Uusi Energy Vehicle High Voltage Connector Technology

Viime vuosina, maailmankuulut liitinyritykset ovat siirtäneet tuotantonsa Kiinaan. Kiinasta on tullut maailman suurin liittimien tuotantokanta. Vuosien teknologian kertymisen jälkeen, kotimaani liittimet ovat täyttäneet uusien energiaajoneuvojen suurjänniteliittimiltä vaaditun teknisen tason suunnitteluominaisuuksien ja automatisoitujen tuotantoominaisuuksien osalta. Olettaen, että loppupään valmistajat ovat paikallisia ja niillä on riittävät tekniset valmiudet, kotimaiset valmistajat ovat saavuttaneet korkeimman pisteen uusien energiaajoneuvojen suurjänniteliittimissä, kuten Sichuan Yonggui, AVIC Optoelektroniikka, Basba ja muut tunnetut yritykset.

Harmonisoitu järjestelmä koostuu Rosenbergerin HV-liittimistä virtakuormille asti 50 A ja 450 A kaapelin halkaisijat alkaen 2 x 4 mm² asti 120 mm² sekä sähkönjakeluyksiköt asiakaskohtaisiin kokoonpanoihin. 48 V:n liittimien sukupolvi on saatavilla pyynnöstä.

HVR300-liitinjärjestelmä on tällä hetkellä kehitysvaiheessa ja on saatavilla pyynnöstä. Sen suurin virransiirtokapasiteetti on 320 A yhdistettynä minimaaliseen tilantarpeeseen. Tuotevalikoimaan kuuluu 2-napainen kulmaliitin suojatuille kaapeleille ja kaapelin poikkileikkaus 70 mm² vastaavan otsikon kanssa. Poikkileikkaus 50 mm² on saatavilla pyynnöstä. Vivun lukitusmekanismi on kiinnitetty ylimääräisellä liukusäätimellä (CPA – liittimen sijainnin varmistus) vahingossa tapahtuvan pariutumisen estämiseksi.

HVR420-liittimillä on korkein virrankantokyky 420 A jopa 95 mm² variantti. Suurin kaapelin poikkileikkaus 120 mm², 450 A:n virranvoimakkuudet voidaan saavuttaa 85 °C:n lämpötilassa. Ylimääräinen liukulukitusmekanismi estää liitoksen irtoamisen vahingossa sovelluksissa, kuten sähköajoneuvojen akkujen lataamisessa jopa 450 kWh.

Uusi energia sähköajoneuvo EV 110-750V 2300A Virta korkeajännite HV vedenpitävä linja energian varastointi 6 mm silikonikaapeli 2-5 Pin Plug Connector

Kiina uuden energian sähköajoneuvon johtosarja Tehdas korkeajännitevirtakaapeli Akkukaapeli AC1000V DC1500V korkeajännite EV-kaapelin valmistus

Korkeajänniteliitin ja suurjännitejohto uusiin energiaajoneuvoihin

1-Korkeajänniteliittimien tekninen analyysi:
1.1 Suurjänniteliittimien käyttö ajoneuvojärjestelmissä
Perinteisiin suurjännite- ja suurvirtaliittimiin verrattuna, uusien energiaajoneuvojen liittimien käyttöolosuhteet ovat monimutkaisempia ja vaihtelevia, jotka edellyttävät liittimen suurempaa luotettavuutta;
Verrattuna perinteisiin pienjänniteautojen liittimiin, jännitetason nousun vuoksi (tällä hetkellä valtavirran jännitteet ovat korkeammat kuin 300 V DC), ihmiskehon loukkaantumisriski sähköiskusta on kasvanut, ja liittimien turvallisuusvaatimukset ovat korkeammat. Siksi, tuotteen eristys- ja suojausvaatimukset ovat korkeammat kuin perinteisillä pienjänniteliittimillä.
Uusien energiaajoneuvojen liittimien päätehtävänä on varmistaa koko ajoneuvon suurjänniteliitäntäjärjestelmä. Se on, sillan rakentaminen, jossa sisäinen piiri on estetty tai eristetty, jotta virta pääsee kulkemaan.
Uusien energiaajoneuvojen liittimien koostumus voidaan yleensä jakaa kolmeen osaan: apurakenteet, kuten kuoret ja tiivisteet, eristävät osat, ja johtavat kosketinparit. Pistokevaipan ja pistorasian vaipan asettamisen ja keskinäisen yhteistyön kautta, yhdistämis- ja johtamistoiminnot voidaan saavuttaa.
Suurjänniteliittimiä käytetään pääasiassa uusien energiaajoneuvojen suurjännite- ja suurvirtapiireissä, ja työskentelevät samanaikaisesti johtavien kaapeleiden kanssa kuljettaakseen akun energiaa ajoneuvojärjestelmän eri komponentteihin erilaisten sähköpiirien kautta. Kuten akkupaketit, moottorin ohjaimet, DCDC-muuntimet, latureita ja muita kehon tehoyksiköitä.
Kuva: Ajoneuvojärjestelmissä käytettyjen suurjänniteliittimien asettelukaavio.

1.2 Suurjänniteliittimen suunnittelun keskeisten kohteiden analyysi
1.2.1 Lämpötilan nousu- ja vähennyskäyrän arvot
Lämpötilan nousu on yksi tärkeimmistä suunnittelukriittisistä kohdista liittimen suunnittelussa. Epänormaali lämpötilan nousu aiheuttaa liittimen irtoamisen liiallisen lämpötilan nousun vuoksi.
Liittimen lämpötilan nousuun vaikuttavat seuraavat tekijät:
1. Kosketusvastus: käytetään johtavaan liitäntään, vastus kahden kosketinkannattimen välillä. Kuten pinhole-to-pin kosketusvastus, puristusvastus neulanreiän ja langan välillä, ja kosketusvastus kierreliitoskuparilevyjen välillä.
2. Materiaaliympäristön lämmitys: Kun liitin on pitkään korkeassa lämpötilassa, liittimessä käytetyt materiaalit ovat teknisiä muovia, metalli, kumi, jne. Erityisesti, teknisten muovien käyttölämpötila on enintään 140 °C. Kuitenkin, kun tuotteen ympäristön lämpötila on liian korkea, liitin tuottaa lämpöä omasta koskettimen sisäisestä resistanssistaan ​​ja saavuttaa lämpötasapainon. Lisäksi, ympäristön lämpötila on korkeampi kuin materiaalin suurin sallittu käyttölämpötila. Tällä hetkellä, jos liitin on tässä ympäristössä pitkään ja liittimen sisäinen reikäosa lämpenee eikä sisäistä lämpötilaa voi purkaa, sisälämpötila jatkaa nousuaan ja liitin tuottaa paljon lämpöä. Tämä voi johtaa liittimen irtoamiseen ja ajoneuvon palamiseen, mikä on erittäin vakava ongelma. Sekä kumi- että metallimateriaaleilla on enimmäiskäyttölämpötilarajat, jotka on otettava huomioon suunnittelussa.

3. Levyjen päiden liitäntä: Jos pultteja tarvitaan suunnittelun aikana, on ryhdyttävä ennaltaehkäiseviin toimenpiteisiin löystymisen estämiseksi toimituksen aikana; samaan aikaan, pultteja kytkettäessä, vääntömomentin testaus on suoritettava käyttömääräysten mukaisesti. Johtavien osien ruuviliitokset, yksi tärkeimmistä vikatiloista on, että kiristysmomenttia ei ohjata vääntömomenttivaatimusten mukaisesti, mikä johtaa epänormaaliin lämpötilan nousuun ja liitososien ablaatioon.
4. Alennuskäyrä: Keskustellaan nyt vähennyskäyrästä. Ymmärtääkseni, vähennyskäyrä on kuin valitsisi tuotteen, jota tulisi käyttää tietyssä ympäristössä. Tällä hetkellä, tuotetta valittaessa, sinun on määritettävä, minkä tuotevalikoiman valitset tuotteen määritteen arvon perusteella. Suurjänniteliittimien vähennyskäyrä on tarjota asiakkaille valikko, ja asiakkaat voivat valita tämän ruokalistan perusteella itse sopivat ruoat oman maun mukaan.
Vähennyskäyrä on eri arvot, jotka vastaavat eri virtoja eri käyttöympäristön lämpötiloissa. Nämä arvot saadaan piirtämällä käyräkaavio. Tällä vähennyskäyräkaaviolla, tämän liittimen käyttöolosuhteet voidaan nähdä intuitiivisemmin.

20Korkeajännitteiset autoliittimet sähköajoneuvoihin

Tehdastilaus korkeajännitteisten sähköautojen latausliittimiin – Autojen liitin, Ajoneuvon liitin

Korkeajänniteliittimet kestävät jopa 450A sähköajoneuvoissa

Kuva: Kuva lämpötilan noususta ja vähennyskäyrästä – vähennyskäyrän kaavio
1.2.2 High Voltage Interlock (LEVÄTÄ)
Koko suurjänniteliitäntäjärjestelmälle, korkeajännitejärjestelmän turvallisuuden varmistamiseksi virran kytkemisen ja katkaisun aikana, suurjännitteisen lukituksen käsite otetaan käyttöön kytkentäsuunnittelussa.
Yksinkertainen kuvaus on, kun liitin on kytketty ja kytketty, suurjännitepiiri koskettaa ensin ja johtaa, ja sitten suurjännitteinen lukitussignaalipiiri johtaa. Kun rikkoutuu, korkeajännitteinen lukitussignaali katkeaa ensin, ja sitten korkeajännitepiiri katkeaa.
Useimmat liitinvalmistajat sijoittavat korkeajännitteisen lukitusrakenteen liittimen sisään, ja jotkut valmistajat sijoittavat korkeajännitteisen lukituksen liitäntäontelon ulkopuolelle apurakennesuunnittelun avulla. On erittäin tärkeää varmistaa korkeajännitteisen lukitussilmukan vakaus.
Jos korkeajännitteinen lukitus on epäjatkuva, mahdolliset seuraukset ovat vakavia. Esimerkiksi, ajoneuvon ajon aikana, korkeajännitteisen lukituspiirin signaali muuttuu yhtäkkiä epänormaaliksi, jolloin ajoneuvosta katkeaa yhtäkkiä virta ja se ei toimi normaalisti, joka voi aiheuttaa liikenneonnettomuuden.
1.2.3 Lukitusrakenne
Ymmärrä, että todellisella toissijaisella lukolla ei ole toissijaista suojaustoimintoa, mutta sen on suojattava sitä tehokkaasti. Tämän todellinen merkitys on ensisijaisen lukon jälkeen, jos ensisijainen lukko epäonnistuu tai toiminnan vahvistusta ei ole, toissijainen lukko varmistaa, että ensisijainen lukko on lukittu ja ensimmäinen lukko on suojattu. Tämä on erittäin tärkeä rooli.
Yleisimmin käytetty toissijainen lukitusrakenne yhdistettynä ensisijaiseen lukkoon on voimavarsimekanismi. Koska kertalukitus liittyy työntö- ja ulosvetovoimaan, mekaanisen suunnittelukonseptin mukaan vaaditaan voimavarsimekanismin kaltainen muoto, työvoiman säästämiseksi ja liittimen asentamiseksi helposti paikalleen.
Mitä tulee momenttivarren vaatimuksiin, USCAR puhuu paljon momenttivarren ergonomisesta käytettävyydestä. USCAR määrittelee myös voimavaatimukset asiaankuuluville ensisijaisille ja toissijaisille lukoksille sijoitetuissa ja asettamattomissa tilanteissa. Itse asiassa, me kaikki ajattelemme, että USCAR on standardi liittimille, mutta mielestäni USCAR-standardi ei ole vain tekninen standardi, mutta myös ohjaa suunnittelijoita tekemään rakenteesta luotettavan suunnitteluprosessin aikana. Kuinka tarjota asiakkaille parempi tuotekokemus luotettavan rakenteen ja suorituskyvyn perusteella.
Kuva: Kuvia suhteellisen yleisistä lukitusrakennetuotteista

1.2.4 Suojaustaso
Liittimien suojaus on jaettu pääasiassa kolmeen järjestelyyn:
Ensimmäinen on levyn päädyn tiiviste: the board end is the connector socket end which is installed mechanically with four screws. This is a more commonly used structure, but there are also some more special structures.

The second is the head-base plug-in seal: the head-base plug-in means that the male end includes the female end, or the female end includes the male end, and rubber parts are used in the middle for radial and axial protection.

The third is the line end seal, the protective seal between the line end connector and the cable.

For high-voltage connectors for electric vehicles, with the development of the market, the performance requirements of OEMs for product protection are also constantly improving. In the early stages of industry development, the protection requirements of IPI67 can already meet the vast majority of customers. Kuitenkin, koska liitintuotteiden suoja tuli markkinoille myöhemmin, vesivuototapauksia oli yhä enemmän, eristysvirhe, ja jopa ablaatio.
Suojavaatimusten asteittaisesta parantamisesta on tullut sähköajoneuvojen kehitystrendi. Nykyiset IP67-vaatimukset eivät täytä normaalin käytön vaatimuksia. Tietenkin, tämä ei ole ehdoton, ja se riippuu myös liittimen sijainnista autossa.
Koko ajoneuvon layoutin mukaan, suurjännitepiiri ripustetaan ajoneuvon alustan alle. Periaatteena on, että korkeaa painetta ei saa päästää ohjaamoon. Siksi, useimmat korkeajänniteliittimet sijaitsevat rungossa lähellä maata, tai lähellä pyörän napaa.
Kun on kova sää, kuten ankara sää, rankkoja sadekuuroja tai kovaa kylmää säätä, renkaiden tuoma vesi vaikuttaa itse asiassa näihin liittimiin. Jos olet perehtynyt testaukseen, kotimaisissa standardeissa ei ole sellaista asiaa kuin IP6K9K. Löydät sen, jos se on IP67, korkeapaineisen vesipistoolin iskupaine ei itse asiassa ole niin korkea kuin 6k9k.

1.2.5 Suurjänniteliittimien sähkömagneettinen suojaus
Sähköautoissa on monia elektronisia laitteita, ja virta synnyttää magneettikenttiä. Ajoneuvon osissa on oltava häiriönestoominaisuudet. Erityisesti, sähköajoneuvoja käytetään nykyään kuljetusvälineenä, ja autonomista ajamista kehitetään enemmän tältä pohjalta, joten tämä tekninen kysymys on erittäin tärkeä. Korkeajännitejärjestelmille, suojatut liittimet ja kaapelit ovat erittäin tärkeitä, mutta meidän on annettava etusija järjestelmätason asettelulle, mikä on edellytys. 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.
Siksi, 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. This method is also commonly used by existing manufacturers, including some well-known domestic OEMs, jotka myös harkitsevat tätä menetelmää. Kutsumme sitä jousikontaktiksi (englanti), joka on itse asiassa jousiliitos. Tällä rakenteella on myös monia etuja, koska koko ja tila ovat pienemmät, ja sillä on enemmän yhteyspisteitä;
Tämän rakenteen valmistajia on monia, pääasiassa BMW Springin kaltaiset yritykset Sveitsissä ja Basel Yhdysvalloissa. Heillä on monia käytännöllisiä ja kypsiä sovellustapauksia tällä alalla. Useimmissa tapauksissa, käytämme metallisia sisä- ja ulkorenkaita johtojen ja suojakerroksen välisen liitoksen puristamiseen. Suojakerros sijoitetaan kahden metallirenkaan väliin, ja suojakerros ja metallirenkaat kiinnitetään tiukasti kylmäpuristuksen ja muodonmuutoksen avulla. Lisäksi, Meillä on myös suojausmenetelmä, jossa käytetään kellon rannekkeen jousen kaltaista rakennetta jousiliitoksen tilalle. Tätä rakennetta käytetään usein sotilastuotteissa ja tekniikka on kypsää; olemme tehneet asiaankuuluvat testit ja kaikki voivat täyttää suunnitteluvaatimukset. Tätä rakennetta käytetään uusien energiakäyttöisten sähköajoneuvojen suojauksessa, jotka eivät vain täytä suorituskykyvaatimuksia, mutta se on myös leimattu osa, sopii massatuotantoon, ja sillä on korkea kustannustehokkuus.
1.2.6 Liittimen materiaali

Liittimen eristysmateriaali on yleensä valmistettu PA66:sta, PBT, ABS, PC, jne. Kontaktimateriaalit on yleensä valmistettu messingistä, fosforipronssi, berylliumkupari, jne., mutta nyt ulkomailla enemmän käytetty materiaali on kupari-nikkeli-pii-materiaalia.
Liittimen kuorimateriaalit jaetaan yleensä kahteen tyyppiin: muovia ja metallia. Mitä tulee muovi- tai metallimateriaalien valitsemiseen, on yleensä seuraavat viitekohdat:
1. Kevyt
Kevyiden ajoneuvojen kysynnän vuoksi, erityisesti henkilöautojen valmistajat, lähtökohtana tuotteen suorituskyvyn täyttäminen, he yrittävät parhaansa mukaan valita muoviliittimet ajoneuvon painon hallitsemiseksi.
2. Tuotteen käyttöympäristö
Koska metallimateriaalien mekaaninen lujuus on parempi kuin muovien. Siksi, joissain ankarissa ympäristöissä, metalliliittimet sopivat paremmin. Esimerkiksi, erikoisajoneuvot, kippiautot, ja sähköliitäntäosat, joita ei ole suojattu koko ajoneuvon sijoittelun aikana. Tällä hetkellä, metalliliittimet ovat hieman parempia kuin muoviliittimet ympäristövaikutusten ja mekaanisen lujuuden suhteen.
3. Suojauksen toteutusmenetelmä
Suojatuille liittimille, the shell of the metal connector itself is used to conduct shielding and form a carrier for shielding protection. Yleisesti ottaen, metal connectors are easier to achieve better shielding performance than plastic connectors, and their appearance and structure are more compact.

1.2.7 Liittimen valinta
1.2.7.1 Connector selection process (see the figure below)

1.2.7.2 Interpretation of common technical parameters of connectors
(1) Location of use: Kuten nimi ehdottaa, the connector is selected for its application location on different high-voltage electrical appliances in the vehicle.

(2) Nimellisjännite: the maximum voltage at which electrical equipment (including electricity and power supply equipment) can work stably for a long time.
The rated voltage is proportional to the creepage distance & clearance. Toisin sanoen, the higher the voltage rating required, the larger or longer the connector. Creepage distance & välyksen suunnittelustandardit ovat GBT:n mukaisia 16935.1 (IEC 60664-1),
(3) Nimellisvirta: Sähkölaitteiden nimellisvirralla tarkoitetaan suurinta virtaa, joka saa kulkea pitkän ajan, kun lämmöntuotto ei ylitä sallittua pitkäaikaista lämmityslämpötilaa vertailuympäristön lämpötilan ja nimellisjännitteen käyttöolosuhteissa..
Sähköajoneuvoihin, P=UI, nimellisvirta määräytyy sähkölaitteen tehon P ja lähtöjännitteen U perusteella.
Huippuvirta: Suurin sähköauton tuottama virran arvo nopean kiihdytyksen hetkellä, kiipeilyä, tai ylikuormitus.
Virtaa kuljettava poikkipinta-ala on verrannollinen liittimen nimellisvirtaan. Toisin sanoen, mitä suurempi tapin/reiän/langan poikkileikkaus, mitä suurempi virta se voi kulkea, ja mitä suurempi liitin.

(4) LEVÄTÄ (korkeajännitelukitus)
(4.1) Suunnittele HVIL toiminnallinen tarkoitus
Varmista koko suurjännitejärjestelmän eheys. Kun suurjännitejärjestelmän piiri on irrotettu tai eheys on vaurioitunut, koko ajoneuvon turvatoimenpiteet laukeavat.
(4.2) HVIL-toiminnon toteutus
eräs. Koko järjestelmä vaaditaan ja se on suunniteltava järjestelmään järjestelmän kehittämisen aikana;
b -. Pääasiassa liittimien kautta;
c.HVIL-piiri on pienjännitepiiri ja on riippumaton tehopiiristä.
(4.3) Liittimen HVIL-toiminnon toteutuksen periaate
Virta- ja signaaliliittimien tulee vastata toisiaan:
——Yhdistäessä, virtaliitin kytketään ensin, jota seuraa signaalipääte.
——Kun yhteys katkaistaan, signaaliliitin irrotetaan ensin, sen jälkeen virtaliitin.
Erityinen huomautus: Teholiittimien kytkentä osoittaa hyvää kontaktia, ja virtuaalista kontaktia ei voida hyväksyä.
(5) Suojaus
Vaihteleva sähkökenttäsuojaus: Vaihtuvan sähkökentän kytkentähäiriöjännitteen vähentämiseksi herkkiin piireihin, häiriölähteen ja herkän piirin väliin voidaan asentaa metallisuojus, jolla on hyvä johtavuus, ja metallisuojus voidaan maadoittaa.
Suurin ero suojattujen ja suojaamattomien liittimien välillä on se, onko olemassa metallisuojaa, jolla on hyvä johtavuus.

(6) Suojaustaso
IP-suojaustaso koostuu kahdesta numerosta. Ensimmäinen merkitty numero ilmaisee pölytiiviyden tason ja suojan laitteen vieraiden esineiden tunkeutumista vastaan. Toinen merkitty numero ilmaisee laitteen tiiviysasteen kosteuden ja veden tunkeutumista vastaan. 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° (suoraan) 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. Regarding the current carrying capacity of cables, each OEM has dedicated electrical engineers to carry out matching design, jota ei tässä selitetä.
Tiivistyssovitus: Liitin ja kaapelin tiiviste perustuvat kumitiivisteen elastiseen puristukseen, jotta ne muodostavat kosketuspaineen niiden välille, Näin saavutetaan luotettava suojausteho, kuten IP67. Laskelmien mukaan, tietyn kosketuspaineen saavuttaminen riippuu tiivisteen määrätystä puristusmäärästä. Tämän perusteella, jos tarvitaan luotettavaa suojausta, liittimen tiivistyssuojauksessa on suunnittelun alussa kaapelille erityiset kokovaatimukset;
Kaapeleilla, joilla on samat virransiirtopoikkileikkauksen tiedot, voi olla erilainen ulkohalkaisija, kuten suojatut kaapelit ja suojaamattomat kaapelit, kansalliset standardikaapelit ja LV216-standardikaapelit. Tarkat yhteensopivat kaapelit ja liittimen valintatiedot on ilmoitettu selkeästi. Siksi, liittimiä valittaessa, Erityistä huomiota on kiinnitettävä kaapelin vaatimuksiin liittimen tiivistysvaurion estämiseksi.
(4) Koko ajoneuvo vaatii joustavan johdotuksen: Ajoneuvon johtoihin, jokaisella OEM:llä on nyt taivutussäde ja löysyysvaatimukset; ajoneuvossa olevan liittimen mukaan
Käyttötapauksiin, on suositeltavaa tehdä sen jälkeen, kun johtosarja on asennettu, itse liittimen liittimet eivät ole jännittyneet. Vain silloin, kun koko johdinsarja on alttiina tärinälle, auton toiminnasta johtuva ajoneuvon korin isku ja suhteellinen siirtymä, vedonpoiston tarkoitus voidaan saavuttaa johdinsarjan joustavuuden avulla. Vaikka pieni määrä jännitystä siirtyisi liittimen liittimeen, tuloksena oleva jännitys ei ylitä liittimen suunniteltua pidätysvoimaa liittimessä.