Nouvelle technologie de connecteur à haute tension pour véhicules énergétiques

Au cours des dernières années, Les sociétés de connecteurs de renommée mondiale ont déménagé leurs bases de production en Chine. La Chine est devenue la plus grande base de connecteur au monde. Après des années d'accumulation de technologie, Les connecteurs de mon pays ont atteint le niveau technique requis pour les connecteurs à haute tension pour de nouveaux véhicules énergétiques en termes de capacités de conception et de capacités de production automatisées. Sur la prémisse que les fabricants en aval sont localisés et ont des capacités techniques suffisantes, Les fabricants nationaux ont occupé le point le plus élevé dans les connecteurs à haute tension pour les nouveaux véhicules énergétiques, comme le Sichuan Yonggui, Optoélectronique AVIC, Basba et autres sociétés bien connues.

Le système harmonisé se compose de connecteurs HV Rosenberger pour les charges actuelles jusqu'à 50 A et 450 A pour les diamètres de câble de 2 X 4 mm² pour 120 MM² ainsi que les unités de distribution d'énergie pour les assemblées spécifiques au client. Une génération de connecteurs 48V sera disponible sur demande.

Le système de connecteur HVR300 est actuellement en phase de développement et est disponible sur demande. Il a une capacité de charge de courant maximale de 320A combinée avec des exigences d'espace minimales. Le portefeuille de produits comprend un coupleur incliné à 2 pôles pour les câbles blindés et une section transversale de câble de 70 mm² avec l'en-tête correspondant. Une section transversale de 50 MM² est disponible sur demande. Le mécanisme de verrouillage du levier est fixé avec un curseur supplémentaire (CPA - Assurance de position du connecteur) pour éviter un accidentel sans rapport.

Les connecteurs HVR420 ont la capacité de charge de courant la plus élevée à 420A, même dans le 95 variante mm². Avec la plus grande section transversale de câble de 120 mm², Des intensités de courant allant jusqu'à 450A peuvent être atteintes à une température de 85 ° C. Le mécanisme supplémentaire de verrouillage des glissières empêche l'accident de la connexion de non-»dans des applications telles que la suralimentation des batteries de véhicules électriques avec jusqu'à 450 kwh.

Nouveau véhicule électrique énergétique EV 110-750V 2300A 2-5 Connecteur de fiche PIN

Chine New Energy Electric Vehicle Fire Herness Factory High Tension Power Cable Battery Cable AC1000V DC1500V Haute tension EV Câble EV

Connecteur à haute tension et fil à haute tension pour les nouveaux véhicules énergétiques

1-Analyse technique des connecteurs à haute tension:
1.1 Application de connecteurs à haute tension dans les systèmes de véhicules
Par rapport aux connecteurs traditionnels à haute tension et à courant élevé, Les conditions d'utilisation des connecteurs pour les nouveaux véhicules énergétiques sont plus complexes et modifiables, nécessitant une fiabilité plus élevée du connecteur;
Par rapport aux connecteurs automobiles traditionnels à basse tension, En raison de l'augmentation du niveau de tension (Les tensions actuellement traditionnelles sont supérieures à 300 V CC), Le risque que le corps humain soit blessé par le choc électrique a augmenté, et les exigences de sécurité pour les connecteurs sont plus élevées. Donc, Les exigences d'isolation et de protection du produit sont supérieures à celles des plug-ins à basse tension traditionnels.
La fonction principale des connecteurs pour les nouveaux véhicules énergétiques est d'assurer le système d'interconnexion à haute tension de l'ensemble du véhicule. C'est, Construire un pont où le circuit interne est bloqué ou isolé pour permettre au courant de couler.
La composition de nouveaux connecteurs de véhicules énergétiques peut généralement être divisé en trois parties: Structures auxiliaires telles que les coquilles et les phoques, pièces isolantes, et paires de contacts conducteurs. À travers l'insertion et la coopération mutuelle entre la gaine du bouchon et la gaine de la douille, Les fonctions de connexion et de conduction peuvent être atteintes.
Les connecteurs à haute tension sont principalement utilisés dans les circuits à haute tension et à haute tension de nouveaux véhicules énergétiques, et travailler simultanément avec des câbles conducteurs pour transporter l'énergie de la batterie vers divers composants du système de véhicules à travers différents circuits électriques. Comme les batteries, contrôleurs de moteur, DCDC Converties, Chargers et autres unités de puissance corporelle.
Chiffre: Diagramme de disposition des connecteurs à haute tension utilisés dans les systèmes de véhicules.

1.2 Analyse des éléments clés dans la conception du connecteur haute tension
1.2.1 Élévation de la température et valeurs de courbe de rétrécissement
L'élévation de la température est l'un des éléments critiques de conception les plus importants dans la conception du connecteur. Une augmentation anormale de la température fera l'ablate du connecteur en raison de l'élévation excessive de la température.
L'augmentation de la température du connecteur est affectée par les facteurs suivants:
1. Résistance aux contacts: Utilisé pour la connexion conductrice, Résistance entre deux porteurs de contact. Comme la résistance de contact avec pinhole à broche, Résistance à l'embrasure entre la queue et le fil, et résistance de contact entre les plaques de cuivre de connexion filetée.
2. Chauffage de l'environnement matériel: Lorsque le connecteur est dans un environnement à haute température pendant longtemps, Les matériaux utilisés dans le connecteur sont des plastiques d'ingénierie, métal, caoutchouc, etc.. En particulier, Les plastiques d'ingénierie nécessitent une température de travail maximale de 140 ° C. Cependant, Lorsque la température ambiante du produit est trop élevée, Le connecteur génère de la chaleur en raison de sa propre résistance interne de contact et atteint l'équilibre thermique. En outre, La température ambiante est supérieure à la température de fonctionnement maximale autorisée du matériau. À ce moment-là, Si le connecteur est dans cet environnement pendant longtemps et que la partie sténopé interne du connecteur se réchauffe et que la température interne ne peut pas être déchargée, La température interne continuera de monter et le connecteur générera beaucoup de chaleur. Cela peut conduire à l'ablation du connecteur et à la combustion du véhicule, qui est un problème très grave. Les matériaux en caoutchouc et les matériaux métalliques ont des limites de température de fonctionnement maximales, qui doivent être pris en considération pendant la conception.

3. Connexion des extrémités de la plaque: Si des boulons sont nécessaires pendant la conception, Des mesures préventives doivent être prises pour empêcher le relâchement lors de la livraison; en même temps, Lors de la connexion des boulons, Les tests de couple doivent être effectués en fonction des spécifications de fonctionnement. Dans le cas des connexions à vis des pièces conductrices, L'un des principaux modes de défaillance est que le couple de resserrement n'est pas contrôlé en fonction des exigences de couple, entraînant une augmentation anormale de la température et une ablation des parties de connexion.
4. Courbe de rétrécissement: Maintenant, discutons de la courbe de rétrécissement. À ma compréhension, La courbe de rétrécisation, c'est comme choisir un produit qui doit être utilisé dans un environnement spécifique. À ce moment-là, Lors de la sélection d'un produit, Vous devez déterminer la gamme de produits que vous choisissez en fonction d'une valeur d'attribut du produit. La courbe de rétrécissement des connecteurs haute tension consiste à fournir aux clients un menu, Et les clients peuvent choisir leurs propres plats appropriés en fonction de leurs propres goûts en fonction de ce menu.
La courbe de rétrécation est les différentes valeurs correspondant à différents courants à différentes températures ambiantes de travail. Ces valeurs sont obtenues en traçant un graphique de courbe. Avec ce graphique de courbe de rétrécissement, Les conditions d'utilisation de ce connecteur peuvent être vues plus intuitivement.

20Un connecteur automobile haute tension pour véhicule électrique

Couchure d'usine pour les connecteurs EV haute tension à charge – Connecteur automobile, Connecteur de véhicule

Les connecteurs à haute tension sont gérés jusqu'à 450A dans les véhicules électriques

Chiffre: Illustration de l'élévation de la température et de la courbe de rétrécation - graphique de courbe de rétrécation
1.2.2 Verrouillage haute tension (Repos)
Pour l'ensemble du système d'interconnexion à haute tension, Afin d'assurer la sécurité du système haute tension lors de la mise sous tension et de l'éteinte, Le concept de verrouillage à haute tension est introduit dans la conception de la connexion.
Une description simple est que lorsque le connecteur est branché et connecté, Le circuit haute tension contacte et conduit d'abord, Et puis le circuit de signal de verrouillage à haute tension. Lors de la rupture, Le signal de verrouillage haute tension est en premier brisé, puis le circuit haute tension est cassé.
La plupart des fabricants de connecteurs placeront la conception de verrouillage à haute tension à l'intérieur du connecteur, Et certains fabricants placeront le verrouillage à haute tension à l'extérieur de la cavité d'accouplement par conception structurelle auxiliaire. Il est très important d'assurer la stabilité de la boucle de verrouillage à haute tension.
Si l'emboîtement à haute tension est discontinu, Les conséquences possibles seront graves. Par exemple, Pendant que le véhicule conduit, Le signal du circuit de verrouillage à haute tension devient soudainement anormal, faire perdre soudainement le véhicule et ne pas fonctionner normalement, ce qui peut provoquer un accident de la circulation.
1.2.3 Structure de verrouillage
Comprenez que le véritable serrure secondaire n'a pas de fonction de protection secondaire, mais il doit le protéger efficacement. Le vrai sens de ceci est qu'après le verrou principal, Si le verrou principal échoue ou qu'il n'y a pas de vérification d'opération, Le verrouillage secondaire est de s'assurer que le verrou principal est verrouillé et que le premier verrou est protégé. C'est un rôle très important.
La structure de verrouillage secondaire la plus couramment utilisée combinée à la serrure primaire est le mécanisme du bras de force. Parce que le verrouillage unique est lié à la force d'insertion et d'extraction, Une forme similaire à un mécanisme de bras de force est requise en fonction du concept de conception mécanique, afin de sauver la main-d'œuvre et d'insérer facilement le connecteur en place.
Concernant les exigences du bras de moment, USCAR parle beaucoup de l'opérabilité ergonomique du bras du moment. USCAR stipule également les exigences de force pour les verrous primaires et les verrous secondaires pertinents dans les situations insérées et non insérées. En fait, Nous pensons tous que l'USCAR est la norme pour les connecteurs, Mais je pense que la norme USCAR n'est pas seulement une norme technique, mais guide également les concepteurs pour rendre la structure fiable pendant le processus de conception. Comment offrir aux clients une meilleure expérience de produit sur la prémisse d'une structure et des performances fiables.
Image: Images de produits de structure de verrouillage relativement communs

1.2.4 Niveau de protection
La protection des connecteurs est principalement divisée en trois arrangements:
Le premier est le sceau de fin de la carte: La fin de la carte est l'extrémité de la prise de connecteur qui est installée mécaniquement avec quatre vis. Ceci est une structure plus couramment utilisée, Mais il y a aussi des structures plus spéciales.

Le second est le sceau de plug-in à base de tête: Le plug-in à base de tête signifie que l'extrémité masculine comprend l'extrémité féminine, ou la fin féminine comprend la fin masculine, et les pièces en caoutchouc sont utilisées au milieu pour une protection radiale et axiale.

Le troisième est le sceau de fin de ligne, le joint protecteur entre le connecteur d'extrémité de ligne et le câble.

Pour les connecteurs à haute tension pour les véhicules électriques, avec le développement du marché, Les exigences de performance des OEM pour la protection des produits s'améliorent également constamment. Dans les premiers stades du développement de l'industrie, Les exigences de protection de IPI67 peuvent déjà répondre à la grande majorité des clients. Cependant, Comme la protection des produits de connecteur est apparue sur le marché plus tard, Il y avait de plus en plus de cas de fuite d'eau, échec de l'isolation, Et même l'ablation.
L'amélioration progressive des exigences de protection est devenue la tendance de développement des véhicules électriques. Les exigences IP67 actuelles ne peuvent pas répondre aux exigences d'utilisation normales. Bien sûr, Ce n'est pas absolu, Et cela dépend également de l'emplacement du connecteur sur la voiture.
Selon la disposition de l'ensemble du véhicule, Le circuit haute tension sera suspendu sous le châssis du véhicule. C'est un principe que la haute pression n'est pas autorisée à entrer dans la cabine. Donc, La plupart des connecteurs à haute tension sont situés sur le châssis près du sol, ou près du moyeu de roue.
Lorsqu'il y a des intempéries, comme les intempéries, de fortes tempêtes de pluie ou un froid grave, L'eau élevée par vos pneus aura un impact sur ces connecteurs. Si vous connaissez les tests, Il n'y a rien de tel que IP6K9K dans les normes domestiques. Vous constaterez que si c'est ip67, La pression d'impact du pistolet à eau à haute pression n'est en fait pas aussi élevée que 6K9K.

1.2.5 Boundage électromagnétique de connecteurs à haute tension
Les véhicules électriques ont de nombreux appareils électroniques, et le courant générera des champs magnétiques. Les pièces du véhicule doivent avoir des capacités d'anti-interférence. En particulier, Les véhicules électriques sont maintenant utilisés comme transporteur, et la conduite autonome sera développée davantage sur cette base, donc ce problème technique est très important. Pour les systèmes à haute tension, Les connecteurs et les câbles blindés sont très importants, Mais nous devons donner la priorité à la disposition au niveau du système, qui est une condition préalable. Si votre OBC, l'emplacement que vous organisez, y compris le DCDC dans le système, Peut avoir des problèmes inhérents. Peu importe à quel point le connecteur est bien fait, Il y aura encore divers problèmes d'interférence du signal.
Donc, Nous devons d'abord considérer le niveau du système, et deuxièmement considérer le niveau des composants. Pour l'efficacité du blindage des connecteurs, Deux méthodes sont généralement utilisées.
La première façon est que nous avons un bouclier métallique sur certains connecteurs en plastique, et le bouclier de câble sera connecté au bouclier de la coque métallique pour former un bouclier efficace à 360 °.
Dans la deuxième méthode, La plupart des connexions à haute tension et à faible courant n'auront pas de connexions secondaires et seront connectées à la couche de blindage du câble. Cette méthode est également couramment utilisée par les fabricants existants, y compris des OEM domestiques bien connus, qui considèrent également cette méthode. Nous l'appelons Contact Spring (Anglais), qui est en fait une connexion à ressort. Il y a aussi de nombreux avantages à cette structure, Parce que la taille et l'espace seront plus petits, Et il aura plus de points de contact;
Il existe de nombreux fabricants de cette structure, Principalement représenté par des sociétés telles que BMW Spring en Suisse et Bâle aux États-Unis. Ils ont de nombreux cas d'application pratiques et matures dans ce domaine. Dans la plupart des cas, Nous utiliserons des anneaux intérieurs et extérieurs métalliques pour servir la connexion entre les fils et la couche de blindage. La couche de blindage est placée entre les deux anneaux métalliques, et la couche de blindage et les anneaux métalliques sont étroitement fixés par une pression à froid et une déformation. En outre, Nous avons également une méthode de blindage qui utilise une structure similaire à un ressort de sangle de montre pour remplacer la connexion à ressort. Cette structure est souvent utilisée dans les produits militaires et la technologie est mature; Nous avons effectué des tests pertinents et tous peuvent répondre aux exigences de conception. Cette structure est utilisée dans le blindage de nouveaux véhicules électriques d'énergie, qui peut non seulement répondre aux exigences de performance, mais c'est aussi une partie estampillée, Convient à la production de masse, et a des performances à coût élevé.
1.2.6 Matériau de connecteur

Le matériau isolant du connecteur est généralement en PA66, PBT, abdos, PC, etc.. Les matériaux de contact sont généralement en laiton, bronze phosphoreux, cuivre beryllium, etc., Mais maintenant, le matériau utilisé plus à l'étranger est le matériau de cuivre-nickel-silicium.
Les matériaux de coquille de connecteur sont généralement divisés en deux types: plastique et métal. Concernant la façon de choisir des matériaux en plastique ou en métal, Il y a généralement les points de référence suivants:
1. Léger
En raison de la demande de véhicules légers, en particulier les fabricants de voitures de tourisme, sur la prémisse de rencontrer les performances du produit, Ils feront de leur mieux pour choisir des connecteurs en plastique pour contrôler le poids du véhicule.
2. Environnement d'utilisation des produits
Parce que la résistance mécanique des matériaux métalliques est meilleure que celle des plastiques. Donc, Dans certains environnements durs, Les connecteurs métalliques seront plus adaptés. Par exemple, véhicules spéciaux, camions à benne, et des pièces de connexion électrique qui ne sont pas protégées pendant la disposition de l'ensemble du véhicule. À ce moment-là, Les connecteurs métalliques sont légèrement meilleurs que les connecteurs plastiques en termes d'impact environnemental et de résistance mécanique.
3. Méthode de mise en œuvre du blindage
Pour les connecteurs blindés, La coquille du connecteur métal. En général, Les connecteurs métalliques sont plus faciles à obtenir de meilleures performances de blindage que les connecteurs en plastique, Et leur apparence et leur structure sont plus compactes.

1.2.7 Sélection du connecteur
1.2.7.1 Processus de sélection du connecteur (Voir la figure ci-dessous)

1.2.7.2 Interprétation des paramètres techniques communs des connecteurs
(1) Emplacement d'utilisation: Comme son nom l'indique, Le connecteur est sélectionné pour son emplacement d'application sur différents appareils électriques à haute tension dans le véhicule.

(2) Tension nominale: la tension maximale à laquelle l'équipement électrique (y compris l'équipement d'électricité et d'alimentation) peut fonctionner de manière stable pendant longtemps.
La tension nominale est proportionnelle à la distance de chair de poule & autorisation. Autrement dit, Plus la cote de tension est élevée requise, Plus le connecteur est grand ou long. Distance de fuite & Les normes de conception de dégagement sont conformes à GBT 16935.1 (IEC 60664-1),
(3) Courant nominal: Le courant nominal de l'équipement électrique fait référence au courant maximum autorisé à passer pendant longtemps lorsque la génération de chaleur ne dépasse pas la température de chauffage à long terme admissible sous la température ambiante de référence et les conditions de travail de tension nominale.
Pour les véhicules électriques, P = ui, Le courant nominal est déterminé sur la base de la puissance P de l'équipement électrique et de la tension de sortie U.
Courant de pointe: La valeur de courant maximale générée par un véhicule électrique au moment d'une accélération rapide, escalade, ou surcharge.
La zone transversale qui porte le courant est proportionnelle au courant nominal du connecteur. Autrement dit, Plus la section transversale de la broche / trou / fil, Plus il peut passer le courant, Et plus le connecteur est grand.

(4) Repos (verrouillage haute tension)
(4.1) Conception HVIL But fonctionnel
Confirmez l'intégrité de l'ensemble du système haute tension. Lorsque le circuit du système haute tension est déconnecté ou que l'intégrité est endommagée, Les mesures de sécurité de l'ensemble du véhicule sont déclenchées.
(4.2) Implémentation de la fonction HVIL
un. L'ensemble du système est requis et doit être conçu dans le système pendant le développement du système;
b. Principalement effectué via des connecteurs;
Le circuit C.Hvil est un circuit basse tension et est indépendant du circuit d'alimentation.
(4.3) Principe de la mise en œuvre de la fonction HVIL du connecteur
Les terminaux de puissance et de signal devraient se rencontrer:
— - Quand vous connectez, Le terminal d'alimentation est connecté en premier, suivi par la borne du signal.
— - Lorsqu'il déconnecte, La borne du signal est déconnectée en premier, suivi par le terminal électrique.
Note spéciale: La connexion des bornes d'alimentation indique un bon contact, et le contact virtuel est inacceptable.
(5) Blindage
Boundage des champs électriques en alternance: Afin de réduire la tension d'interférence de couplage du champ électrique alternant aux circuits sensibles, Un bouclier métallique avec une bonne conductivité peut être installé entre la source d'interférence et le circuit sensible, Et le bouclier métallique peut être mis à la terre.
La principale différence entre les connecteurs blindés et non blindés est de savoir s'il y a un bouclier métallique avec une bonne conductivité.

(6) Niveau de protection
Le niveau de protection IP est composé de deux nombres. Le premier nombre marqué indique le niveau d'étanchéité et de protection contre la poussière contre l'intrusion d'objets étrangers par l'appareil. Le deuxième nombre marqué indique le degré de scellage de l'appareil contre l'humidité et l'intrusion de l'eau. Plus le nombre est élevé, Plus le niveau de protection est élevé.

(7) Méthode sortante
Se réfère principalement à l'angle entre l'angle de sortie du câble à l'extrémité du bouchon de connecteur électrique et la direction normale de la surface d'installation de la prise. Selon cette classification, les communs sont à 90 ° (incliné) et 180 ° (droit) Connecteurs électriques de sortie.
(8) Méthode d'installation de socket
Afin de répondre aux besoins des concepteurs OEM pour différentes dispositions de connecteurs, Les méthodes d'installation des prises de connecteur électrique sont subdivisées dans les quatre types suivants:

1.6.2.3 Notes d'option
(1) La sélection de tension doit correspondre: La tension nominale du véhicule après le calcul de la charge doit être inférieure ou égale à la tension nominale du connecteur. Si la tension de travail du véhicule dépasse la tension nominale du connecteur pendant longtemps, Le connecteur électrique est à risque de chair de poule et d'ablation.
(2) La sélection actuelle doit correspondre: Le courant nominal du véhicule après le calcul de la charge doit être inférieur ou égal au courant nominal du connecteur. Si le courant de fonctionnement du véhicule dépasse le courant nominal du connecteur pendant une longue période, Le connecteur électrique est à risque d'ablation de surcharge.
(3) La sélection des câbles doit correspondre: La sélection et la correspondance des câbles de l'ensemble du véhicule sont divisés en correspondance de transport de câble et de câble et d'étanchéité des câbles et des connecteurs. Concernant la capacité de charge actuelle des câbles, Chaque OEM a des ingénieurs électriciens dédiés à effectuer une conception correspondante, qui ne sera pas expliqué ici.
Matchage d'étanchéité: Le connecteur et le joint de câble reposent sur la compression élastique du joint en caoutchouc pour fournir une pression de contact entre elles, réalisant ainsi des performances de protection fiable, comme ip67. Selon les calculs, La réalisation d'une pression de contact spécifique repose sur une quantité spécifique de compression du sceau. En fonction de ce, Si une protection fiable est requise, La protection d'étanchéité du connecteur a des exigences de taille spécifiques pour le câble au début de la conception;
Les câbles avec les mêmes spécifications de la section transversale qui porte le courant peut avoir des diamètres externes différents, comme les câbles blindés et les câbles non blindés, câbles standard nationaux et câbles standard LV216. Les câbles de correspondance spécifiques et les spécifications de sélection des connecteurs sont clairement énoncés. Donc, Lors de la sélection des connecteurs, Une attention particulière doit être accordée aux exigences de spécification du câble pour empêcher la défaillance d'étanchéité du connecteur.
(4) L'ensemble du véhicule nécessite un câblage flexible: Pour le câblage des véhicules, Chaque OEM a désormais un rayon de flexion et des exigences de relâchement; Selon le connecteur du véhicule
Pour les cas d'utilisation, il est recommandé qu'après la fin de l'assemblage du harnais, Les terminaux du connecteur eux-mêmes ne sont pas stressés. Seulement lorsque tout le faisceau de fil est soumis à des vibrations, Impact et déplacement relatif du corps du véhicule en raison du fonctionnement de la voiture, Le soulagement du soulagement peut être atteint grâce à la flexibilité du faisceau de fil. Même si une petite quantité de déformation est transmise au terminal du connecteur, Le stress résultant ne dépasse pas la force de rétention de conception du terminal dans le connecteur.