Ny høyspenningskoblingsteknologi for energikjøretøy

De siste årene, verdenskjente koblingsbedrifter har flyttet sine produksjonsbaser til Kina. Kina har blitt verdens største produksjonsbase for koblinger. Etter år med teknologiakkumulering, mitt lands koblinger har oppfylt det tekniske nivået som kreves for høyspenningskoblinger for nye energikjøretøyer når det gjelder designevner og automatiserte produksjonsevner. På forutsetningen om at nedstrømsprodusenter er lokaliserte og har tilstrekkelige tekniske evner, innenlandske produsenter har okkupert det høyeste punktet i høyspenningskontakter for nye energikjøretøyer, som Sichuan Yonggui, AVIC Optoelektronikk, Basba og andre kjente selskaper.

Det harmoniserte systemet består av Rosenberger HV-kontakter for strømbelastninger opp til 50 A og 450 A for kabeldiametre fra 2 x 4 mm² til 120 mm² samt kraftfordelingsenheter for kundespesifikke sammenstillinger. En generasjon av 48V-kontakter vil være tilgjengelig på forespørsel.

HVR300-koblingssystemet er for tiden i utviklingsfasen og er tilgjengelig på forespørsel. Den har en maksimal strømbærende kapasitet på 320A kombinert med minimalt plassbehov. Produktporteføljen inkluderer en 2-polet vinkelkobling for skjermede kabler og et kabeltverrsnitt på 70 mm² sammen med den tilhørende overskriften. Et tverrsnitt av 50 mm² er tilgjengelig på forespørsel. Spakens låsemekanisme er sikret med en ekstra glider (CPA – Connector Position Assurance) for å forhindre utilsiktet unparing.

HVR420-kontaktene har den høyeste strømbærekapasiteten på 420A selv i 95 mm² variant. Med det største kabeltverrsnittet på 120 mm², strømstyrker på opptil 450A kan oppnås ved en temperatur på 85°C. Den ekstra skyvelåsemekanismen forhindrer at forbindelsen kobles fra ved et uhell i applikasjoner som overlading av elektriske kjøretøybatterier med opptil 450 kWh.

Ny energi elektrisk kjøretøy EV 110-750V 2300A Strøm Høyspent Hv Vanntett linje Energilagring 6 mm silikonkabel 2-5 Pin pluggkontakt

Kina New Energy Electric Vehicle Wire Sele Factory Høyspent strømkabel Batterikabel AC1000V DC1500V høyspent EV-kabel Produksjon

Høyspentkontakt og høyspentledning for nye energikjøretøyer

1-Teknisk analyse av høyspentkontakter:
1.1 Anvendelse av høyspentkontakter i kjøretøysystemer
Sammenlignet med tradisjonelle høyspennings- og høystrømskontakter, bruksforholdene for koblinger for nye energikjøretøyer er mer komplekse og foranderlige, krever høyere pålitelighet av kontakten;
Sammenlignet med tradisjonelle lavspente bilkontakter, på grunn av økningen i spenningsnivået (for tiden er mainstream-spenningene høyere enn 300V DC), risikoen for at menneskekroppen blir skadet av elektrisk støt har økt, og sikkerhetskravene til koblinger er høyere. Derfor, isolasjons- og beskyttelseskravene til produktet er høyere enn for tradisjonelle lavspente plug-ins.
Hovedfunksjonen til koblinger for nye energikjøretøyer er å sikre høyspenningssammenkoblingssystemet til hele kjøretøyet. Det vil si, bygge en bro der den interne kretsen er blokkert eller isolert for å la strømmen flyte.
Sammensetningen av nye energibilkoblinger kan generelt deles inn i tre deler: hjelpestrukturer som skjell og sel, isolerende deler, og ledende kontaktpar. Gjennom innsetting og gjensidig samarbeid mellom pluggkappen og stikkontakten, funksjonene tilkobling og ledning kan oppnås.
Høyspentkontakter brukes hovedsakelig i høyspent- og høystrømkretser til nye energikjøretøyer, og arbeide samtidig med ledende kabler for å transportere energien til batteripakken til ulike komponenter i kjøretøysystemet gjennom forskjellige elektriske kretser. Som for eksempel batteripakker, motorkontrollere, DCDC-omformere, ladere og andre kroppskraftenheter.
Figur: Layoutdiagram over høyspentkontakter som brukes i kjøretøysystemer.

1.2 Analyse av nøkkelelementer i design av høyspenningskoblinger
1.2.1 Temperaturstigning og reduksjonskurveverdier
Temperaturøkning er en av de viktigste designkritiske elementene i koblingsdesign. Unormal temperaturøkning vil føre til at kontakten ablateres på grunn av for høy temperaturøkning.
Temperaturøkningen til kontakten påvirkes av følgende faktorer:
1. Kontaktmotstand: brukes til ledende tilkobling, motstand mellom to kontaktbærere. Slik som pinhole-to-pin kontaktmotstand, krympemotstand mellom pinhole tail og wire, og kontaktmotstand mellom gjengede kobberplater.
2. Material miljø oppvarming: Når kontakten er i et miljø med høy temperatur i lang tid, materialene som brukes i kontakten er ingeniørplast, metall, gummi, osv. Spesielt, ingeniørplast krever en maksimal arbeidstemperatur på 140°C. Imidlertid, når omgivelsestemperaturen til produktet er for høy, kontakten genererer varme på grunn av sin egen indre kontaktmotstand og når termisk likevekt. I tillegg, omgivelsestemperaturen er høyere enn den maksimalt tillatte driftstemperaturen for materialet. På dette tidspunktet, hvis kontakten er i dette miljøet i lang tid og den interne pinhole delen av kontakten varmes opp og den interne temperaturen ikke kan utlades, den interne temperaturen vil fortsette å stige og kontakten vil generere mye varme. Dette kan føre til ablasjon av koblinger og forbrenning av kjøretøy, som er et veldig alvorlig problem. Både gummimaterialer og metallmaterialer har maksimale driftstemperaturgrenser, som må vurderes under utformingen.

3. Tilkobling av plateender: Hvis det kreves bolter under design, det må iverksettes forebyggende tiltak for å hindre at det løsner under levering; samtidig, ved tilkobling av bolter, momenttesting må utføres i henhold til driftsspesifikasjonene. Ved skruforbindelser av ledende deler, en av hovedfeilmodusene er at tiltrekkingsmomentet ikke kontrolleres i henhold til momentkravene, resulterer i unormal temperaturøkning og ablasjon av koblingsdelene.
4. Reduksjonskurve: La oss nå diskutere reduksjonskurven. Etter min forståelse, reduksjonskurven er som å velge et produkt som skal brukes i et spesifikt miljø. På dette tidspunktet, når du velger et produkt, du må bestemme hvilket utvalg av produkter du velger basert på en attributtverdi for produktet. Reduksjonskurven til høyspenningskontakter er for å gi kundene en meny, og kundene kan velge sine egne passende retter etter sin egen smak basert på denne menyen.
Reduksjonskurven er de forskjellige verdiene som tilsvarer forskjellige strømmer ved forskjellige arbeidstemperaturer. Disse verdiene oppnås ved å plotte en kurvegraf. Med denne reduksjonskurvegrafen, bruksforholdene til denne kontakten kan sees mer intuitivt.

20Høyspente bilkontakter for elektriske kjøretøy

Fabrikktilpasset for Charge High Voltage EV-kontakter – Bilkontakt, Kjøretøykobling

Høyspentkontakter håndterer opptil 450A i elektriske kjøretøy

Figur: Illustrasjon av temperaturstigning og reduksjonskurve – graf for reduksjonskurve
1.2.2 Høyspent forrigling (HVILE)
For hele høyspentanlegget, for å ivareta sikkerheten til høyspenningsanlegget når det slås på og av, konseptet med høyspent forrigling er introdusert i forbindelsesdesignet.
En enkel beskrivelse er at når kontakten er plugget inn og tilkoblet, høyspentkretsen kontakter og leder først, og deretter leder høyspentsignalkretsen. Ved brudd, høyspentsignalet brytes først, og da brytes høyspentkretsen.
De fleste kontaktprodusenter vil plassere høyspentforriglingsdesignet inne i kontakten, og noen produsenter vil plassere høyspentforriglingen utenfor parringshulrommet gjennom hjelpekonstruksjonsdesign. Det er svært viktig å sikre stabiliteten til høyspentsløyfen.
Hvis høyspentforriglingen er diskontinuerlig, de mulige konsekvensene vil være alvorlige. For eksempel, mens kjøretøyet kjører, signalet for høyspenningssperrekretsen blir plutselig unormalt, forårsaker at kjøretøyet plutselig mister strømmen og ikke fungerer normalt, som kan forårsake en trafikkulykke.
1.2.3 Låsestruktur
Forstå at den virkelige sekundære låsen ikke har en sekundær beskyttelsesfunksjon, men den må beskytte den effektivt. Den virkelige betydningen av dette er at etter den primære låsen, hvis primærlåsen svikter eller det ikke er noen operasjonsbekreftelse, sekundærlåsen skal sikre at primærlåsen er låst og den første låsen er beskyttet. Dette er en veldig viktig rolle.
Den mest brukte sekundære låsestrukturen kombinert med primærlåsen er kraftarmmekanismen. Fordi engangslåsing er relatert til innsettings- og uttrekkskraften, en form som ligner på en kraftarmmekanisme er nødvendig i henhold til det mekaniske designkonseptet, for å spare arbeid og enkelt sette kontakten på plass.
Angående kravene til momentarm, USCAR snakker mye om den ergonomiske betjeningen av momentarmen. USCAR fastsetter også kraftkravene for de relevante primærlåsene og sekundærlåsene i innsatte og ikke-innsatte situasjoner. Faktisk, vi tror alle at USCAR er standarden for koblinger, men jeg tror USCAR-standarden ikke bare er en teknisk standard, men veileder også designere for å gjøre strukturen pålitelig under designprosessen. Hvordan gi kundene en bedre produktopplevelse på premisset om pålitelig struktur og ytelse.
Bilde: Bilder av relativt vanlige låsekonstruksjonsprodukter

1.2.4 Beskyttelsesnivå
Beskyttelsen av koblinger er hovedsakelig delt inn i tre arrangementer:
Den første er styrets endeforsegling: brettenden er koblingssokkelenden som er montert mekanisk med fire skruer. Dette er en mer vanlig struktur, men det er også noen mer spesielle strukturer.

Den andre er hode-base plug-in-tetning: head-base plug-in betyr at hannenden inkluderer hunnenden, eller hunnenden inkluderer hannenden, og gummideler brukes i midten for radiell og aksial beskyttelse.

Den tredje er linjeendeforseglingen, den beskyttende forseglingen mellom linjeendekontakten og kabelen.

For høyspenningskontakter for elektriske kjøretøy, med utviklingen av markedet, ytelseskravene til OEM-er for produktbeskyttelse blir også stadig bedre. I de tidlige stadiene av industriutvikling, beskyttelseskravene til IPI67 kan allerede møte de aller fleste kunder. Imidlertid, ettersom beskyttelsen av koblingsprodukter dukket opp på markedet senere, det var flere og flere tilfeller av vannlekkasje, isolasjonssvikt, og til og med ablasjon.
Den gradvise forbedringen av beskyttelseskravene har blitt utviklingstrenden for elektriske kjøretøy. Gjeldende IP67-krav kan ikke oppfylle kravene til normal bruk. Selvfølgelig, dette er ikke absolutt, og det avhenger også av plasseringen av kontakten på bilen.
I henhold til oppsettet til hele kjøretøyet, høyspentkretsen vil være suspendert under chassiset til kjøretøyet. Det er et prinsipp at høytrykk ikke får komme inn i hytta. Derfor, de fleste høyspenningskontakter er plassert på chassiset nær bakken, eller nær hjulnavet.
Når det er hardt vær, som for eksempel hardt vær, kraftige regnbyger eller noe alvorlig kaldt vær, vannet fra dekkene dine vil faktisk påvirke disse kontaktene. Hvis du er kjent med testing, det er ikke noe slikt som IP6K9K i innenlandske standarder. Du vil finne det hvis det er IP67, slagtrykket til høytrykksvannpistolen er faktisk ikke så høyt som 6k9k.

1.2.5 Elektromagnetisk skjerming av høyspentkontakter
Elektriske kjøretøy har mange elektroniske enheter, og strøm vil generere magnetiske felt. Kjøretøyets deler må ha anti-interferensegenskaper. Spesielt, Elbiler brukes nå som transportør, og autonom kjøring vil bli utviklet mer på dette grunnlaget, så dette tekniske problemet er veldig viktig. For høyspentsystemer, skjermede kontakter og kabler er svært viktig, men vi må prioritere layout på systemnivå, som er en forutsetning. Hvis din OBC, stedet du arrangerer, inkludert DCDC i systemet, kan ha noen iboende problemer. Uansett hvor godt laget kontakten er, det vil fortsatt være ulike signalinterferensproblemer.
Derfor, vi må først vurdere systemnivået, og for det andre vurdere komponentnivået. For effektiv kontaktskjerming, to metoder brukes vanligvis.
Den første måten er at vi har et metallskjold på noen plastkoblinger, og kabelskjermen vil bli koblet til skjermen til metallskallet for å danne en effektiv 360° skjerm.
I den andre metoden, de fleste høyspennings- og lavstrømskoblinger vil ikke ha sekundære koblinger og kobles til kabelens skjerming. Denne metoden brukes også ofte av eksisterende produsenter, inkludert noen kjente innenlandske OEM-er, som også vurderer denne metoden. Vi kaller det vårkontakt (engelsk), som egentlig er en fjærforbindelse. Det er også mange fordeler med denne strukturen, fordi størrelsen og plassen blir mindre, og den vil ha flere kontaktpunkter;
Det er mange produsenter av denne strukturen, hovedsakelig representert av selskaper som BMW Spring i Sveits og Basel i USA. De har mange praktiske og modne søknadssaker på dette området. I de fleste tilfeller, vi vil bruke indre og ytre metallringer for å krympe forbindelsen mellom ledningene og skjermingslaget. Skjermingslaget legges mellom de to metallringene, og skjermingslaget og metallringene er tett festet gjennom kaldpressing og deformasjon. I tillegg, vi har også en skjermingsmetode som bruker en struktur som ligner på en klokkeremfjær for å erstatte fjærforbindelsen. Denne strukturen brukes ofte i militære produkter og teknologien er moden; vi har gjort relevante tester og alle kan oppfylle designkravene. Denne strukturen brukes i skjerming av nye elektriske energikjøretøyer, som ikke bare kan oppfylle ytelseskravene, men er også en stemplet del, Passer for masseproduksjon, og har høy kostnadsytelse.
1.2.6 Koblingsmateriale

Koblingsisolasjonsmaterialet er vanligvis laget av PA66, PBT, ABS, PC, osv. Kontaktmaterialene er vanligvis laget av messing, fosforbronse, beryllium kobber, etc., men nå er materialet som brukes mer i utlandet kobber-nikkel-silisiummateriale.
Koblingsskallmaterialer er generelt delt inn i to typer: plast og metall. Angående hvordan du velger plast- eller metallmaterialer, det er generelt følgende referansepunkter:
1. Lett
På grunn av etterspørselen etter lette kjøretøy, spesielt personbilprodusenter, på premisset om å møte produktytelse, de vil prøve sitt beste for å velge plastkoblinger for å kontrollere vekten på kjøretøyet.
2. Produktbruksmiljø
Fordi den mekaniske styrken til metallmaterialer er bedre enn for plast. Derfor, i noen tøffe miljøer, metallkontakter vil være mer egnet. For eksempel, spesielle kjøretøy, dumpere, og elektriske koblingsdeler som ikke er beskyttet under utformingen av hele kjøretøyet. På dette tidspunktet, metallkoblinger er litt bedre enn plastkoblinger når det gjelder miljøpåvirkning og mekanisk styrke.
3. Skjerming implementeringsmetode
For skjermede kontakter, skallet på selve metallkontakten brukes til å lede skjerming og danne en bærer for skjermingsbeskyttelse. Generelt sett, metallkoblinger er lettere å oppnå bedre skjermingsytelse enn plastkoblinger, og deres utseende og struktur er mer kompakt.

1.2.7 Koblingsvalg
1.2.7.1 Koblingsvalgprosess (se figuren nedenfor)

1.2.7.2 Tolkning av vanlige tekniske parametere for koblinger
(1) Brukssted: Som navnet tilsier, kontakten er valgt for bruksplasseringen på forskjellige elektriske høyspenningsapparater i kjøretøyet.

(2) Nominell spenning: den maksimale spenningen som elektrisk utstyr (inkludert strøm og strømforsyningsutstyr) kan fungere stabilt i lang tid.
Merkespenningen er proporsjonal med krypeavstanden & klarering. Med andre ord, jo høyere spenningsklasse som kreves, jo større eller lengre kontakten er. Krypeavstand & klaringsdesignstandarder er i samsvar med GBT 16935.1 (IEC 60664-1),
(3) Merkestrøm: Merkestrømmen til elektrisk utstyr refererer til den maksimale strømmen som tillates å passere i lang tid når varmegenereringen ikke overstiger den tillatte langsiktige oppvarmingstemperaturen under referanseomgivelsestemperaturen og merkespenningsarbeidsforholdene.
For elektriske kjøretøy, P=UI, merkestrømmen bestemmes basert på effekten P til det elektriske utstyret og utgangsspenningen U.
Toppstrøm: Den maksimale strømverdien generert av et elektrisk kjøretøy i øyeblikket med rask akselerasjon, klatring, eller overbelastning.
Det strømførende tverrsnittsarealet er proporsjonalt med nominell strøm til kontakten. Med andre ord, jo større tverrsnitt av pinne/hull/tråd, jo større strøm kan den passere, og jo større kontakten er.

(4) HVILE (høyspent forrigling)
(4.1) Design HVIL funksjonelt formål
Bekreft integriteten til hele høyspentsystemet. Når høyspenningssystemets krets er frakoblet eller integriteten er skadet, sikkerhetstiltakene til hele kjøretøyet utløses.
(4.2) Implementering av HVIL funksjon
en. Hele systemet er påkrevd og må designes inn i systemet under systemutvikling;
b. Hovedsakelig gjort gjennom kontakter;
c.HVIL-kretsen er en lavspenningskrets og er uavhengig av strømkretsen.
(4.3) Prinsippet for HVIL-funksjonsimplementering
Strøm- og signalterminaler skal møtes:
——Ved tilkobling, strømterminalen kobles til først, etterfulgt av signalterminalen.
——Når du kobler fra, signalterminalen kobles fra først, etterfulgt av strømterminalen.
Spesiell merknad: Tilkoblingen av strømklemmene indikerer god kontakt, og virtuell kontakt er uakseptabelt.
(5) Skjerming
Vekslende elektrisk feltskjerming: For å redusere koblingsinterferensspenningen til det vekslende elektriske feltet til følsomme kretser, et metallskjold med god ledningsevne kan settes opp mellom interferenskilden og den følsomme kretsen, og metallskjoldet kan jordes.
Hovedforskjellen mellom skjermede og uskjermede kontakter er om det er en metallskjerm med god ledningsevne.

(6) Beskyttelsesnivå
IP-beskyttelsesnivået er sammensatt av to tall. Det første merkede tallet indikerer nivået av støvtetthet og beskyttelse mot inntrengning av fremmedlegemer fra apparatet. Det andre markerte tallet angir graden av tetning av apparatet mot fuktighet og vanninntrenging. Jo høyere tall, jo høyere beskyttelsesnivå.

(7) Utgående metode
Refererer hovedsakelig til vinkelen mellom kabeluttaksvinkelen på enden av den elektriske støpselet og den normale retningen på kontaktens installasjonsflate. I henhold til denne klassifiseringen, de vanlige er 90° (vinklet) og 180° (rett) elektriske stikkontakter.
(8) Installasjonsmetode for sokkel
For å møte behovene til OEM-designere for forskjellige oppsett av kontakter, installasjonsmetodene for elektriske stikkontakter er delt inn i følgende fire typer:

1.6.2.3 Alternativnotater
(1) Spenningsvalget må samsvare: kjøretøyets merkespenning etter lastberegning skal være mindre enn eller lik nominell spenning til kontakten. Hvis arbeidsspenningen til kjøretøyet overstiger nominell spenning til kontakten i lang tid, den elektriske kontakten er i fare for krypning og ablasjon.
(2) Gjeldende utvalg må samsvare: kjøretøyets merkestrøm etter lastberegning skal være mindre enn eller lik merkestrømmen til kontakten. Hvis driftsstrømmen til kjøretøyet overstiger nominell strøm til kontakten i en lengre periode, den elektriske kontakten er i fare for overbelastningablasjon.
(3) Kabelvalget må samsvare: Kabelvalg og tilpasning av hele kjøretøyet er delt inn i kabelstrømførende matching og kabel- og kontaktforseglingsmatching. Angående gjeldende bæreevne til kabler, hver OEM har dedikerte elektroingeniører til å utføre matchende design, som ikke vil bli forklart her.
Forseglingsmatching: Koblingen og kabeltetningen er avhengig av den elastiske kompresjonen av gummitetningen for å gi kontakttrykk mellom dem, og dermed oppnå pålitelig beskyttelsesytelse, som IP67. Ifølge beregninger, å oppnå et spesifikt kontakttrykk er avhengig av en spesifikk mengde kompresjon av tetningen. Basert på dette, hvis pålitelig beskyttelse er nødvendig, tetningsbeskyttelsen til kontakten har spesifikke størrelseskrav for kabelen i begynnelsen av designet;
Kabler med samme spesifikasjoner av strømførende tverrsnitt kan ha forskjellig ytre diameter, som skjermede kabler og uskjermede kabler, nasjonale standardkabler og LV216 standardkabler. Spesifikasjonene for spesifikke matchende kabler og koblingsvalg er tydelig oppgitt. Derfor, når du velger kontakter, spesiell oppmerksomhet må rettes mot kabelspesifikasjonskravene for å forhindre svikt i forbindelsesforseglingen.
(4) Hele kjøretøyet krever fleksible ledninger: For kabling av kjøretøy, hver OEM har nå krav til bøyeradius og slakk; i henhold til kontakten i kjøretøyet
For brukstilfeller, det anbefales etter at selemonteringen er fullført, selve kontaktklemmene er ikke belastet. Kun når hele ledningsnettet er utsatt for vibrasjoner, støt og relativ forskyvning av kjøretøyets karosseri på grunn av driften av bilen, Hensikten med strekkavlastning kan oppnås gjennom fleksibilitet i ledningsnettet. Selv om en liten belastning overføres til koblingsterminalen, den resulterende spenningen overskrider ikke terminalens designretensjonskraft i kontakten.