Tehnologija visokog napona konektora novog energetskog vozila

Posljednjih godina, svjetski poznate tvrtke za konektore preselile su svoje proizvodne baze u Kinu. Kina je postala najveća baza za proizvodnju konektora na svijetu. Nakon godina gomilanja tehnologije, konektori moje zemlje zadovoljili su tehničku razinu potrebnu za visokonaponske konektore za nova energetska vozila u smislu mogućnosti dizajna i mogućnosti automatizirane proizvodnje. Pod pretpostavkom da su proizvođači na nižoj razini lokalizirani i da imaju dostatne tehničke mogućnosti, domaći proizvođači zauzeli su najvišu točku u visokonaponskim konektorima za nova energetska vozila, kao što je Sichuan Yonggui, AVIC Optoelektronika, Basba i druge poznate tvrtke.

Usklađeni sustav sastoji se od Rosenberger VN spojnica za strujna opterećenja do 50 A i 450 A za promjere kabela od 2 x 4 mm² do 120 mm² kao i jedinice za distribuciju energije za sklopove po želji kupca. Generacija 48V konektora bit će dostupna na zahtjev.

Sustav konektora HVR300 trenutno je u fazi razvoja i dostupan je na zahtjev. Ima maksimalnu nosivost struje od 320A u kombinaciji s minimalnim zahtjevima za prostorom. Portfelj proizvoda uključuje 2-polnu kutnu spojnicu za oklopljene kabele i presjek kabela od 70 mm² zajedno s odgovarajućim zaglavljem. Presjek od 50 mm² dostupan je na zahtjev. Mehanizam za zaključavanje poluge osiguran je dodatnim klizačem (CPA – osiguranje položaja konektora) kako bi se spriječilo slučajno odparivanje.

Konektori HVR420 imaju najveću nosivost struje od 420A čak iu 95 mm² varijanta. S najvećim presjekom kabela od 120 mm², na temperaturi od 85°C mogu se postići jakosti struje do 450A. Dodatni klizni mehanizam za zaključavanje sprječava slučajno raskid veze u primjenama kao što je superpunjenje baterija električnih vozila s do 450 kWh.

Novo energetsko električno vozilo EV 110-750V 2300A struja visokog napona Hv vodootporna linija za pohranu energije 6 mm silikonski kabel 2-5 Pin utični konektor

Kina Nova energetska električna vozila Tvornica kabela s visokim naponom kabela AC1000V DC1500V Proizvodnja kabela visokog napona EV

Visokonaponski konektor i visokonaponska žica za nova energetska vozila

1-Tehnička analiza visokonaponskih spojnica:
1.1 Primjena visokonaponskih konektora u sustavima vozila
U usporedbi s tradicionalnim visokonaponskim i visokostrujnim konektorima, uvjeti uporabe konektora za nova energetska vozila su složeniji i promjenjiviji, zahtijeva veću pouzdanost konektora;
U usporedbi s tradicionalnim niskonaponskim automobilskim konektorima, zbog porasta razine napona (trenutno su glavni naponi viši od 300 V DC), povećan je rizik od ozljeda ljudskog tijela električnim udarom, a sigurnosni zahtjevi za spojnice su veći. Stoga, Zahtjevi za izolaciju i zaštitu proizvoda viši su od onih za tradicionalne niskonaponske priključke.
Glavna funkcija konektora za nova energetska vozila je osigurati visokonaponski sustav međusobnog povezivanja cijelog vozila. To jest, izgradnja mosta gdje je unutarnji krug blokiran ili izoliran kako bi omogućio protok struje.
Sastav konektora novih energetskih vozila općenito se može podijeliti u tri dijela: pomoćne strukture kao što su školjke i brtve, izolacijski dijelovi, i vodljivi kontaktni parovi. Kroz umetanje i međusobnu suradnju između omotača utikača i omotača utičnice, mogu se ostvariti funkcije povezivanja i provođenja.
Visokonaponski konektori se uglavnom koriste u visokonaponskim i visokostrujnim krugovima novih energetskih vozila, i rade istovremeno s vodljivim kabelima za prijenos energije paketa baterija do različitih komponenti u sustavu vozila kroz različite električne krugove. Kao što su baterije, kontroleri motora, DCDC pretvarači, punjače i druge tjelesne pogonske jedinice.
Lik: Dijagram rasporeda visokonaponskih konektora koji se koriste u sustavima vozila.

1.2 Analiza ključnih stavki u projektiranju visokonaponskih konektora
1.2.1 Vrijednosti krivulje porasta temperature i smanjenja
Porast temperature jedna je od najvažnijih kritičnih stavki u dizajnu konektora. Nenormalan porast temperature uzrokovat će ablaciju konektora zbog pretjeranog porasta temperature.
Na porast temperature konektora utječu sljedeći čimbenici:
1. Kontaktni otpor: koristi se za vodljivu vezu, otpor između dva kontaktna nosača. Kao što je kontaktni otpor između igle i igle, otpornost na savijanje između repa rupice i žice, i kontaktni otpor između navojnih spojnih bakrenih ploča.
2. Zagrijavanje okoline materijala: Kada je konektor dulje vrijeme u okruženju visoke temperature, Materijali korišteni u konektoru su inženjerska plastika, metal, guma, itd. Posebno, inženjerska plastika zahtijeva maksimalnu radnu temperaturu od 140°C. Međutim, kada je temperatura okoline proizvoda previsoka, konektor stvara toplinu zbog vlastitog kontaktnog unutarnjeg otpora i postiže toplinsku ravnotežu. Uz to, temperatura okoline je viša od najveće dopuštene radne temperature materijala. U ovom trenutku, ako je konektor u ovom okruženju dulje vrijeme i unutarnji dio konektora s rupom se zagrijava i unutarnja temperatura se ne može isprazniti, unutarnja temperatura će nastaviti rasti i konektor će generirati mnogo topline. To može dovesti do ablacije konektora i spaljivanja vozila, što je vrlo ozbiljan problem. I gumeni i metalni materijali imaju ograničenja maksimalne radne temperature, koje je potrebno uzeti u obzir tijekom projektiranja.

3. Spajanje krajeva ploča: Ako su tijekom projektiranja potrebni vijci, moraju se poduzeti preventivne mjere kako bi se spriječilo labavljenje tijekom poroda; istovremeno, prilikom spajanja vijaka, ispitivanje zakretnog momenta mora se provesti prema radnim specifikacijama. Kod vijčanih spojeva vodljivih dijelova, jedan od glavnih načina kvara je taj da se zatezni moment ne kontrolira prema zahtjevima zakretnog momenta, što rezultira abnormalnim porastom temperature i ablacijom spojnih dijelova.
4. Krivulja smanjenja vrijednosti: Sada razgovarajmo o krivulji smanjenja. Po mom razumijevanju, krivulja smanjenja je poput odabira proizvoda koji bi se trebao koristiti u određenom okruženju. U ovom trenutku, prilikom odabira proizvoda, morate odrediti koji ćete raspon proizvoda odabrati na temelju vrijednosti atributa proizvoda. Krivulja smanjenja visokonaponskih konektora je pružiti korisnicima izbornik, a kupci na temelju ovog jelovnika mogu odabrati sebi odgovarajuća jela prema vlastitom ukusu.
Krivulja smanjenja je različite vrijednosti koje odgovaraju različitim strujama pri različitim radnim temperaturama okoline. Ove se vrijednosti dobivaju iscrtavanjem krivulje. S ovim grafom krivulje smanjenja, uvjeti uporabe ovog priključka mogu se vidjeti intuitivnije.

20Visokonaponski automobilski konektori za električna vozila

Tvornički prilagođeni za punjenje visokonaponskih EV konektora – Automobilski konektor, Priključak za vozilo

Visokonaponski priključci podnose do 450A u električnim vozilima

Lik: Ilustracija porasta temperature i krivulje smanjenja snage – grafikon krivulje smanjenja snage
1.2.2 Blokada visokog napona (ODMOR)
Za cjelokupni sustav visokonaponske interkonekcije, kako bi se osigurala sigurnost visokonaponskog sustava prilikom uključivanja i isključivanja, u projekt spoja uvodi se koncept visokonaponske blokade.
Jednostavan opis je da kada je konektor uključen i spojen, visokonaponski krug prvi dodiruje i provodi, a zatim vodi visokonaponski signalni krug blokade. Prilikom lomljenja, prvo se prekine visokonaponski signal blokade, a tada dolazi do prekida visokonaponskog strujnog kruga.
Većina proizvođača konektora postavit će visokonaponsku blokadu unutar konektora, a neki će proizvođači postaviti visokonaponsku blokadu izvan spojne šupljine kroz pomoćni konstrukcijski dizajn. Vrlo je važno osigurati stabilnost visokonaponske petlje blokade.
Ako je visokonaponski sklop isprekidan, moguće posljedice će biti teške. Na primjer, dok vozilo vozi, signal visokonaponskog kruga blokade iznenada postaje abnormalan, uzrokujući da vozilo iznenada izgubi snagu i ne radi normalno, što može uzrokovati prometnu nesreću.
1.2.3 Struktura zaključavanja
Imajte na umu da prava sekundarna brava nema funkciju sekundarne zaštite, ali ga mora učinkovito zaštititi. Pravo značenje ovoga je da nakon primarne brave, ako primarna brava ne uspije ili nema provjere rada, sekundarna brava osigurava da je primarna brava zaključana i da je prva brava zaštićena. Ovo je vrlo važna uloga.
Najčešće korištena sekundarna struktura zaključavanja u kombinaciji s primarnom bravom je mehanizam s polugom sile. Budući da je jednokratno zaključavanje povezano sa silom umetanja i izvlačenja, prema konceptu mehaničkog dizajna potreban je oblik sličan mehanizmu kraka sile, kako biste uštedjeli rad i jednostavno umetnuli konektor na mjesto.
Što se tiče zahtjeva za trenutnu arm, USCAR puno govori o ergonomskoj uporabljivosti momentne ruke. USCAR također propisuje zahtjeve sile za relevantne primarne brave i sekundarne brave u umetnutim i neumetnutim situacijama. Zapravo, svi mislimo da je USCAR standard za konektore, ali mislim da USCAR standard nije samo tehnički standard, ali također vodi dizajnere kako bi struktura bila pouzdana tijekom procesa projektiranja. Kako kupcima pružiti bolje iskustvo proizvoda na temelju pouzdane strukture i izvedbe.
Slika: Slike relativno uobičajenih proizvoda za zaključavanje

1.2.4 Razina zaštite
Zaštita konektora uglavnom se dijeli na tri načina:
Prva je brtva na kraju ploče: kraj ploče je kraj utičnice konektora koji se montira mehanički s četiri vijka. Ovo je struktura koja se češće koristi, ali postoje i neke posebnije strukture.

Druga je utična brtva na bazi glave: priključak za glavu znači da muški kraj uključuje i ženski kraj, ili ženski kraj uključuje muški kraj, a gumeni dijelovi se koriste u sredini za radijalnu i aksijalnu zaštitu.

Treća je brtva na kraju linije, zaštitnu brtvu između priključka na kraju linije i kabela.

Za visokonaponske konektore za električna vozila, s razvojem tržišta, zahtjevi za performansama OEM-a za zaštitu proizvoda također se stalno poboljšavaju. U ranim fazama razvoja industrije, Zahtjevi zaštite IPI67 već mogu zadovoljiti veliku većinu kupaca. Međutim, jer su se kasnije na tržištu pojavili proizvodi za zaštitu konektora, bilo je sve više slučajeva curenja vode, kvar izolacije, pa čak i ablacija.
Postupno poboljšanje zahtjeva zaštite postalo je trend razvoja električnih vozila. Trenutačni IP67 zahtjevi ne mogu zadovoljiti zahtjeve normalne uporabe. Naravno, ovo nije apsolutno, a ovisi i o mjestu konektora na autu.
Prema rasporedu cijelog vozila, visokonaponski krug će biti obješen ispod šasije vozila. Načelo je da visoki tlak ne smije ući u kabinu. Stoga, većina visokonaponskih konektora nalazi se na šasiji blizu zemlje, ili blizu glavčine kotača.
Kad je teško vrijeme, kao što je teško vrijeme, jake kišne oluje ili jako hladno vrijeme, voda koju donose vaše gume zapravo će utjecati na ove konektore. Ako ste upoznati s testiranjem, u domaćim standardima ne postoji nešto poput IP6K9K. To ćete vidjeti ako je IP67, udarni tlak visokotlačnog vodenog pištolja zapravo nije tako visok kao 6k9k.

1.2.5 Elektromagnetska zaštita visokonaponskih konektora
Električna vozila imaju mnogo elektroničkih uređaja, a struja će generirati magnetska polja. Dijelovi vozila moraju imati sposobnost zaštite od smetnji. Posebno, električna vozila sada se koriste kao prijevoznici, a autonomna vožnja će se više razvijati na toj osnovi, tako da je ovo tehničko pitanje vrlo važno. Za visokonaponske sustave, oklopljeni konektori i kabeli vrlo su važni, ali moramo dati prednost rasporedu na razini sustava, što je preduvjet. Ako vaš OBC, mjesto koje dogovorite, uključujući DCDC u sustav, može imati neke inherentne probleme. Bez obzira na to koliko dobro napravljen konektor bio, i dalje će biti raznih problema s ometanjem signala.
Stoga, prvo moramo uzeti u obzir razinu sustava, a drugo razmotrite razinu komponente. Za učinkovitost zaštite konektora, općenito se koriste dvije metode.
Prvi način je da imamo metalni štit na nekim plastičnim konektorima, a oklop kabela bit će spojen na oklop metalne ljuske kako bi se formirao učinkoviti oklop od 360°.
U drugoj metodi, većina priključaka visokog napona i niske struje neće imati sekundarne priključke i bit će spojeni na zaštitni sloj kabela. Ovu metodu također često koriste postojeći proizvođači, uključujući neke poznate domaće OEM proizvođače, koji također razmatraju ovu metodu. Zovemo ga opružni kontakt (engleski), koji je zapravo opružna veza. Postoje i mnoge prednosti ove strukture, jer će veličina i prostor biti manji, i imat će više kontaktnih točaka;
Postoje mnogi proizvođači ove strukture, uglavnom predstavljaju tvrtke kao što su BMW Spring u Švicarskoj i Basel u Sjedinjenim Državama. Imaju mnogo praktičnih i zrelih slučajeva primjene u ovom području. U većini slučajeva, koristit ćemo metalne unutarnje i vanjske prstenove za presovanje veze između žica i zaštitnog sloja. Zaštitni sloj se postavlja između dva metalna prstena, a zaštitni sloj i metalni prstenovi su čvrsto fiksirani hladnim prešanjem i deformacijom. Uz to, imamo i metodu zaštite koja koristi strukturu sličnu opruzi remena sata za zamjenu opružne veze. Ova se struktura često koristi u vojnim proizvodima i tehnologija je zrela; izvršili smo relevantna ispitivanja i svi mogu zadovoljiti zahtjeve dizajna. Ova se struktura koristi za zaštitu električnih vozila s novom energijom, koji ne samo da može zadovoljiti zahtjeve izvedbe, ali je i žigosani dio, pogodan za masovnu proizvodnju, i ima visoke troškovne performanse.
1.2.6 Materijal konektora

Izolacijski materijal konektora općenito je izrađen od PA66, PBT, ABS, PC, itd. Kontaktni materijali općenito su izrađeni od mesinga, fosforna bronca, berilijev bakar, itd., ali sada je materijal koji se više koristi u inozemstvu bakar-nikal-silicijev materijal.
Materijali omotača konektora općenito se dijele u dvije vrste: plastike i metala. O tome kako odabrati plastične ili metalne materijale, općenito postoje sljedeće referentne točke:
1. Lagan
Zbog potražnje za lakim vozilima, posebno proizvođači osobnih automobila, na premisi zadovoljavanja performansi proizvoda, potrudit će se odabrati plastične spojnice za kontrolu težine vozila.
2. Okruženje korištenja proizvoda
Budući da je mehanička čvrstoća metalnih materijala bolja od plastike. Stoga, u nekim teškim okruženjima, metalni priključci će biti prikladniji. Na primjer, specijalna vozila, damperi, i električni spojni dijelovi koji nisu zaštićeni tijekom rasporeda cijelog vozila. U ovom trenutku, metalni konektori nešto su bolji od plastičnih konektora u pogledu utjecaja na okoliš i mehaničke čvrstoće.
3. Način izvedbe oklopa
Za oklopljene konektore, ljuska samog metalnog konektora koristi se za provođenje oklopa i formiranje nosača za zaštitu oklopa. Općenito govoreći, metalnim konektorima lakše je postići bolju zaštitu od plastičnih konektora, a njihov izgled i struktura su kompaktniji.

1.2.7 Izbor konektora
1.2.7.1 Proces odabira konektora (pogledajte sliku ispod)

1.2.7.2 Tumačenje uobičajenih tehničkih parametara konektora
(1) Mjesto korištenja: Kao što ime govori, konektor je odabran prema mjestu primjene na različitim visokonaponskim električnim uređajima u vozilu.

(2) Ocijenjeni napon: najveći napon na kojem električna oprema (uključujući električnu energiju i opremu za napajanje) može raditi stabilno dugo vremena.
Nazivni napon proporcionalan je puznoj stazi & klirens. Drugim riječima, potreban je veći napon, što je konektor veći ili duži. Puzna staza & standardi dizajna zazora su u skladu s GBT 16935.1 (IEC 60664-1),
(3) Nazivna struja: Nazivna struja električne opreme odnosi se na maksimalnu struju koja je dopuštena dugo vremena kada proizvodnja topline ne prelazi dopuštenu dugotrajnu temperaturu grijanja pod referentnom temperaturom okoline i radnim uvjetima nazivnog napona.
Za električna vozila, P=UI, nazivna struja se određuje na temelju snage P električne opreme i izlaznog napona U.
Vršna struja: Maksimalna vrijednost struje koju generira električno vozilo u trenutku naglog ubrzanja, penjanje, ili preopterećenje.
Površina poprečnog presjeka pod strujom proporcionalna je nazivnoj struji konektora. Drugim riječima, što je veći presjek igle/rupe/žice, veća je struja koju može proći, a što je konektor veći.

(4) ODMOR (visokonaponska blokada)
(4.1) Dizajn HVIL funkcionalna namjena
Potvrdite integritet cijelog visokonaponskog sustava. Kada je strujni krug visokog napona isključen ili je integritet oštećen, pokreću se sigurnosne mjere cijelog vozila.
(4.2) Implementacija HVIL funkcije
a. Cijeli sustav je potreban i mora biti projektiran u sustavu tijekom razvoja sustava;
b. Uglavnom se radi preko konektora;
c.HVIL krug je niskonaponski krug i neovisan je o strujnom krugu.
(4.3) Princip implementacije HVIL funkcije konektora
Priključci za napajanje i signal moraju se spajati:
——Prilikom spajanja, prvi se spaja priključak za napajanje, nakon čega slijedi signalni terminal.
——Prilikom odspajanja, prvo se odspoji signalna stezaljka, nakon čega slijedi priključak za napajanje.
Posebna napomena: Spajanje priključaka napajanja ukazuje na dobar kontakt, a virtualni kontakt je neprihvatljiv.
(5) Zaštita
Zaštita izmjeničnim električnim poljem: Kako bi se smanjio napon smetnje spoja izmjeničnog električnog polja na osjetljive krugove, metalni štit s dobrom vodljivošću može se postaviti između izvora smetnje i osjetljivog kruga, a metalni oklop se može uzemljiti.
Glavna razlika između oklopljenih i neoklopljenih konektora je postoji li metalni oklop s dobrom vodljivošću.

(6) Razina zaštite
Razina IP zaštite sastoji se od dva broja. Prvi označeni broj označava razinu otpornosti na prašinu i zaštitu od upada stranih tijela u uređaj. Drugi označeni broj označava stupanj nepropusnosti uređaja od vlage i prodiranja vode. Što je veći broj, što je viši stupanj zaštite.

(7) Odlazna metoda
Uglavnom se odnosi na kut između kuta izlaza kabela na kraju utikača električnog konektora i normalnog smjera površine ugradnje utičnice. Prema ovoj klasifikaciji, uobičajeni su 90° (pod uglom) i 180° (ravno) utičnica električnih konektora.
(8) Način ugradnje utičnice
Kako bi se zadovoljile potrebe OEM dizajnera za različitim rasporedima konektora, metode ugradnje električnih konektorskih utičnica podijeljene su u sljedeća četiri tipa:

1.6.2.3 Bilješke o opcijama
(1) Odabir napona mora odgovarati: nazivni napon vozila nakon izračuna opterećenja treba biti manji ili jednak nazivnom naponu konektora. Ako radni napon vozila dulje vrijeme prelazi nazivni napon konektora, električni konektor je u opasnosti od puzanja i ablacije.
(2) Trenutačni odabir mora odgovarati: nazivna struja vozila nakon izračuna opterećenja treba biti manja ili jednaka nazivnoj struji konektora. Ako radna struja vozila premašuje nazivnu struju konektora dulje vrijeme, električni konektor je u opasnosti od ablacije preopterećenja.
(3) Odabir kabela mora odgovarati: Odabir i usklađivanje kabela za cijelo vozilo podijeljeno je na usklađivanje kabela kroz struju i usklađivanje kabela i brtvljenja konektora. Što se tiče nosivosti struje kabela, svaki OEM ima posvećene inženjere elektrotehnike za izradu odgovarajućeg dizajna, što ovdje neće biti objašnjeno.
Usklađivanje brtvljenja: Konektor i brtva kabela oslanjaju se na elastičnu kompresiju gumene brtve kako bi se osigurao kontaktni pritisak između njih, čime se postiže pouzdan učinak zaštite, kao što je IP67. Prema proračunima, postizanje specifičnog kontaktnog pritiska ovisi o određenoj količini kompresije brtve. Na temelju ovoga, ako je potrebna pouzdana zaštita, brtvena zaštita konektora ima posebne zahtjeve za veličinu kabela na početku dizajna;
Kabeli s istim specifikacijama poprečnog presjeka kroz koji prolazi struja mogu imati različite vanjske promjere, kao što su oklopljeni kabeli i neoklopljeni kabeli, nacionalni standardni kabeli i LV216 standardni kabeli. Specifični odgovarajući kabeli i specifikacije odabira konektora jasno su navedeni. Stoga, prilikom odabira konektora, posebna pozornost mora se obratiti na zahtjeve specifikacije kabela kako bi se spriječilo neispravno brtvljenje konektora.
(4) Cijelo vozilo zahtijeva fleksibilno ožičenje: Za ožičenje vozila, svaki OEM sada ima zahtjeve radijusa savijanja i labavosti; prema konektoru u vozilu
Za slučajeve upotrebe, preporuča se da nakon završetka sklopa pojasa, same stezaljke konektora nisu opterećene. Samo kada je cijeli kabelski svežanj podložan vibracijama, udar i relativni pomak karoserije vozila uslijed rada automobila, svrha rasterećenja naprezanja može se postići fleksibilnošću kabelskog svežnja. Čak i ako se mala količina naprezanja prenosi na priključak konektora, rezultirajuće naprezanje ne prelazi projektiranu silu zadržavanja terminala u konektoru.