vehicles elèctrics s'utilitzen com a transport, i la conducció autònoma es desenvoluparà més sobre aquesta base, per tant, aquest tema tècnic és molt important. Per a sistemes d'alta tensió, Els connectors i cables apantallats són molt importants, però hem de donar prioritat al disseny a nivell de sistema, que és un requisit previ. Si el vostre OBC, la ubicació que acordeu, incloent el DCDC al sistema, pot tenir alguns problemes inherents. Per molt ben fet que estigui el connector, encara hi haurà diversos problemes d'interferència del senyal.
Per aquesta raó, primer hem de considerar el nivell del sistema, i, en segon lloc, considerar el nivell de components. Per a l'efectivitat del blindatge del connector, generalment s'utilitzen dos mètodes.
La primera manera és que tenim un escut metàl·lic en alguns connectors de plàstic, i l'escut del cable es connectarà a l'escut de la carcassa metàl·lica per formar un blindatge efectiu de 360°.
En el segon mètode, la majoria de les connexions d'alta tensió i de baixa intensitat no tindran connexions secundàries i es connectaran a la capa de blindatge del cable. Aquest mètode també és utilitzat habitualment pels fabricants existents, incloent alguns OEM nacionals coneguts, que també estan considerant aquest mètode. En diem contacte de primavera (Anglès), que en realitat és una connexió de molla. També hi ha molts avantatges d'aquesta estructura, perquè la mida i l'espai seran més petits, i tindrà més punts de contacte;
Hi ha molts fabricants d'aquesta estructura, representat principalment per empreses com BMW Spring a Suïssa i Basilea als Estats Units. Tenen molts casos d'aplicació pràctics i madurs en aquesta àrea. En la majoria dels casos, utilitzarem anells de metall interiors i exteriors per engarzar la connexió entre els cables i la capa de blindatge. La capa de blindatge es col·loca entre els dos anells metàl·lics, i la capa de protecció i els anells metàl·lics es fixen fermament mitjançant la pressió en fred i la deformació. A més, També tenim un mètode de blindatge que utilitza una estructura similar a una molla de corretja de rellotge per substituir la connexió de molla. Aquesta estructura s'utilitza sovint en productes militars i la tecnologia és madura; Hem fet les proves pertinents i tots poden complir els requisits de disseny. Aquesta estructura s'utilitza en el blindatge de vehicles elèctrics de nova energia, que no només pot complir els requisits de rendiment, però també és una peça estampada, adequat per a la producció en massa, i té un alt rendiment de costos.
1.2.6 Material del connector

El material aïllant del connector generalment està fet de PA66, PBT, ), PC, etc.. Els materials de contacte són generalment de llautó, bronze fòsfor, coure beril·li, etc., però ara el material més utilitzat a l'estranger és el material de coure-níquel-silici.
Els materials de la carcassa del connector es divideixen generalment en dos tipus: plàstic i metall. Pel que fa a com triar materials plàstics o metàl·lics, generalment hi ha els següents punts de referència:
1. Lleuger
A causa de la demanda de vehicles lleugers, especialment els fabricants d'automòbils de turisme, amb la premissa de complir el rendiment del producte, faran tot el possible per triar connectors de plàstic per controlar el pes del vehicle.
2. Entorn d'ús del producte
Perquè la resistència mecànica dels materials metàl·lics és millor que la dels plàstics. Per aquesta raó, en alguns entorns durs, els connectors metàl·lics seran més adequats. Per exemple, vehicles especials, camions bolquets, i peces de connexió elèctrica que no estiguin protegides durant la disposició de tot el vehicle. En aquest moment, Els connectors metàl·lics són lleugerament millors que els connectors de plàstic pel que fa a l'impacte ambiental i la resistència mecànica.
3. Mètode d'implementació de blindatge
Per a connectors apantallats, la carcassa del connector metàl·lic en si s'utilitza per dur a terme el blindatge i formar un suport per a la protecció del blindatge. En general parlant, Els connectors metàl·lics són més fàcils d'aconseguir un millor rendiment de blindatge que els connectors de plàstic, i el seu aspecte i estructura són més compactes.

1.2.7 Selecció del connector
1.2.7.1 Procés de selecció del connector (vegeu la figura següent)

1.2.7.2 Interpretació de paràmetres tècnics comuns de connectors
(1) Localització d'ús: Com el seu nom indica, el connector es selecciona per la seva ubicació d'aplicació en diferents aparells elèctrics d'alta tensió del vehicle.

(2) Tensió nominal: la tensió màxima a la qual els equips elèctrics (inclosos els equips d'electricitat i subministrament d'energia) pot funcionar de manera estable durant molt de temps.
La tensió nominal és proporcional a la distància de fuga & liquidació. En altres paraules, més alta és la tensió nominal requerida, més gran o més llarg sigui el connector. Distància de fugida & Els estàndards de disseny d'autorització estan d'acord amb GBT 16935.1 (Iec 60664-1),
(3) Corrent nominal: El corrent nominal dels equips elèctrics es refereix al corrent màxim que es permet passar durant molt de temps quan la generació de calor no supera la temperatura de calefacció a llarg termini admissible sota la temperatura ambient de referència i les condicions de treball de tensió nominal.
Per a vehicles elèctrics, P=UI, el corrent nominal es determina en funció de la potència P de l'equip elèctric i la tensió de sortida U.
Corrent màxima: El valor màxim de corrent generat per un vehicle elèctric en el moment d'acceleració ràpida, escalada, o sobrecàrrega.
L'àrea de la secció transversal que transporta el corrent és proporcional al corrent nominal del connector. En altres paraules, com més gran sigui la secció transversal del pin/forat/filferro, com més gran és el corrent que pot passar, i com més gran sigui el connector.

(4) Descans (enclavament d'alta tensió)
(4.1) Disseny HVIL finalitat funcional
Confirmeu la integritat de tot el sistema d'alta tensió. Quan el circuit del sistema d'alta tensió està desconnectat o la integritat està danyada, es desencadenen les mesures de seguretat de tot el vehicle.
(4.2) Implementació de la funció HVIL
una. Es requereix tot el sistema i s'ha de dissenyar al sistema durant el desenvolupament del sistema;
B. Es realitza principalment mitjançant connectors;
El circuit c.HVIL és un circuit de baixa tensió i és independent del circuit de potència.
(4.3) Principi d'implementació de la funció del connector HVIL
Els terminals d'alimentació i senyal haurien de coincidir:
——En connectar, primer es connecta el terminal d'alimentació, seguit del terminal de senyal.
——En desconnectar, primer es desconnecta el terminal de senyal, seguit del terminal d'alimentació.
Nota especial: La connexió dels terminals d'alimentació indica un bon contacte, i el contacte virtual és inacceptable.
(5) Blindatge
Apantallament de camp elèctric alternatiu: Per tal de reduir la tensió d'interferència d'acoblament del camp elèctric altern a circuits sensibles, es pot instal·lar un blindatge metàl·lic amb bona conductivitat entre la font d'interferència i el circuit sensible, i l'escut metàl·lic es pot posar a terra.
La principal diferència entre connectors blindats i no blindats és si hi ha un blindatge metàl·lic amb bona conductivitat.

(6) Nivell de protecció
El nivell de protecció IP es compon de dos números. El primer número marcat indica el nivell de protecció contra la pols i la protecció contra la intrusió d'objectes estranys per part de l'aparell.. El segon número marcat indica el grau de segellat de l'aparell contra la humitat i la intrusió d'aigua. Com més gran sigui el nombre, com més alt sigui el nivell de protecció.

(7) Mètode sortint
Es refereix principalment a l'angle entre l'angle de sortida del cable a l'extrem de l'endoll del connector elèctric i la direcció normal de la superfície d'instal·lació de l'endoll. Segons aquesta classificació, els comuns són de 90° (en angle) i 180° (recte) connectors elèctrics de presa de corrent.
(8) Mètode d'instal·lació d'endolls
Per tal de satisfer les necessitats dels dissenyadors OEM per a diferents dissenys de connectors, els mètodes d'instal·lació dels endolls de connectors elèctrics es subdivideixen en els quatre tipus següents:

1.6.2.3 Opcions Notes
(1) La selecció de voltatge ha de coincidir: la tensió nominal del vehicle després del càlcul de la càrrega ha de ser inferior o igual a la tensió nominal del connector. Si la tensió de treball del vehicle supera la tensió nominal del connector durant molt de temps, el connector elèctric està en risc de fluïdesa i ablació.
(2) La selecció actual ha de coincidir: el corrent nominal del vehicle després del càlcul de la càrrega ha de ser inferior o igual al corrent nominal del connector. Si el corrent de funcionament del vehicle supera el corrent nominal del connector durant un llarg període de temps, el connector elèctric està en risc d'ablació de sobrecàrrega.
(3) La selecció del cable ha de coincidir: La selecció i la concordança de cables de tot el vehicle es divideixen en la concordança que transporta el corrent del cable i la coincidència de segellat de cable i connector. Pel que fa a la capacitat de càrrega actual dels cables, cada OEM té enginyers elèctrics dedicats per dur a terme el disseny coincident, que aquí no s'explicarà.
Coincidència de segellat: El connector i el segell del cable es basen en la compressió elàstica del segell de goma per proporcionar pressió de contacte entre ells, aconseguint així un rendiment de protecció fiable, com ara IP67. Segons càlculs, aconseguir una pressió de contacte específica depèn d'una quantitat específica de compressió del segell. En base a això, si es requereix una protecció fiable, la protecció de segellat del connector té requisits de mida específics per al cable al començament del disseny;
Els cables amb les mateixes especificacions de secció transversal que transporten corrent poden tenir diferents diàmetres exteriors, com ara cables apantallats i cables no apantallats, cables estàndard nacionals i cables estàndard LV216. S'especifiquen clarament les especificacions específiques de selecció de cables i connectors coincidents. Per aquesta raó, en seleccionar els connectors, s'ha de prestar especial atenció als requisits d'especificació del cable per evitar falles en el segellat del connector.
(4) Tot el vehicle requereix cablejat flexible: Per al cablejat del vehicle, cada OEM té ara requisits de radi de flexió i fluix; segons el connector del vehicle
Per a casos d'ús, es recomana que després de completar el muntatge de l'arnès, els terminals del connector no estan tensats. Només quan tot el cablejat està subjecte a vibracions, impacte i desplaçament relatiu de la carrosseria del vehicle a causa del funcionament del cotxe, el propòsit de l'alleujament de la tensió es pot aconseguir mitjançant la flexibilitat del cablejat. Fins i tot si es transmet una petita quantitat de tensió al terminal del connector, la tensió resultant no supera la força de retenció de disseny del terminal al connector.