Technologie konektoru nového energetického vozidla

V posledních letech, světově proslulé konektorové společnosti přesunuly své výrobní základny do Číny. Čína se stala největší světovou výrobní základnou konektorů. Po letech akumulace technologií, konektory v mé zemi splňují technickou úroveň požadovanou pro vysokonapěťové konektory pro nová energetická vozidla, pokud jde o možnosti návrhu a automatizované výrobní možnosti. Za předpokladu, že následní výrobci jsou lokalizovaní a mají dostatečné technické možnosti, domácí výrobci obsadili nejvyšší příčku ve vysokonapěťových konektorech pro nová energetická vozidla, jako je Sichuan Yonggui, Optoelektronika AVIC, Basba a další známé firmy.

Harmonizovaný systém tvoří VN konektory Rosenberger pro proudové zatížení až 50 A a 450 A pro průměry kabelů od 2 x 4 mm² až 120 mm² a také jednotky pro rozvod energie pro zákaznické sestavy. Na přání bude k dispozici generace 48V konektorů.

Konektorový systém HVR300 je v současné době ve fázi vývoje a je k dispozici na vyžádání. Má maximální proudovou zatížitelnost 320A v kombinaci s minimálními nároky na prostor. Portfolio produktů zahrnuje 2-pólovou úhlovou spojku pro stíněné kabely a průřez kabelu 70 mm² spolu s odpovídajícím záhlavím. Průřez 50 mm² je k dispozici na vyžádání. Pákový zajišťovací mechanismus je zajištěn přídavným jezdcem (CPA – Connector Position Assurance) aby se zabránilo náhodnému rozpáření.

Konektory HVR420 mají nejvyšší proudovou zatížitelnost 420A i v 95 varianta mm². S největším průřezem kabelu 120 mm², proudových intenzit až 450A lze dosáhnout při teplotě 85°C. Dodatečný posuvný uzamykací mechanismus zabraňuje náhodnému rozpojení spojení v aplikacích, jako je přebíjení baterií elektrických vozidel až 450 kWh.

Nové elektrické vozidlo Energy Electric Vehicle EV 110-750V 2300A proud vysokonapěťové vysokonapěťové vodotěsné vedení pro ukládání energie 6mm silikonový kabel 2-5 Kolíkový konektor

Čína nová energetický elektrický vozidlo drátěné kabelové továrny Vysokopěťové napájecí kabel baterie AC1000V DC1500V Výroba EV kabel s vysokým napětím

Vysokonapěťový konektor a vysokonapěťový vodič pro nová energetická vozidla

1-Technická analýza vysokonapěťových konektorů:
1.1 Aplikace vysokonapěťových konektorů v systémech vozidel
Ve srovnání s tradičními vysokonapěťovými a vysokoproudými konektory, podmínky použití konektorů pro nová energetická vozidla jsou složitější a proměnlivé, vyžadující vyšší spolehlivost konektoru;
Ve srovnání s tradičními nízkonapěťovými automobilovými konektory, kvůli zvýšení úrovně napětí (v současné době je napětí hlavního proudu vyšší než 300 V DC), riziko poranění lidského těla elektrickým proudem se zvýšilo, a požadavky na bezpečnost konektorů jsou vyšší. Proto, požadavky na izolaci a ochranu produktu jsou vyšší než u tradičních nízkonapěťových plug-inů.
Hlavní funkcí konektorů pro nová energetická vozidla je zajištění vysokonapěťového propojovacího systému celého vozidla. To znamená, vybudování mostu, kde je vnitřní obvod blokován nebo izolován, aby mohl proudit proud.
Složení konektorů nových energetických vozidel lze obecně rozdělit do tří částí: pomocné konstrukce, jako jsou pláště a těsnění, izolační díly, a vodivé kontaktní páry. Prostřednictvím vložení a vzájemné spolupráce mezi pláštěm zástrčky a pláštěm zásuvky, lze dosáhnout funkcí spojení a vedení.
Vysokonapěťové konektory se používají hlavně ve vysokonapěťových a silnoproudých obvodech nových energetických vozidel, a pracovat současně s vodivými kabely pro přenos energie baterie do různých součástí systému vozidla prostřednictvím různých elektrických obvodů. Například baterie, ovladače motoru, DCDC měniče, nabíječky a další pohonné jednotky těla.
Postava: Schéma uspořádání vysokonapěťových konektorů používaných v systémech vozidel.

1.2 Analýza klíčových položek v návrhu vysokonapěťových konektorů
1.2.1 Nárůst teploty a hodnoty křivky snížení
Nárůst teploty je jednou z nejdůležitějších kritických položek při návrhu konektoru. Abnormální nárůst teploty způsobí ablaci konektoru v důsledku nadměrného nárůstu teploty.
Nárůst teploty konektoru je ovlivněn následujícími faktory:
1. Kontaktní odpor: používá se pro vodivé spojení, odpor mezi dvěma nosiči kontaktů. Jako je kontaktní odpor pinho-to-pin, krimpovací odpor mezi dírkou a drátem, a přechodový odpor mezi měděnými deskami se závitovým připojením.
2. Zahřívání prostředí materiálu: Když je konektor delší dobu v prostředí s vysokou teplotou, materiály použité v konektoru jsou technické plasty, kov, pryž, atd. Zejména, technické plasty vyžadují maximální pracovní teplotu 140 °C. Však, když je okolní teplota produktu příliš vysoká, konektor vytváří teplo díky vlastnímu vnitřnímu odporu kontaktu a dosahuje tepelné rovnováhy. Navíc, okolní teplota je vyšší než maximální přípustná provozní teplota materiálu. V této době, pokud je konektor v tomto prostředí delší dobu a vnitřní dírková část konektoru se zahřívá a nelze vybít vnitřní teplotu, vnitřní teplota bude dále stoupat a konektor bude generovat velké množství tepla. To může vést k ablaci konektoru a spálení vozidla, což je velmi vážný problém. Jak pryžové materiály, tak kovové materiály mají limity maximální provozní teploty, které je třeba vzít v úvahu při návrhu.

3. Spojení konců desek: Pokud jsou při návrhu vyžadovány šrouby, musí být přijata preventivní opatření, aby se zabránilo uvolnění během porodu; ve stejnou dobu, při spojování šroubů, zkouška krouticího momentu musí být provedena podle provozních specifikací. V případě šroubových spojů vodivých částí, jedním z hlavních poruchových režimů je, že utahovací moment není řízen podle požadavků na utahovací moment, což má za následek abnormální nárůst teploty a ablaci spojovacích částí.
4. Odlehčovací křivka: Nyní pojďme diskutovat o křivce snížení. V mém chápání, křivka snížení je jako výběr produktu, který by měl být používán ve specifickém prostředí. V této době, při výběru produktu, musíte určit, kterou řadu produktů si vyberete, na základě hodnoty atributu produktu. Odlehčovací křivka vysokonapěťových konektorů má zákazníkům poskytnout menu, a zákazníci si na základě tohoto menu mohou vybrat vlastní vhodná jídla podle vlastní chuti.
Křivka snížení výkonu jsou různé hodnoty odpovídající různým proudům při různých pracovních teplotách okolí. Tyto hodnoty se získají vynesením křivkového grafu. S tímto grafem křivky snížení, podmínky použití tohoto konektoru lze vidět intuitivněji.

20Vysokonapěťové automobilové konektory pro elektrická vozidla

Tovární zakázka pro nabíjecí vysokonapěťové EV konektory – Automobilový konektor, Konektor vozidla

Vysokonapěťové konektory zvládnou v elektrických vozidlech až 450 A

Postava: Ilustrace nárůstu teploty a odlehčovací křivky – graf odlehčovací křivky
1.2.2 Blokování vysokého napětí (ODPOČINEK)
Pro celý vysokonapěťový propojovací systém, aby byla zajištěna bezpečnost vysokonapěťového systému při zapínání a vypínání, v návrhu zapojení je zaveden koncept vysokonapěťového blokování.
Jednoduchý popis je, že když je konektor zasunutý a připojený, vysokonapěťový obvod nejprve kontaktuje a vede, a poté vede obvod vysokonapěťového blokovacího signálu. Při lámání, jako první se přeruší vysokonapěťový blokovací signál, a pak se přeruší vysokonapěťový obvod.
Většina výrobců konektorů umístí konstrukci vysokonapěťového blokování dovnitř konektoru, a někteří výrobci umístí vysokonapěťové blokování mimo spojovací dutinu prostřednictvím pomocného konstrukčního návrhu. Je velmi důležité zajistit stabilitu vysokonapěťové blokovací smyčky.
Pokud je vysokonapěťové blokování nespojité, možné následky budou vážné. Například, za jízdy vozidla, signál vysokonapěťového blokovacího obvodu se náhle stane abnormálním, způsobí, že vozidlo náhle ztratí výkon a nebude fungovat normálně, která může způsobit dopravní nehodu.
1.2.3 Uzamykací konstrukce
Pochopte, že skutečný sekundární zámek nemá funkci sekundární ochrany, ale musí ji účinně chránit. Skutečný význam toho je, že po primárním zámku, pokud primární zámek selže nebo nedojde k ověření operace, sekundární zámek má zajistit, že primární zámek je uzamčen a první zámek je chráněn. To je velmi důležitá role.
Nejčastěji používanou sekundární uzamykací strukturou kombinovanou s primárním zámkem je mechanismus silového ramene. Protože jednorázové zamykání souvisí se silou zasunutí a vytažení, podle konceptu mechanické konstrukce je vyžadována forma podobná mechanismu silového ramene, abyste ušetřili práci a snadno zasunuli konektor na místo.
Ohledně požadavků na momentové rameno, USCAR hodně mluví o ergonomické ovladatelnosti momentového ramene. USCAR také stanoví požadavky na sílu pro příslušné primární zámky a sekundární zámky v situacích vložených a nevložených. Ve skutečnosti, všichni si myslíme, že USCAR je standard pro konektory, ale myslím si, že standard USCAR není jen technický standard, ale také vede projektanty k tomu, aby byla konstrukce během procesu navrhování spolehlivá. Jak poskytnout zákazníkům lepší zkušenost s produktem na základě spolehlivé struktury a výkonu.
Obrázek: Obrázky poměrně běžných produktů zámkové konstrukce

1.2.4 Úroveň ochrany
Ochrana konektorů je rozdělena především do tří uspořádání:
První je těsnění konce desky: konec desky je konec patice konektoru, který se instaluje mechanicky pomocí čtyř šroubů. Toto je častěji používaná struktura, ale existují i ​​některé zvláštnější struktury.

Druhým je zásuvné těsnění mezi hlavou a základnou: zásuvný modul hlavové základny znamená, že samčí konec obsahuje samičí konec, nebo samičí konec zahrnuje samčí konec, a pryžové díly jsou použity uprostřed pro radiální a axiální ochranu.

Třetí je těsnění konce linky, ochranné těsnění mezi koncovým konektorem vedení a kabelem.

Pro vysokonapěťové konektory pro elektrická vozidla, s vývojem trhu, požadavky výrobců OEM na ochranu produktů se také neustále zlepšují. V raných fázích rozvoje průmyslu, požadavky na ochranu IPI67 již mohou splnit drtivou většinu zákazníků. Však, jak se ochrana konektorových produktů objevila na trhu později, přibývalo případů úniku vody, porucha izolace, a dokonce ablaci.
Trendem vývoje elektromobilů se stalo postupné zlepšování požadavků na ochranu. Současné požadavky na krytí IP67 nemohou splňovat požadavky na běžné použití. Samozřejmě, to není absolutní, a také záleží na umístění konektoru na autě.
Podle dispozice celého vozidla, vysokonapěťový obvod bude zavěšen pod podvozkem vozidla. Platí zásada, že do kabiny se nesmí dostat vysoký tlak. Proto, většina vysokonapěťových konektorů je umístěna na šasi blízko země, nebo v blízkosti náboje kola.
Když je drsné počasí, jako je drsné počasí, silné bouřky nebo silné chladné počasí, voda přiváděná vašimi pneumatikami skutečně ovlivní tyto konektory. Pokud jste obeznámeni s testováním, nic takového jako IP6K9K v tuzemských normách neexistuje. Zjistíte, že pokud je IP67, nárazový tlak vysokotlaké vodní pistole ve skutečnosti není tak vysoký jako 6k9k.

1.2.5 Elektromagnetické stínění vysokonapěťových konektorů
Elektromobily mají mnoho elektronických zařízení, a proud bude generovat magnetická pole. Díly vozidla musí mít schopnost proti rušení. Zejména, elektrická vozidla se nyní používají jako nosič, a autonomní řízení bude vyvíjeno více na tomto základě, takže tento technický problém je velmi důležitý. Pro vysokonapěťové systémy, stíněné konektory a kabely jsou velmi důležité, ale musíme dát přednost rozvržení na úrovni systému, což je předpoklad. Pokud vaše OBC, místo, které zařídíte, včetně DCDC v systému, může mít nějaké inherentní problémy. Bez ohledu na to, jak dobře je konektor vyroben, stále budou různé problémy s rušením signálu.
Proto, musíme nejprve zvážit úroveň systému, a za druhé zvažte úroveň komponent. Pro účinnost stínění konektoru, obecně se používají dva způsoby.
První způsob je, že na některých plastových konektorech máme kovový štít, a stínění kabelu bude spojeno se stíněním kovového pláště, aby vytvořilo účinné 360° stínění.
Ve druhém způsobu, většina vysokonapěťových a slaboproudých spojů nebude mít sekundární připojení a bude připojena ke stínící vrstvě kabelu. Tuto metodu běžně používají i stávající výrobci, včetně některých známých domácích výrobců OEM, které o této metodě také uvažují. Říkáme tomu pružinový kontakt (angličtina), což je vlastně pružinové spojení. Tato struktura má také mnoho výhod, protože velikost a prostor bude menší, a bude mít více kontaktních míst;
Existuje mnoho výrobců této konstrukce, zastoupené především společnostmi jako BMW Spring ve Švýcarsku a Basilej ve Spojených státech. V této oblasti mají mnoho praktických a vyzrálých aplikačních případů. Ve většině případů, pro zalisování spoje mezi vodiči a stínící vrstvou použijeme kovové vnitřní a vnější kroužky. Stínící vrstva je umístěna mezi dvěma kovovými kroužky, a stínící vrstva a kovové kroužky jsou pevně fixovány lisováním za studena a deformací. Navíc, máme také metodu stínění, která k nahrazení pružinového spojení používá strukturu podobnou pružině řemínku hodinek. Tato struktura se často používá ve vojenských produktech a technologie je vyspělá; provedli jsme příslušné testy a všechny splňují požadavky na design. Tato struktura se používá při stínění nových energetických elektrických vozidel, které mohou nejen splnit požadavky na výkon, ale je také vyraženou součástí, vhodné pro hromadnou výrobu, a má vysoký nákladový výkon.
1.2.6 Materiál konektoru

Izolační materiál konektoru je obecně vyroben z PA66, PBT, ABS, PC, atd. Kontaktní materiály jsou obvykle vyrobeny z mosazi, fosforový bronz, beryliová měď, atd., ale nyní se v zahraničí více používá materiál měď-nikl-křemík.
Materiály pláště konektorů se obecně dělí na dva typy: plast a kov. Ohledně toho, jak vybrat plastové nebo kovové materiály, obecně existují následující referenční body:
1. Lehký
Kvůli poptávce po lehkých vozidlech, zejména výrobci osobních automobilů, za předpokladu, že produkt splňuje výkonnost, budou se snažit vybrat plastové konektory pro kontrolu hmotnosti vozidla.
2. Prostředí používání produktu
Protože mechanická pevnost kovových materiálů je lepší než u plastů. Proto, v některých drsných prostředích, kovové konektory budou vhodnější. Například, speciální vozidla, sklápěče, a části elektrického připojení, které nejsou chráněny během uspořádání celého vozidla. V této době, kovové konektory jsou o něco lepší než plastové konektory z hlediska vlivu na životní prostředí a mechanické pevnosti.
3. Způsob implementace stínění
Pro stíněné konektory, samotný plášť kovového konektoru slouží k vedení stínění a tvoří nosič pro ochranu stíněním. Obecně řečeno, u kovových konektorů je snazší dosáhnout lepšího stínění než u plastových konektorů, a jejich vzhled a struktura jsou kompaktnější.

1.2.7 Výběr konektoru
1.2.7.1 Proces výběru konektoru (viz obrázek níže)

1.2.7.2 Interpretace běžných technických parametrů konektorů
(1) Místo použití: Jak název napovídá, konektor je vybrán podle místa jeho použití na různých vysokonapěťových elektrických spotřebičích ve vozidle.

(2) Jmenovité napětí: maximální napětí, při kterém elektrické zařízení (včetně elektrického a napájecího zařízení) může fungovat stabilně po dlouhou dobu.
Jmenovité napětí je úměrné povrchové dráze & odbavení. Jinými slovy, tím vyšší je požadované jmenovité napětí, čím větší nebo delší je konektor. Plazivá vzdálenost & standardy návrhu vůle jsou v souladu s GBT 16935.1 (IEC 60664-1),
(3) Jmenovitý proud: Jmenovitý proud elektrického zařízení se vztahuje k maximálnímu proudu, který může procházet po dlouhou dobu, když tvorba tepla nepřekračuje povolenou dlouhodobou teplotu ohřevu za referenční okolní teploty a pracovních podmínek jmenovitého napětí..
Pro elektrická vozidla, P=UI, jmenovitý proud se určuje na základě výkonu P elektrického zařízení a výstupního napětí U.
Špičkový proud: Maximální hodnota proudu generovaná elektrickým vozidlem v okamžiku prudkého zrychlení, lezení, nebo přetížení.
Proudová plocha průřezu je úměrná jmenovitému proudu konektoru. Jinými slovy, čím větší je průřez čepu/otvoru/drátu, tím větší proud může projít, a čím větší je konektor.

(4) ODPOČINEK (vysokonapěťové blokování)
(4.1) Design HVIL funkční účel
Potvrďte integritu celého vysokonapěťového systému. Když je obvod vysokonapěťového systému odpojen nebo je poškozena integrita, jsou spuštěna bezpečnostní opatření celého vozidla.
(4.2) Implementace funkce HVIL
A. Je vyžadován celý systém a musí být navržen do systému během vývoje systému;
b. Dělá se hlavně přes konektory;
c.HVIL obvod je nízkonapěťový obvod a je nezávislý na silovém obvodu.
(4.3) Princip implementace HVIL funkce konektoru
Napájecí a signální svorky by se měly setkat:
——Při připojování, nejprve se připojí napájecí svorka, následuje signální terminál.
——Při odpojování, nejprve se odpojí signální svorka, následovaný napájecím terminálem.
Zvláštní poznámka: Připojení silových svorek indikuje dobrý kontakt, a virtuální kontakt je nepřijatelný.
(5) Stínění
Stínění střídavým elektrickým polem: Aby se snížilo vazebné rušivé napětí střídavého elektrického pole na citlivé obvody, mezi zdrojem rušení a citlivým obvodem lze umístit kovové stínění s dobrou vodivostí, a kovové stínění může být uzemněno.
Hlavní rozdíl mezi stíněnými a nestíněnými konektory je v tom, zda existuje kovové stínění s dobrou vodivostí.

(6) Úroveň ochrany
Úroveň ochrany IP se skládá ze dvou čísel. První označené číslo udává stupeň prachotěsnosti a ochrany proti vniknutí cizích předmětů spotřebičem. Druhé označené číslo udává stupeň utěsnění spotřebiče proti vlhkosti a vnikání vody. Čím vyšší číslo, tím vyšší je úroveň ochrany.

(7) Odchozí metoda
Vztahuje se hlavně k úhlu mezi úhlem výstupu kabelu na konci zástrčky elektrického konektoru a normálním směrem instalační plochy zásuvky. Podle této klasifikace, ty běžné jsou 90° (úhlové) a 180° (rovně) výstupní elektrické konektory.
(8) Způsob instalace zásuvky
Abychom vyhověli potřebám OEM designérů pro různé rozmístění konektorů, Způsoby instalace zásuvek elektrického konektoru jsou rozděleny do následujících čtyř typů:

1.6.2.3 Poznámky k volbě
(1) Volba napětí musí odpovídat: jmenovité napětí vozidla po výpočtu zatížení by mělo být menší nebo rovné jmenovitému napětí konektoru. Pokud pracovní napětí vozidla dlouhodobě překračuje jmenovité napětí konektoru, elektrický konektor je ohrožen tečením a ablací.
(2) Aktuální výběr se musí shodovat: jmenovitý proud vozidla po výpočtu zatížení by měl být menší nebo roven jmenovitému proudu konektoru. Pokud provozní proud vozidla delší dobu překračuje jmenovitý proud konektoru, elektrický konektor je ohrožen ablací přetížení.
(3) Výběr kabelu musí odpovídat: Výběr kabelu a přizpůsobení celého vozidla je rozděleno na přizpůsobení kabelů s proudem a přizpůsobení těsnění kabelů a konektorů. Ohledně proudové zatížitelnosti kabelů, každý OEM má specializované elektrotechniky, kteří provádějí odpovídající návrh, což zde nebude vysvětlováno.
Utěsnění lícování: Konektor a těsnění kabelu se spoléhají na elastické stlačení pryžového těsnění, které mezi nimi zajišťuje kontaktní tlak, čímž je dosaženo spolehlivého výkonu ochrany, jako je IP67. Podle výpočtů, dosažení specifického kontaktního tlaku závisí na specifické míře stlačení těsnění. Na základě toho, pokud je vyžadována spolehlivá ochrana, těsnící ochrana konektoru má na začátku návrhu specifické požadavky na velikost kabelu;
Kabely se stejnými specifikacemi proudovodného průřezu mohou mít různé vnější průměry, jako jsou stíněné kabely a nestíněné kabely, národní standardní kabely a standardní kabely LV216. Konkrétní vhodné kabely a specifikace výběru konektorů jsou jasně uvedeny. Proto, při výběru konektorů, zvláštní pozornost je třeba věnovat požadavkům na specifikaci kabelu, aby se zabránilo selhání těsnění konektoru.
(4) Celé vozidlo vyžaduje flexibilní kabeláž: Pro kabeláž vozidla, každý OEM má nyní požadavky na poloměr ohybu a vůli; podle konektoru ve vozidle
Pro případy použití, doporučuje se, aby po dokončení montáže postroje, samotné vývody konektoru nejsou namáhány. Pouze když je celý kabelový svazek vystaven vibracím, náraz a relativní posunutí karoserie vozidla v důsledku provozu automobilu, účelu odlehčení tahu lze dosáhnout flexibilitou kabelového svazku. I když je na svorku konektoru přenášeno malé napětí, výsledné napětí nepřesahuje konstrukční přídržnou sílu koncovky v konektoru.