V současné době je nový energetický automobilový průmysl ve fázi průzkumu a malého množství zkušební výroby a v tuzemsku nebo dokonce v mezinárodním měřítku neexistuje žádný průmyslový rozsah, takže související části jsou také ve fázi zkušební výroby. Ve srovnání s celkovou technickou úrovní automobilových kabelových svazků v Číně, která je založena hlavně na montáži kabelových svazků, je však technická základna zahraničních automobilových kabelových svazků pevná a pro kabelové svazky vysokého napětí existují řešení. Například Amphenol, první lídr v oboru, který vstoupil do oblasti nabíjecích konektorů pro elektrická a hybridní vozidla, vyvinul vysokonapěťové kabelové svazky pro elektrická vozidla s jednoduchou strukturou, vynikajícím výkonem a vysokou přijatelností pro uživatele. Spolehlivá práce za vysokých teplot, vibrací, omezeného prostoru a jiných drsných podmínkách byla široce přijata různými domácími i zahraničními výrobci automobilů; TYCO, Delphi (Delphi), LS a další zahraniční společnosti pečlivě sledovaly a uvedly na trh vlastní řešení vysokonapěťových kabelových svazků a související produkty.
Zadání textu za účelem vyrovnání mezer výzkumu v oblasti kabelových svazků vysokého napětí pro elektrické osobní automobily v mé zemi a zbavení se současné situace přímého nákupu zahraničních výrobků pro svazky vysokého napětí vyžadováno pro elektrické osobní automobily v Číně, byl vyvinut elektrický kabel vysokého napětí a vysokého proudu pro elektrické osobní automobily. Nezávislý výzkum a vývoj paprsku. Podle požadavků na použití vysokonapěťových kabelových svazků ve vysokonapěťovém elektrickém systému elektrických osobních vozidel by měl navržený vysokonapěťový kabelový svazek pro elektrická osobní vozidla splňovat následující požadavky a. Požadavky na použitelnost vysokého napětí a vysokého proudu. b. Požadavky na bezpečnost a spolehlivost, jako je antielektromagnetické rušení, vodotěsnost, antivibrace, odolnost proti opotřebení, nehořlavost a spolehlivý kontakt.
1. Návrh vysokonapěťového kabelu
Tradiční automobily jsou poháněny benzínovými motory. Úlohou tradičních automobilových kabelů je přenášet řídicí signály a proud a napětí jsou velmi malé. Proto je průměr kabelu malý a jeho struktura je jednoduchá kvůli vodiči a izolaci. Podle požadavků na použití vysokonapěťových kabelů pro elektrické osobní automobily však vysokonapěťové kabely pro elektrické osobní automobily hrají hlavně roli přenosu energie a potřeby přenášet energii baterie do každého subsystému. Proto musí vysokonapěťový kabelový svazek určený pro elektrické osobní automobily splňovat vysokonapěťový proudový přenos. Vysokonapěťové kabely elektrických osobních automobilů nesou vysoké napětí (jmenovité napětí do 600 V), vysoký proud (jmenovitý proud do 600 A) a silné elektromagnetické záření, takže průměr kabelu se výrazně zvětší. Současně, aby se zabránilo elektromagnetickému záření na okolní elektroniku Zařízení produkuje silné elektromagnetické rušení, které ovlivňuje normální provoz ostatních elektronických zařízení. Kabel je také navržen s antielektromagnetickou interferenční stínící strukturou, to znamená, že je použita koaxiální struktura a vnitřní vodič a vnější vodič (stínění) spolupracují a magnetické pole v kabelu je distribuováno v soustředných kruzích. Elektrické pole směřuje od vnitřního vodiče k vnějšímu vodiči, takže elektromagnetické pole kolem kabelu je nulové, to znamená, že elektromagnetické záření je stíněno, čímž je zajištěn normální provoz elektrického vozidla.
Izolační materiály pro rané automobilové kabely byly hlavně PVC (polyvinylchlorid), ale PVC obsahovalo olovo, které bylo pro člověka škodlivé. V posledních letech ji postupně používají LSZH (bezhalogenový bezhalogenový materiál), TPE (termoplastický elastomer) a XLPE polyethylen), silikonový kaučuk a další materiály. Protože vysokonapěťové kabely pro elektrické osobní automobily splňují požadavky na vysokonapěťové, silnoproudé a elektromagnetické rušení, musí také splňovat požadavky na odolnost proti opotřebení a zpomalení hoření. Proto se porovnávají vlastnosti těchto materiálů:
A. LSZH lze rozdělit do dvou kategorií: PO (polyolefin) a EPR (ethylenpropylenový kaučuk), z nichž jsou hlavní kabelové materiály PO. Formulace materiálu kabelu LSZH s retardérem hoření typu PO obsahuje velké množství anorganického retardéru hoření AI (OH) 3, Mg (OH) 2, takže materiál kabelu má dobrý retardér hoření, nízký kouř, bez halogenů, nízkou toxicitu atd. Vlastnosti, ale také se odlišuje od ostatních nehořlavých materiálů a halogenů obsahujících nehořlavých materiálů, pokud jde o fyzikální a mechanické vlastnosti, elektrické vlastnosti a výkon procesu vytlačování.
b. TPE je polymerní materiál s gumovými i termoplastickými vlastnostmi. Vykazuje vysokou pružnost gumy při pokojové teplotě a lze ji plastifikovat a lisovat při vysokých teplotách, ale materiál není odolný proti opotřebení a nemůže splňovat požadavky na vysokonapěťové kabely pro osobní automobily. Požadavky na použití nosníků.
C. XLPE je vyroben z běžného materiálu PE (polyethylen) s teplotní odolností 75 ℃ po zesíťování ozářením, jeho teplotní odolnost může dosáhnout 150 ℃ a má vynikající fyzikální a mechanické vlastnosti, odolnost proti přetížení a dlouhou životnost a další vlastnosti, ale ne zpomalující hoření.
d. Silikonový kaučuk má vysoké průrazné napětí, takže má odolnost proti oblouku, stopu úniku a odolnost proti ozónu. Má také dobrou odolnost proti vysokým a nízkým teplotám, odolnost proti vysoké teplotě až 200 ° C, dobrý izolační výkon a vysokou teplotu a vlhkost. Stabilní výkon a nehořlavost za daných podmínek. Po srovnání vlastností výše uvedených materiálů se silikonový kaučuk stal první volbou pro vysokonapěťové izolační materiály kabelů pro osobní automobily z důvodu dobrých fyzikálních a mechanických vlastností, dlouhé životnosti a nízké ceny. Struktura konečného navrženého vysokonapěťového kabelu pro elektrická osobní vozidla je znázorněna na obrázku 1.
Obrázek 1. Struktura vysokonapěťových kabelů pro elektrické osobní automobily
2. Návrh vysokonapěťového konektoru
2.1 Návrh silnoproudých kontaktů
Obecně platí, že konektory (zejména kontakty v nich) mají limity provozní teploty. Jakmile provozní teplota překročí stanovený limit, konektor bude méně bezpečný kvůli teplu nebo dokonce selže. Existují dva hlavní důvody pro zvýšení teploty konektoru:
A. Samotné auto. Nejteplejší část automobilu je kolem motoru, například teplota kolem tradičního motoru automobilu může dosáhnout 125 ° C nebo více.
b. Samotný konektor. Konektor bude během používání generovat teplo a kontakty vložené do konektoru mají odpor kontaktů. Čím větší je kontaktní odpor, tím větší je ztráta energie, tím vyšší je teplota kontaktu a tím nižší je spolehlivost. V tomto ohledu je třeba věnovat zvláštní pozornost návrhu vysokonapěťových a silnoproudých konektorů pro elektrická osobní vozidla. Aby se zabránilo nadměrně vysoké teplotě použití, aby nedošlo k poškození izolačního materiálu v konektoru, snížení jeho izolačního výkonu nebo dokonce vyhoření a způsobení snížení elasticity kontaktu po zahřátí nebo vytvoření izolační fólie v kontaktní oblasti , což snižuje spolehlivost kontaktů a zvyšuje Velký odpor kontaktů, který zesiluje zvýšení provozní teploty, a takový začarovaný kruh nakonec vede k selhání spojení a kontaktu. Je nutné racionálně navrhnout velké proudové kontakty ve vysokonapěťových a velkých proudových konektorech elektrických osobních vozidel.
Při navrhování silnoproudých kontaktů bude výběr kontaktního formuláře přímo určovat kvalitu a cenu konektoru. Obecně kontaktní formy kontaktů zahrnují hlavně listový typ, typ listové pružiny a typ drátové pružiny, jak je znázorněno na obrázku 2.
Obrázek 2. Struktura tří typů kontaktů
Zásuvka kontaktu čipu je válcová hlaveň se štěrbinou a uzavřenou a zásuvka je zpracována drátem (tyčí) z beryliového bronzu. Surovina je dražší a následný uzavírací proces je obtížně kontrolovatelný, je obtížné zaručit konzistenci kvality produktu a náklady jsou vysoké.
Zvedák kontaktu listové pružiny je otvor v korunové pružině a do zvedáku jsou umístěny 1 až 2 cívky listové pružiny. Každá listová pružinová cívka se skládá z několika pružinových listů a všechny pružinové listy jsou vyklenuty dovnitř a tvoří pružnou pružinovou cívku; když jsou objímka a čep spojeny, každý list pružiny je v kontaktu s čepem a vytváří přítlačnou sílu pro zajištění stabilního kontaktu ve více bodech; objímka listové pružiny se skládá z mosazných automobilových dílů a lisovacích dílů korunové pružiny, dobrá konzistence produktu a nízké náklady. Patentovaná struktura konektoru RADSOK společnosti Amphenol (jak je znázorněno na obrázku 3) využívá technologii hyperbolické korunkové pružiny ke zvýšení kontaktní plochy o 65% a jeho povrch je postříbřená vrstva s vysokou odolností proti opotřebení.
Obrázek 3. Struktura konektoru RADSOK Amphenol&# 39
Zvedák kontaktu typu drátěná pružina je otvor pro drátovou pružinu. Konstrukce zvedáku je podobná jako u zvedáku s listovými pružinami, až na to, že zvedák s drátěnou pružinou je složen z pružinového drátu. Ačkoli má drátěný pružinový zvedák vynikající výkon, proces je komplikovaný, náklady jsou také vyšší.
Po srovnání výše uvedených typů kontaktů přijímá vysokonapěťový a silnoproudý konektor elektrického osobního automobilu silnoproudý listový pružinový kontakt. Současně pro zvýšení spolehlivosti kontaktů a únosnosti proudu a pro splnění dalších indexových požadavků silnoproudých kontaktů používá silnoproudý kontakt listové pružiny dvoustupňový zvedák listové pružiny s dvojitým jazýčkem. Nakonec byl úspěšně navržen vysokonapěťový kontakt pomocí výpočtu kontaktního odporu silnoproudého kontaktu, návrhu konstrukce a úpravy konstrukce vzorku.
2.2 Návrh odolnosti proti vysokému tlaku
Abychom splnili konstrukční požadavky vysokonapěťových konektorů pro elektrická osobní vozidla, je nutné zajistit, aby každá část vysokonapěťového konektoru měla dostatečnou dielektrickou pevnost prostřednictvím konstrukčního návrhu a výběru materiálu, aby byl zajištěn jeho vysokonapěťový odpor. Konstrukce vysokonapěťového odporu vysokonapěťových konektorů pro elektrická osobní vozidla zahrnuje hlavně povrchovou vzdálenost, vzduchovou mezeru rozhraní a izolační materiály.
Povrchová vzdálenost znamená, že když je pracovní napětí příliš velké, okamžité přepětí způsobí, že proud uvolní oblouk podél mezery mezi izolací, což poškodí zařízení i obsluhu. Tato izolační mezera je povrchová vzdálenost. Trvalé pracovní napětí oblouku určuje plazivou elektrickou vzdálenost. V konstrukci konstrukce vysokonapěťového konektoru by měla být povrchová vzdálenost co nejvíce zvětšena. Vzhledem k tomu, že dielektrické výdržné napětí konektoru je nad 400 V, je po pečlivém výpočtu a ověření navržena povrchová vzdálenost konektoru více než 24 mm, což může plně splňovat vysoké požadavky na použití konektoru 600 V.
Aby se zlepšila odolnost konektoru proti vysokému tlaku, po zasunutí konektoru by měl být díl rozhraní usazen bez vzduchové mezery. Rozhraní konektoru zahrnuje hlavně protilehlé rozhraní konektoru a konektoru zásuvky, kontaktu konektoru a připojovací části drátu. Tyto části je třeba naplnit médiem bez vzduchu, aby bylo spolehlivě zajištěno, že se konektor nerozbije. Aby se zabránilo existenci vzduchových mezer rozhraní, byla při konstrukci vysokonapěťových konektorů přijata následující opatření:
A. Měkký izolační materiál se používá na spojovacím rozhraní, aby se zajistilo, že se vzduchová mezera vyplní, když se spojí na místě.
b. Izolace vně kontaktního kusu zásuvky je vylisována tak, aby vyplňovala mezeru vně kontaktního kusu.
C. Spojovací povrch zástrčky a zásuvky má kuželovou strukturu.
d. Část izolace kabelu zasahuje do pouzdra konektoru po připojení kontaktu ke kabelu.
Aby se zlepšil vysokonapěťový odpor konektoru, používá vysokonapěťový konektor pro elektrická osobní vozidla PPA s dobrým izolačním výkonem, vysokým průrazným napětím, vysokou pevností izolace, dobrou stabilitou za vysokých teplot a vysokého tlaku, odolností proti oblouku, únikem odolnost a nízká absorpce vlhkosti. (Polyftalamid) plast.
2.3 Celkový návrh konstrukce
Struktura konečného navrženého vysokonapěťového konektoru pro elektrická osobní vozidla je znázorněna na obrázku 4. Struktura vysokonapěťového konektoru je vnitřní vodič, izolační vrstva, stínící vrstva a plášť zevnitř ven .
Obrázek 4. Struktura vysokonapěťového konektoru elektrického osobního automobilu
3. Celková konstrukce vysokonapěťového kabelového svazku
3.1 Návrh výkonu stínění
Aby navržený vysokonapěťový kabelový svazek nejen splňoval základní a spolehlivé požadavky na elektrické připojení, ale měl také vynikající elektromagnetické stínění, je vyvinut návrh stínění vysokonapěťového kabelového svazku. Návrh výkonu stínění vysokonapěťového kabelového svazku zahrnuje hlavně návrh výkonu stínění samotného vysokonapěťového kabelu, návrh výkonu stínění vysokonapěťového kabelu a vysokonapěťového konektoru, návrh výkonu stínění vysokonapěťového kabelu samotný konektor napětí a návrh výkonu stínění spojovacího rozhraní vysokonapěťového konektoru. Aby se zlepšil výkon stínění samotného vysokonapěťového kabelu, je vysokonapěťový kabel vybaven stínící strukturou. Pokud je kabel kombinací signálního a silnoproudého vedení, měli byste tomu věnovat větší pozornost. Aby se zlepšil výkon stínění vysokonapěťového kabelu a vysokonapěťového konektoru, je nutné zajistit spolehlivost kontaktu mezi nimi, zejména zajistit, aby při silném pohybu nedošlo k uvolnění spojení. . Po připojení je kabelové opletení v kontaktu se stínící vrstvou a ke spojení mezi kabelovým opletením a konektorem se přidá samostatné stínící kovové opletení, aby se zvýšil účinek stínění. Aby se zlepšil výkon stínění samotného vysokonapěťového konektoru, má konektor design kovového pláště. Aby se zlepšil výkon stínění na spojovacím rozhraní konektoru, je v konstrukci přijata struktura stínící pružiny, která zajišťuje spolehlivý kontakt mezi zástrčkou a pouzdrem zásuvky; vnitřní vodič hlavy konektoru je nižší než rozhraní pláště, aby se zabránilo kontaktu vnitřního vodiče s prsty nebo jiným kovem, který hraje určitou ochrannou roli a zvyšuje bezpečnost; po spojení je stínící vrstva konektoru zásuvky a konektoru ve spolehlivém kontaktu, takže protikus je stíněn zvenčí.
3.2 Mechanická ochrana a prachotěsné a vodotěsné provedení
Vzhledem k velkému průměru vysokonapěťových kabelů pro elektrické osobní automobily je vyžadováno speciální vedení, to znamená, že vysokonapěťové kabelové svazky pro elektrické osobní automobily jsou umístěny mimo automobil. Proto musí být vysokonapěťové kabelové svazky pro osobní automobily mechanicky chráněny a navrženy pro odolnost proti prachu a vodě. Aby se zlepšila mechanická ochrana a prachotěsný a vodotěsný výkon vysokonapěťového kabelového svazku, jsou mezi zasunutými konektory a polohou připojovacích kabelů konektoru přijata ochranná opatření, jako jsou těsnicí kroužky, aby se zabránilo vnikání vodní páry a prachu, čímž zajištění těsnícího prostředí konektorů. Vyvarujte se rizika zkratu mezi kontakty, zabraňte vniknutí vlhkosti a vyhněte se bezpečnostním problémům, jako jsou jiskry.
3.3 Návrh životnosti
Elektrické osobní automobily jedoucí po dálnici způsobí vysoké vibrace způsobené faktory, jako je nerovný povrch vozovky a rychlost, které způsobí tření a opotřebení mezi vysokonapěťovým kabelovým svazkem a kontaktními částmi a jinými kabelovými svazky, stejně jako únavu a opotřebení samotný kabelový svazek vysokého napětí. Aby se zlepšila životnost a kvalita vysokonapěťového kabelového svazku, mělo by být spojení mezi vysokonapěťovým kabelem a vysokonapěťovým konektorem zesíleno, spojení mezi vysokonapěťovým konektorem by mělo být uzamčeno a kabeláž schéma by mělo být optimalizováno. Materiál kabelového svazku vysokého napětí by měl být vybrán z materiálů a vodičů odolných proti opotřebení. Použijte měděný lankový kabel proti únavě. Kromě toho je spojovací článek mezi vysokonapěťovými konektory slabým místem samotného vysokonapěťového kabelového svazku. Aby se prodloužila životnost vysokonapěťového kabelového svazku a splnily požadavky vysokonapěťového elektrického systému, musí být zaručen počet zasunutí a vyjmutí vysokonapěťového konektoru a kvalita připojení.
3.4 Celkový návrh konstrukce
Struktura konečného navrženého vysokonapěťového kabelového svazku pro elektrická osobní vozidla je znázorněna na obrázku 5.
Obrázek 5. Struktura vysokonapěťového kabelového svazku pro elektrické osobní automobily
4. Test výkonu vysokonapěťového kabelového svazku
Za účelem ověření, zda strukturální racionálnost, kontaktní plocha, kontaktní odpor, odolnost proti vibracím atd. Vysokonapěťového kabelového svazku konstruovaného pomocí vysokonapěťové a silnoproudé kontaktní technologie splňují požadavky vysoké spolehlivosti, dlouhé životnosti a vysoké aktuální výkon, vzorky vysokonapěťového kabelového svazku pro elektrická osobní vozidla Po dokončení vývoje se provedou příslušné výkonnostní zkoušky v souladu s příslušnými konstrukčními požadavky a výsledky zkoušek jsou uvedeny v tabulce 1. Je vidět, že různé výkony vysokonapěťového kabelového svazku elektrického osobního vozidla splňují standardní požadavky a konstrukce kontaktní struktury, struktury konektoru a celého vysokonapěťového kabelového svazku je rozumná.
| Tabulka 1 Hlavní výsledky testů výkonu vysokonapěťových kabelových svazků pro elektrické osobní automobily | ||
| Testovací položky | Požadavky na design | Výsledky testů |
| Izolační odpor / MΩ | ≥2000 | 5000 |
| Dielektrické výdržné napětí / V | ≥4000 | 4000 |
| Aktuální test | ≥210 | 210 |
| Odpor kontaktu | ≦1 | 0.65 |
| Solný sprej | 48h | Složit |
| Stupeň zpomalení hoření kabelu | Odolnost proti olefinům UL94-V0 | Složit |
| Úroveň ochrany | Odolnost proti vlhkosti a prachu IP67 | Složit |
| Mechanický život | 500 | 500 |
| Vibrační test | 15g | Složit |
| Rázový test | 30g | Složit |
| Poznámka: g je gravitační zrychlení | ||
(Zdroj:" Inverter World")
