Nova tehnologija visokonapetostnih konektorjev za energetska vozila

V zadnjih letih, svetovno priznana podjetja za priključke so preselila svoje proizvodne baze na Kitajsko. Kitajska je postala največja svetovna proizvodna baza konektorjev. Po letih kopičenja tehnologije, konektorji moje države dosegajo tehnično raven, zahtevano za visokonapetostne konektorje za nova energetska vozila v smislu konstrukcijskih zmogljivosti in avtomatiziranih proizvodnih zmogljivosti. Ob predpostavki, da so proizvajalci na nižji stopnji lokalizirani in imajo zadostne tehnične zmogljivosti, domači proizvajalci so zasedli najvišjo točko pri visokonapetostnih konektorjih za nova energetska vozila, kot je Sichuan Yonggui, Optoelektronika AVIC, Basba in druga znana podjetja.

Usklajen sistem sestavljajo VN konektorji Rosenberger za tokovne obremenitve do 50 A in 450 A za premer kabla od 2 x 4 mm² do 120 mm² kot tudi enote za distribucijo električne energije za sklope po naročilu kupca. Na zahtevo bo na voljo generacija 48V priključkov.

Konektorski sistem HVR300 je trenutno v fazi razvoja in je na voljo na zahtevo. Ima največjo tokovno zmogljivost 320 A v kombinaciji z minimalnimi prostorskimi zahtevami. Portfelj izdelkov vključuje 2-polno kotno spojko za oklopljene kable in kabel s presekom 70 mm² skupaj z ustrezno glavo. Prečni prerez 50 mm² je na voljo na zahtevo. Zaklepni mehanizem vzvoda je zavarovan z dodatnim drsnikom (CPA – Zagotavljanje položaja priključka) da preprečite nenamerno neparjenje.

Konektorji HVR420 imajo največjo tokovno nosilnost pri 420 A celo v 95 mm² varianta. Z največjim presekom kabla 120 mm², jakosti toka do 450A je mogoče doseči pri temperaturi 85°C. Dodatni drsni zaklepni mehanizem preprečuje, da bi se povezava nenamerno razklala v aplikacijah, kot je polnjenje akumulatorjev električnih vozil z do 450 kWh.

Novo energetsko električno vozilo EV 110-750V 2300A Tok Visokonapetostna HV Vodotesna linija za shranjevanje energije 6 mm silikonski kabel 2-5 Pin vtični konektor

Kitajska Nova energija Električna vozila Kabelski snop Tovarna Visokonapetostni napajalni kabel Baterijski kabel AC1000V DC1500V Izdelava visokonapetostnega EV kabla

Visokonapetostni konektor in visokonapetostna žica za vozila z novo energijo

1-Tehnična analiza visokonapetostnih konektorjev:
1.1 Uporaba visokonapetostnih konektorjev v sistemih vozil
V primerjavi s tradicionalnimi visokonapetostnimi in visokotokovnimi priključki, pogoji uporabe konektorjev za nova energetska vozila so bolj zapleteni in spremenljivi, zahteva večjo zanesljivost konektorja;
V primerjavi s tradicionalnimi nizkonapetostnimi avtomobilskimi priključki, zaradi povečanja nivoja napetosti (trenutno so glavne napetosti višje od 300 V DC), tveganje za poškodbe človeškega telesa zaradi električnega udara se je povečalo, in varnostne zahteve za priključke so višje. Zato, zahteve glede izolacije in zaščite izdelka so višje kot pri tradicionalnih nizkonapetostnih vtičnicah.
Glavna funkcija konektorjev za nova energetska vozila je zagotavljanje visokonapetostnega sistema povezovanja celotnega vozila. To je, gradnja mostu, kjer je notranje vezje blokirano ali izolirano, da omogoči pretok toka.
Sestavo priključkov za nova energetska vozila lahko na splošno razdelimo na tri dele: pomožne strukture, kot so školjke in tesnila, izolacijski deli, in prevodni kontaktni pari. Z vstavljanjem in medsebojnim sodelovanjem med ovojom vtiča in ovojom vtičnice, funkciji povezovanja in prevodnosti je mogoče doseči.
Visokonapetostni konektorji se uporabljajo predvsem v visokonapetostnih in visokotokovnih tokokrogih novih energetskih vozil, in delujejo hkrati s prevodnimi kabli za prenos energije paketa baterij do različnih komponent v sistemu vozila prek različnih električnih tokokrogov. Kot so baterijski paketi, krmilniki motorjev, DCDC pretvorniki, polnilniki in druge karoserije.
Slika: Diagram postavitve visokonapetostnih konektorjev, ki se uporabljajo v sistemih vozil.

1.2 Analiza ključnih postavk pri oblikovanju visokonapetostnega konektorja
1.2.1 Vrednosti krivulje dviga temperature in zmanjšanja
Dvig temperature je eden najpomembnejših kritičnih elementov pri načrtovanju konektorjev. Nenormalno povišanje temperature bo povzročilo ablacijo konektorja zaradi čezmernega povišanja temperature.
Na dvig temperature konektorja vplivajo naslednji dejavniki:
1. Kontaktni upor: uporablja se za prevodno povezavo, upor med dvema kontaktnima nosilcema. Kot je kontaktna odpornost med luknjico in nožico, odpornost na stiskanje med luknjičastim repom in žico, in kontaktni upor med navojnimi priključnimi bakrenimi ploščami.
2. Ogrevanje okolja materiala: Ko je konektor dlje časa v okolju z visoko temperaturo, materiali, uporabljeni v konektorju, so inženirska plastika, kovina, guma, itd. Zlasti, inženirska plastika zahteva maksimalno delovno temperaturo 140°C. Vendar, ko je temperatura okolja izdelka previsoka, konektor ustvarja toploto zaradi lastnega kontaktnega notranjega upora in doseže toplotno ravnovesje. Poleg tega, temperatura okolice je višja od najvišje dovoljene delovne temperature materiala. V tem času, če je konektor v tem okolju dlje časa in se notranji luknjičasti del konektorja segreje in notranje temperature ni mogoče izprazniti, notranja temperatura bo še naprej naraščala in konektor bo proizvedel veliko toplote. To lahko privede do ablacije konektorja in vžiga vozila, kar je zelo resen problem. Tako gumijasti kot kovinski materiali imajo omejitve najvišje delovne temperature, ki jih je treba upoštevati pri načrtovanju.

3. Povezava koncev plošč: Če so med projektiranjem potrebni vijaki, sprejeti je treba preventivne ukrepe za preprečitev zrahljanja med porodom; hkrati, pri povezovanju vijakov, preskus navora je treba izvesti v skladu z operativnimi specifikacijami. Pri vijačnih spojih prevodnih delov, eden od glavnih načinov okvare je, da navor zategovanja ni nadzorovan v skladu z zahtevami glede navora, kar povzroči nenormalno povišanje temperature in ablacijo priključnih delov.
4. Zmanjšana krivulja: Zdaj pa se pogovorimo o krivulji zmanjšanja. Po mojem razumevanju, krivulja zmanjšanja je kot izbira izdelka, ki naj bi se uporabljal v določenem okolju. V tem času, pri izbiri izdelka, določiti morate, kateri obseg izdelkov boste izbrali na podlagi vrednosti atributa izdelka. Krivulja znižanja visokonapetostnih konektorjev je strankam zagotoviti meni, Stranke pa lahko na podlagi tega menija izberejo sebi primerne jedi po svojem okusu.
Znižalna krivulja so različne vrednosti, ki ustrezajo različnim tokovom pri različnih temperaturah delovnega okolja. Te vrednosti dobimo z izrisom grafa krivulje. S tem grafom krivulje zmanjšanja, pogoji uporabe tega konektorja so bolj intuitivni.

20Visokonapetostni avtomobilski priključki za električna vozila

Tovarniško po meri za polnjenje visokonapetostnih EV konektorjev – Avtomobilski priključek, Priključek za vozilo

Visokonapetostni konektorji zdržijo do 450 A v električnih vozilih

Slika: Ilustracija dviga temperature in krivulje zmanjšanja moči – graf krivulje zmanjšanja moči
1.2.2 Visokonapetostna zapora (POČIVANJE)
Za celoten sistem visokonapetostnih povezav, da se zagotovi varnost visokonapetostnega sistema pri vklopu in izklopu, v zasnovo priključka je uveden koncept visokonapetostne zapore.
Preprost opis je, da ko je konektor priključen in povezan, visokonapetostno vezje prvi stik in prevod, in nato vodi visokonapetostno signalno vezje zapore. Pri lomljenju, najprej se prekine visokonapetostni signal zapore, in takrat se visokonapetostni tokokrog prekine.
Večina proizvajalcev konektorjev bo visokonapetostno zaklepno zasnovo postavila znotraj konektorja, in nekateri proizvajalci bodo postavili visokonapetostno zaporo izven parne votline s pomočjo pomožne strukturne zasnove. Zelo pomembno je zagotoviti stabilnost visokonapetostne blokirne zanke.
Če je visokonapetostna zapora prekinjena, možne posledice bodo hude. Na primer, med vožnjo vozila, signal visokonapetostnega zapornega vezja nenadoma postane nenormalen, zaradi česar vozilo nenadoma izgubi moč in ne deluje normalno, kar lahko povzroči prometno nesrečo.
1.2.3 Zaklepna struktura
Upoštevajte, da prava sekundarna ključavnica nima sekundarne zaščitne funkcije, vendar ga mora učinkovito varovati. Pravi pomen tega je, da po primarni ključavnici, če primarno zaklepanje odpove ali ni preverjanja delovanja, sekundarna ključavnica zagotavlja, da je primarna ključavnica zaklenjena in prva ključavnica zaščitena. To je zelo pomembna vloga.
Najpogosteje uporabljena sekundarna zaklepna struktura v kombinaciji s primarno ključavnico je mehanizem s silo. Ker je enkratno zaklepanje povezano s silo vstavljanja in izvleka, v skladu s konceptom mehanske zasnove je potrebna oblika, podobna mehanizmu s silo, tako da prihranite delo in preprosto vstavite konektor na svoje mesto.
V zvezi z zahtevami za trenutno roko, USCAR veliko govori o ergonomski uporabnosti momentne roke. USCAR določa tudi zahteve glede sile za ustrezne primarne ključavnice in sekundarne ključavnice v vstavljenih in nevstavljenih situacijah. Pravzaprav, vsi mislimo, da je USCAR standard za priključke, ampak mislim, da standard USCAR ni le tehnični standard, ampak tudi vodi oblikovalce, da naredijo strukturo zanesljivo med postopkom načrtovanja. Kako strankam zagotoviti boljšo izkušnjo izdelka ob predpostavki zanesljive strukture in delovanja.
Slika: Slike razmeroma običajnih izdelkov zaklepne strukture

1.2.4 Stopnja zaščite
Zaščita konektorjev je v glavnem razdeljena na tri ureditve:
Prvo je tesnilo na koncu plošče: konec plošče je konec vtičnice konektorja, ki je mehansko nameščen s štirimi vijaki. To je bolj pogosto uporabljena struktura, obstajajo pa tudi nekatere bolj posebne strukture.

Drugo je vtično tesnilo na osnovi glave: vtičnik na osnovi glave pomeni, da moški del vključuje ženski konec, ali ženski konec vključuje moški konec, in gumijasti deli se uporabljajo v sredini za radialno in aksialno zaščito.

Tretji je tesnilo na koncu linije, zaščitno tesnilo med priključkom na koncu linije in kablom.

Za visokonapetostne konektorje za električna vozila, z razvojem trga, tudi zahteve proizvajalcev originalne opreme za zaščito izdelkov se nenehno izboljšujejo. V zgodnjih fazah razvoja industrije, zaščitne zahteve IPI67 že lahko izpolnjujejo veliko večino strank. Vendar, saj so se izdelki za zaščito konektorjev na trgu pojavili kasneje, primerov iztekanja vode je bilo vedno več, okvara izolacije, in celo ablacijo.
Postopno izboljševanje zahtev glede zaščite je postalo trend razvoja električnih vozil. Trenutne zahteve IP67 ne morejo zadostiti zahtevam običajne uporabe. seveda, to ni absolutno, odvisno pa je tudi od lokacije konektorja na avtu.
Glede na postavitev celotnega vozila, visokonapetostni tokokrog bo obešen pod šasijo vozila. Velja načelo, da visok tlak ne sme vstopiti v kabino. Zato, večina visokonapetostnih konektorjev se nahaja na ohišju blizu tal, ali blizu pesta kolesa.
Ko je hudo vreme, kot je hudo vreme, močne nevihte ali hudo hladno vreme, voda, ki jo prinesejo vaše pnevmatike, bo dejansko vplivala na te priključke. Če ste seznanjeni s testiranjem, IP6K9K v domačih standardih ne obstaja. To boste ugotovili, če je IP67, udarni tlak visokotlačne vodne pištole dejansko ni tako visok kot 6k9k.

1.2.5 Elektromagnetna zaščita visokonapetostnih konektorjev
Električna vozila imajo veliko elektronskih naprav, in tok bo ustvaril magnetna polja. Deli vozila morajo imeti zmogljivost proti motnjam. Zlasti, električna vozila se zdaj uporabljajo kot nosilci, in na tej osnovi se bo bolj razvijala avtonomna vožnja, zato je to tehnično vprašanje zelo pomembno. Za visokonapetostne sisteme, oklopljeni priključki in kabli so zelo pomembni, vendar moramo dati prednost postavitvi na sistemski ravni, kar je predpogoj. Če vaš OBC, lokacijo, ki jo uredite, vključitev DCDC v sistem, ima lahko nekatere inherentne težave. Ne glede na to, kako dobro je konektor izdelan, še vedno bodo različne težave z motnjami signala.
Zato, najprej moramo upoštevati sistemsko raven, in drugič upoštevajte raven komponente. Za učinkovitost zaščite konektorja, običajno se uporabljata dve metodi.
Prvi način je, da imamo na nekaterih plastičnih konektorjih kovinski ščit, in kabelski oklop bo povezan z oklopom kovinske lupine, da se tvori učinkovit 360° oklop.
Pri drugi metodi, večina visokonapetostnih in nizkotokovnih povezav ne bo imela sekundarnih povezav in bo povezana z zaščitno plastjo kabla. To metodo pogosto uporabljajo tudi obstoječi proizvajalci, vključno z nekaterimi znanimi domačimi proizvajalci originalne opreme, ki prav tako razmišljajo o tej metodi. Imenujemo ga vzmetni kontakt (angleščina), ki je pravzaprav vzmetna povezava. Ta struktura ima tudi številne prednosti, ker bosta velikost in prostor manjši, in bo imel več stičnih točk;
Obstaja veliko proizvajalcev te strukture, v glavnem zastopajo podjetja, kot sta BMW Spring v Švici in Basel v Združenih državah. Na tem področju imajo veliko praktičnih in zrelih primerov uporabe. V večini primerov, uporabili bomo kovinske notranje in zunanje obroče za stiskanje povezave med žicami in zaščitnim slojem. Zaščitni sloj je nameščen med dvema kovinskima obročema, zaščitna plast in kovinski obroči so tesno pritrjeni s hladnim stiskanjem in deformacijo. Poleg tega, imamo tudi metodo zaščite, ki uporablja strukturo, podobno vzmeti paščka za uro, ki nadomesti vzmetno povezavo. Ta struktura se pogosto uporablja v vojaških izdelkih in tehnologija je zrela; opravili smo ustrezne teste in vsi lahko izpolnjujejo zahteve glede oblikovanja. Ta struktura se uporablja za zaščito električnih vozil z novo energijo, ki ne more le izpolniti zahtev glede zmogljivosti, ampak je tudi žigosan del, primeren za množično proizvodnjo, in ima visoko stroškovno učinkovitost.
1.2.6 Material priključka

Izolacijski material konektorja je običajno izdelan iz PA66, PBT, ABS, PC, itd. Kontaktni materiali so običajno izdelani iz medenine, fosforjev bron, berilijev baker, itd., zdaj pa je v tujini bolj uporabljen material baker-nikelj-silicijev material.
Materiali lupine priključka so na splošno razdeljeni v dve vrsti: plastika in kovina. O tem, kako izbrati plastične ali kovinske materiale, na splošno obstajajo naslednje referenčne točke:
1. Lahka
Zaradi povpraševanja po lahkih vozilih, predvsem proizvajalci osebnih avtomobilov, na predpostavki doseganja učinkovitosti izdelka, potrudili se bodo, da bodo izbrali Plastični priključki za nadzor teže vozila.
2. Okolje uporabe izdelka
Ker je mehanska trdnost kovinskih materialov boljša od plastike. Zato, v nekaterih težkih okoljih, bolj primerni bodo kovinski priključki. Na primer, specialna vozila, prekucniki, in električne priključne dele, ki niso zaščiteni med postavitvijo celotnega vozila. V tem času, kovinski konektorji so nekoliko boljši od plastičnih konektorjev glede vpliva na okolje in mehanske trdnosti.
3. Način izvedbe oklopa
Za oklopljene priključke, lupina samega kovinskega konektorja se uporablja za izvedbo oklopa in tvori nosilec za zaščito oklopa. Na splošno gledano, s kovinskimi konektorji je lažje doseči boljšo zaščito kot s plastičnimi konektorji, njihov videz in struktura pa sta bolj kompaktna.

1.2.7 Izbira priključka
1.2.7.1 Postopek izbire priključka (glejte spodnjo sliko)

1.2.7.2 Razlaga skupnih tehničnih parametrov konektorjev
(1) Lokacija uporabe: Kot že ime pove, konektor je izbran glede na mesto uporabe na različnih visokonapetostnih električnih napravah v vozilu.

(2) Nazivna napetost: največja napetost, pri kateri električna oprema (vključno z elektriko in opremo za napajanje) lahko dolgo časa stabilno deluje.
Nazivna napetost je sorazmerna s plazilno potjo & očistek. Z drugimi besedami, višja je zahtevana nazivna napetost, večji ali daljši je priključek. Plazna pot & standardi oblikovanja čistil so v skladu z GBT 16935.1 (IEC 60664-1),
(3) Nazivni tok: Nazivni tok električne opreme se nanaša na največji tok, ki lahko prehaja dolgo časa, ko proizvodnja toplote ne preseže dovoljene dolgotrajne temperature ogrevanja pri referenčni temperaturi okolja in delovnih pogojih nazivne napetosti.
Za električna vozila, P=UI, nazivni tok se določi na podlagi moči P električne opreme in izhodne napetosti U.
Vrhunski tok: Največja vrednost toka, ki jo ustvari električno vozilo v trenutku hitrega pospeševanja, plezanje, ali preobremenitev.
Površina prečnega prereza, pod katerim teče tok, je sorazmerna z nazivnim tokom konektorja. Z drugimi besedami, večji je prečni prerez nožice/luknje/žice, večji tok lahko prenese, in večji kot je priključek.

(4) POČIVANJE (visokonapetostna zapora)
(4.1) Dizajn HVIL funkcionalni namen
Potrdite celovitost celotnega visokonapetostnega sistema. Ko je visokonapetostno sistemsko vezje odklopljeno ali je poškodovana celovitost, sprožijo se varnostni ukrepi celotnega vozila.
(4.2) Implementacija funkcije HVIL
a. Potreben je celoten sistem, ki ga je treba med razvojem sistema oblikovati v sistem;
b. V glavnem poteka prek konektorjev;
c.HVIL vezje je nizkonapetostno vezje in je neodvisno od napajalnega vezja.
(4.3) Princip izvedbe funkcije HVIL konektorja
Napajalni in signalni priključki se morajo ujemati:
——Pri povezovanju, najprej se priključi napajalni terminal, sledi signalni terminal.
——Pri odklopu, signalni terminal se najprej odklopi, sledi napajalni terminal.
Posebna opomba: Povezava napajalnih sponk kaže na dober stik, in virtualni stik je nesprejemljiv.
(5) Zaščita
Zaščita z izmeničnim električnim poljem: Za zmanjšanje interferenčne napetosti izmeničnega električnega polja na občutljiva vezja, Med vir motenj in občutljivo vezje je mogoče namestiti kovinski ščit z dobro prevodnostjo, in kovinski ščit je mogoče ozemljiti.
Glavna razlika med oklopljenimi in neoklopljenimi priključki je, ali obstaja kovinski oklop z dobro prevodnostjo.

(6) Stopnja zaščite
Stopnja zaščite IP je sestavljena iz dveh številk. Prva označena številka označuje stopnjo zaščite pred prahom in zaščito pred vdorom tujkov v napravo.. Druga označena številka označuje stopnjo tesnosti aparata pred vlago in vdorom vode. Večje kot je število, višja je stopnja zaščite.

(7) Odhodna metoda
V glavnem se nanaša na kot med izhodnim kotom kabla na koncu vtiča električnega priključka in normalno smerjo namestitvene površine vtičnice. Po tej klasifikaciji, običajni so 90° (pod kotom) in 180° (naravnost) izhodne električne priključke.
(8) Način namestitve vtičnice
Da bi zadovoljili potrebe oblikovalcev OEM za različne postavitve konektorjev, načini namestitve električnih priključnih vtičnic so razdeljeni na naslednje štiri vrste:

1.6.2.3 Možnost Opombe
(1) Izbira napetosti se mora ujemati: nazivna napetost vozila po izračunu obremenitve mora biti manjša ali enaka nazivni napetosti konektorja. Če delovna napetost vozila dlje časa presega nazivno napetost konektorja, električni konektor je v nevarnosti lezenja in ablacije.
(2) Trenutna izbira se mora ujemati: nazivni tok vozila po izračunu obremenitve mora biti manjši ali enak nazivnemu toku konektorja. Če obratovalni tok vozila dlje časa presega nazivni tok konektorja, električni konektor je v nevarnosti ablacije zaradi preobremenitve.
(3) Izbira kabla se mora ujemati: Izbira in ujemanje kablov celotnega vozila je razdeljeno na ujemanje kablov po tokovnem toku ter ujemanje kablov in tesnilnih priključkov. Glede tokovne nosilnosti kablov, vsak proizvajalec originalne opreme ima namenske inženirje elektrotehnike za izvedbo ustreznega dizajna, ki jih tukaj ne bomo razlagali.
Ujemanje tesnil: Konektor in kabelsko tesnilo sta odvisna od elastičnega stiskanja gumijastega tesnila, ki zagotavlja kontaktni pritisk med njima, s čimer dosežemo zanesljivo delovanje zaščite, kot je IP67. Po izračunih, doseganje določenega kontaktnega tlaka je odvisno od določene količine stiskanja tesnila. Na podlagi tega, če je potrebna zanesljiva zaščita, tesnilna zaščita konektorja ima posebne zahteve glede velikosti kabla na začetku načrtovanja;
Kabli z enakimi specifikacijami tokovnega prereza imajo lahko različne zunanje premere, kot so oklopljeni kabli in neoklopljeni kabli, nacionalni standardni kabli in standardni kabli LV216. Specifikacije za posebne ustrezne kable in priključke so jasno navedene. Zato, pri izbiri konektorjev, posebno pozornost je treba nameniti zahtevam za specifikacijo kabla, da preprečite napako pri tesnjenju konektorja.
(4) Celotno vozilo zahteva fleksibilno ožičenje: Za ožičenje vozila, vsak proizvajalec originalne opreme ima zdaj zahteve za upogibni polmer in ohlapnost; glede na priključek v vozilu
Za primere uporabe, priporočljivo je, da po končanem sestavljanju jermena, same sponke priključka niso obremenjene. Samo takrat, ko je celoten kabelski snop izpostavljen tresljajem, udarec in relativni premik karoserije vozila zaradi delovanja avtomobila, namen razbremenitve obremenitve je mogoče doseči s prilagodljivostjo žičnih snopov. Tudi če se majhna količina obremenitve prenese na priključni terminal, posledična napetost ne preseže načrtovane zadrževalne sile terminala v konektorju.