Elementarna analiza dizajna novog energetskog visokonaponskog ožičenja

Trenutno je nova energetska automobilska industrija u fazi istraživanja i mala količina probne proizvodnje, a nema industrijskih razmjera na domaćem ili međunarodnom nivou, pa su srodni dijelovi također u probnoj fazi proizvodnje. Međutim, u usporedbi s ukupnom tehničkom razinom automobilskih kabelskih svežnja u Kini, koja se uglavnom temelji na montaži kabelskog svežnja, tehnički temelj stranih automobilskih kabelskih svežnja je čvrst, a postoje rješenja za visokonaponske kabelske svežnjeve. Na primjer, Amphenol, prvi lider u industriji koji je ušao u polje konektora za punjenje za električna i hibridna vozila, razvio je visokonaponske kabelske svežnjeve za električna vozila jednostavne strukture, izvrsnih performansi i visoke prihvatljivosti korisnika. Pouzdan rad pod visokim temperaturama, vibracijama, ograničenim prostorom i drugim teškim uslovima široko su prihvaćeni od raznih domaćih i stranih proizvođača automobila; TYCO, Delphi (Delphi), LS i druge strane kompanije pomno su pratile i lansirale svoja rješenja visokonaponskih ožičenja i srodne proizvode.

Ulaskom u tekst, kako bi se nadoknadile istraživačke praznine na polju visokonaponskih ožičenja za električne automobile u mojoj zemlji i riješilo se trenutne situacije direktne kupnje stranih proizvoda za visokonaponske ožičenje. potreban za električne putničke automobile u Kini, razvijen je visokonaponski i visokonaponski visokonaponski kabel za električne putničke automobile. Nezavisno istraživanje i razvoj snopa. Prema zahtjevima za upotrebu visokonaponskih kabelskih svežnja u visokonaponskom električnom sustavu električnih putničkih vozila, dizajnirani visokonaponski kabelski svežanj za električna putnička vozila treba ispunjavati sljedeće zahtjeve: a. Zahtjevi upotrebljivosti visokog napona i jake struje. b. Zahtjevi za sigurnošću i pouzdanošću, kao što su anti-elektromagnetske smetnje, vodootpornost, antivibracija, otpornost na habanje, usporivanje plamena i pouzdan kontakt.

1. Dizajn visokonaponskog kabla

Tradicionalne automobile pokreću benzinski motori. Uloga tradicionalnih kablova za automobile je da prenose upravljačke signale, a struja i napon su vrlo mali. Stoga je promjer kabela mali, a struktura je jednostavna zbog vodiča i izolacije. Međutim, prema zahtjevima za upotrebu visokonaponskih kablova za električne putničke automobile, visokonaponski kablovi za električne putničke automobile uglavnom igraju ulogu prenošenja energije i trebaju prenijeti energiju baterije na svaki podsustav. Stoga visokonaponski kabelski svežanj dizajniran za električne putničke automobile mora ispunjavati visokonaponski prijenos struje. Visokonaponski kablovi električnih putničkih automobila nose visoki napon (nazivni napon do 600 V), jaku struju (nazivna struja do 600A) i jako elektromagnetsko zračenje, pa je prečnik kabla znatno povećan. Istovremeno, kako bi se izbjeglo elektromagnetsko zračenje na okolnu elektroniku, oprema proizvodi jake elektromagnetske smetnje, što utječe na normalan rad druge elektroničke opreme. Kabel je također dizajniran sa zaštitom od elektromagnetskih smetnji, odnosno usvojena je koaksijalna struktura, a unutarnji i vanjski vodič (oklop) rade zajedno, a magnetsko polje u kablu raspoređeno je u koncentričnim krugovima. Električno polje usmjereno je od unutarnjeg vodiča prema vanjskom vodiču, tako da je elektromagnetsko polje oko kabela jednako nuli, odnosno elektromagnetsko zračenje je zaštićeno, čime se osigurava normalan rad električnog vozila.

Izolacijski materijali za rane automobilske kablove uglavnom su bili PVC (polivinilklorid), ali PVC je sadržavao olovo, koje je bilo štetno za ljude. Posljednjih godina postupno ga koriste LSZH (materijal bez halogena bez dima), TPE (termoplastični elastomer) i XLPE polietilen), silikonska guma i drugi materijali. Kako visokonaponski kablovi za električne putničke automobile ispunjavaju zahtjeve za visokonaponske, jake struje i anti-elektromagnetske smetnje, oni također moraju ispunjavati zahtjeve otpornosti na habanje i usporavanja plamena. Stoga se svojstva ovih materijala uspoređuju:

a. LSZH se može podijeliti u dvije kategorije: PO (poliolefin) i EPR (etilen propilenska guma), od kojih su glavni materijali PO kablovi. Formulacija kablovskog materijala koji uspori plamen PO tipa LSZ sadrži veliku količinu anorganskog usporivača gorenja AI (OH) 3, Mg (OH) 2, tako da materijal kablova ima dobru usporava plamen, malo dima, bez halogena, nisku toksičnost itd. Karakteristike, ali ga takođe čini drugačijim od ostalih materijala koji ne usporavaju plamen i od materijala koji usporavaju plamen koji sadrže halogene u pogledu fizičkih i mehaničkih svojstava, električnih svojstava i performansi procesa ekstruzije.

b. TPE je polimerni materijal s gumenim i termoplastičnim karakteristikama. Pokazuje visoku elastičnost gume na sobnoj temperaturi, a može se plastificirati i oblikovati na visokim temperaturama, ali materijal nije otporan na habanje i ne može udovoljiti zahtjevima visokonaponskih kablova za električne putničke automobile. Zahtjevi za upotrebu greda.

c. XLPE je izrađen od običnog PE (polietilenskog) materijala s temperaturnom otpornošću od 75 ℃ nakon umrežavanja zračenjem, njegova otpornost na temperaturu može doseći 150 ℃, i ima izvrsna fizička i mehanička svojstva, otpornost na preopterećenje i dug životni vijek i druge karakteristike, ali ne usporava plamen.

d. Silikonska guma ima visoki napon proboja, tako da ima otpor luka, otpornost na curenje i ozon. Također ima dobru otpornost na visoke i niske temperature, otpornost na visoke temperature do 200 ℃, dobre izolacijske karakteristike i visoke temperature i vlažnost. Stabilne performanse i usporivanje gorenja u uslovima. Nakon usporedbe svojstava gore navedenih materijala, silikonska guma je postala prvi izbor za visokonaponske izolacijske materijale kablova za električne putničke automobile zbog svojih dobrih fizičko-mehaničkih svojstava, dugog vijeka trajanja i niske cijene. Struktura konačno dizajniranog visokonaponskog kabela za električna putnička vozila prikazana je na slici 1.

Slika 1. Struktura visokonaponskih kablova za električne putničke automobile

2. Dizajn visokonaponskog konektora

2.1 Dizajn jakih kontakata

Općenito, konektori (uglavnom kontakti u njima) imaju ograničenja radne temperature. Jednom kada radna temperatura prijeđe navedeno ograničenje, konektor će postati manje siguran zbog vrućine ili čak otkazati. Dva su glavna razloga za povećanje temperature priključka:

a. Sam automobil. Najtopliji dio automobila je oko motora, na primjer, temperatura oko tradicionalnog automobila može doseći 125 ° C ili više.

b. Sam konektor. Konektor će stvarati toplinu tijekom upotrebe, a kontakti umetnuti u konektor imaju kontaktni otpor. Što je veći kontaktni otpor, veći su gubici snage, veća je temperatura kontakta i manja je pouzdanost. S tim u vezi, posebnu pažnju treba obratiti prilikom dizajniranja visokonaponskih i jakih konektora za električna putnička vozila. Da bi se izbjegla prekomjerno visoka temperatura upotrebe da bi se oštetio izolacijski materijal u konektoru, smanjile njegove izolacijske karakteristike ili čak izgorjele i uzrokovale smanjenje elastičnosti kontakta nakon zagrijavanja ili stvaranja izolacijskog filma u kontaktnom području , što smanjuje pouzdanost kontakta i povećava Veliki kontaktni otpor, što pojačava povišenje radne temperature, a takav začarani krug na kraju dovodi do otkaza veze i kontakta. Potrebno je racionalno dizajnirati velike strujne kontakte u visokonaponskim i velikim strujnim konektorima električnih putničkih vozila.

Prilikom dizajniranja jakih kontakata, odabir oblika kontakta izravno će odrediti kvalitet i cijenu konektora. Općenito, kontaktni oblici kontakata uglavnom uključuju tip lista, tip lisnatih opruga i žičane opruge, kao što je prikazano na slici 2.

Slika 2. Struktura tri vrste kontakata

Utičnica kontakta čipa je cilindrična cijev prorezana i zatvorena, a utičnica je obrađena berilijumskom brončanom žicom (šipkom). Sirovina je skuplja, a kasniji postupak zatvaranja teško je kontrolirati, a konzistentnost kvaliteta proizvoda teško je zajamčiti, a troškovi su visoki.

Dizalica kontakta lisnate opruge je rupa za krunsku oprugu, a u dizalicu su postavljene 1 do 2 zavojnice lisnatih opruga. Svaka zavojnica lisnatog opruga sastoji se od više proljetnih listova, a svi opružni listovi zaobljeni su prema unutra tako da tvore elastični opružni zavoj; kada se nasad i klin podudaraju, svaki opružni list je u dodiru s klinom i stvara silu pritiska kako bi se osigurao stabilan kontakt na više točaka; utičnica za lisnatu oprugu sastoji se od dijelova automobila od mesinga i dijelova za utiskivanje krunskih opruga, dobre konzistencije proizvoda i niske cijene. Amphenol-ova patentirana RADSOK-ova dizalica (kao što je prikazano na slici 3) koristi tehnologiju hiperboličnih krunskih opruga za povećanje površine kontakta za 65%, a površina joj je posrebreni sloj s velikom otpornošću na habanje.

Slika 3. Struktura RADSOK priključka Amphenol'

Priključak žičanog opružnog kontakta je žičana rupa za oprugu. Struktura dizalice slična je strukturi dizalice s lisnatom oprugom, osim što se žičana opružna dizalica sastoji od opružne žice. Iako žičana opružna dizalica ima izvrsne performanse, postupak je složen, a troškovi su također veći.

Nakon usporedbe gore spomenutih tipova kontakata, visokonaponski i jaki konektor električnog putničkog automobila usvaja jaki strujni kontakt s oprugom. Istodobno, kako bi se poboljšala pouzdanost kontakata i nosivost struje, te da bi se udovoljilo ostalim zahtjevima indeksa visokostrujnih kontakata, jaki strujni kontakt lisnate opruge koristi dvostupanjsku dizalicu lisnatih opruga s dvostrukim trskama. Konačno, proračunom kontaktnog otpora kontakta jake struje, dizajna konstrukcije i modifikacije dizajna uzorka uspješno je dizajniran kontakt velike struje.

2.2 Dizajn performansi otpornosti na visoki pritisak

Da bi se udovoljilo projektnim zahtjevima visokonaponskih konektora za električna putnička vozila, potrebno je osigurati da svaki dio visokonaponskog konektora ima dovoljnu dielektričnu čvrstoću konstrukcijskim dizajnom i odabirom materijala kako bi se osigurala njegova visokonaponska otpornost. Dizajn visokonaponskog otpora visokonaponskih konektora za električna putnička vozila uglavnom uključuje puznu udaljenost, zračni razmak između sučelja i izolacijske materijale.

Udaljenost puzanja znači da će, kada je radni napon prevelik, trenutni prenapon uzrokovati da struja oslobodi luk duž razmaka između izolacije, što će oštetiti uređaj, pa čak i rukovaoca. Ovaj izolacijski razmak je udaljenost puzanja. Kontinuirani radni napon luka određuje puznu električnu udaljenost. U dizajnu visokonaponskih konektora, udaljenost puzanja treba povećati što je više moguće. Uzimajući u obzir da je dielektrični napon konektora iznad 400V, nakon pažljivog proračuna i provjere, udaljenost puzanja konektora je dizajnirana da bude veća od 24 mm, što može u potpunosti zadovoljiti visoke zahtjeve konektora 600V.

Da bi se poboljšala otpornost konektora na visoki pritisak, kada je konektor umetnut, dio sučelja mora biti postavljen bez zračnog zazora. Interfejs konektora uglavnom uključuje sučelje za spajanje utikača i konektora, kontakt konektora i dio veze žice. Te dijelove treba napuniti medijem bez zraka kako bi se pouzdano osiguralo da se konektor ne pokvari. Da bi se spriječilo postojanje zračnih praznina na sučelju, u dizajnu visokonaponskih konektora poduzete su sljedeće mjere:

a. Meki izolacijski materijal koristi se na sučelju za parenje kako bi se osiguralo da se zračni jaz ispuni dok se parenje postavlja na mjesto.

b. Izolacija izvan kontaktnog dijela utičnice oblikovana je tako da popuni prazninu izvan kontaktnog dijela.

c. Površina za spajanje utikača i utičnice prihvaća suženu strukturu.

d. Dio izolacije kabla proteže se u kućište konektora nakon što je kontakt povezan na kabel.

Da bi se poboljšala visokonaponska otpornost konektora, visokonaponski konektor za električna putnička vozila koristi PPA sa dobrim izolacijskim svojstvima, visokim naponom proboja, velikom izolacijskom čvrstoćom, dobrom stabilnošću pri visokim temperaturama i visokim pritiscima, otpornost na luk, curenje otpornost i mala apsorpcija vlage. (Poliftalamid) plastika.

2.3 Ukupni dizajn konstrukcije

Struktura konačno dizajniranog visokonaponskog konektora za električna putnička vozila prikazana je na slici 4. Struktura visokonaponskog konektora je unutarnji vodič, izolacijski sloj, zaštitni sloj i ljuska iznutra prema van .

Slika 4. Struktura visokonaponskog konektora električnog putničkog automobila

3. Cjelokupni dizajn visokonaponskog ožičenja

3.1 Dizajn izvedbe zaštite

Kako bi dizajnirani visokonaponski kabelski svežanj ne samo da udovoljavao osnovnim i pouzdanim zahtjevima za električno povezivanje, već i imao izvrsne elektromagnetske zaštitne performanse, razvijen je dizajn zaštitnih karakteristika visokonaponskog kabelskog svežnja. Dizajn zaštitnih karakteristika visokonaponskog ožičenja uglavnom uključuje dizajn zaštitnih karakteristika samog visokonaponskog kabla, dizajn zaštitnih karakteristika visokonaponskog kabla i visokonaponskog konektora, dizajn zaštitnih karakteristika visokonaponskih kablova sam naponski konektor i dizajn zaštitnih karakteristika sučelja za spajanje visokonaponskih konektora. Da bi se poboljšale zaštitne performanse samog visokonaponskog kabla, visokonaponski kabel usvaja zaštitnu strukturu. Ako je kabel kombinacija signalnog voda i dalekovoda, trebate tome obratiti više pažnje. Da bi se poboljšale zaštitne performanse visokonaponskog kabla i visokonaponskog konektora, potrebno je osigurati pouzdanost kontakta između njih dvoje, posebno da se osigura da veza neće biti labava pod uvjetom snažnog kretanja . Nakon spajanja, pletenica kabela je u kontaktu sa zaštitnim slojem, a odvojena zaštitna metalna pletenica dodaje se na spoj između pletenice kabela i konektora kako bi se pojačao zaštitni efekt. Da bi se poboljšale zaštitne performanse samog visokonaponskog konektora, konektor ima dizajn metalne ljuske. Kako bi se poboljšale zaštitne performanse na sučelju za spajanje konektora, u izvedbu je usvojena struktura opružne zaštite koja osigurava pouzdan kontakt između čepa i čahure utičnice; unutarnji vodič glave konektora je niži od sučelja ljuske kako bi spriječio da unutarnji vodič dodiruje prste ili neki drugi metal igra određenu zaštitnu ulogu i povećava sigurnost; nakon spajanja, zaštitni sloj utičnice i utikača u pouzdanom su kontaktu, tako da je površina za spajanje zaštićena izvana.

3.2 Mehanička zaštita i dizajn otporan na prašinu i vodu

Zbog velikog promjera visokonaponskih kabela za električne putničke automobile potrebno je posebno usmjeravanje, odnosno visokonaponski kabelski svežanji za električne putničke automobile postavljeni su izvan automobila. Stoga visokonaponski kabelski svežanji za električne putničke automobile moraju biti mehanički zaštićeni i dizajnirani za otpornost na prašinu i vodu. Kako bi se poboljšala mehanička zaštita i otpornost na prašinu i vodonepropusnost visokonaponskog kabelskog svežnja, usvojene su zaštitne mjere poput brtvenih prstenova između priključenih konektora i položaja kablova konektora konektora kako bi se spriječilo ulazak vodene pare i prašine, čime osiguravajući okruženje za brtvljenje konektora. Izbjegavajte rizik od kratkog spoja između kontakata, spriječite ulazak vlage i izbjegavajte sigurnosne probleme kao što su iskre.

3.3 Dizajn vijeka trajanja

Električni osobni automobili koji voze autocestom proizvest će velike vibracije zbog faktora kao što su neravna površina i brzina ceste, što će uzrokovati trenje i habanje između visokonaponskog kabelskog svežnja i kontaktnih dijelova i ostalih kabelskih svežnja, kao i umor i habanje sam visokonaponski kabelski svežanj. Kako bi se poboljšao radni vijek i kvaliteta visokonaponskog ožičenja, trebalo bi ojačati vezu između visokonaponskog kabela i visokonaponskog konektora, zaključati vezu između visokonaponskog konektora i ožičenja šemu treba optimizirati. Materijal visokonaponskog ožičenja treba odabrati između materijala i žica otpornih na habanje. Upotrijebite bakrenu žicu protiv zamora. Uz to, veza veze između visokonaponskih konektora je slaba točka samog visokonaponskog ožičenja. Da bi se poboljšao radni vijek visokonaponskog ožičenja i zadovoljili zahtjevi visokonaponskog električnog sustava, mora se zajamčiti broj umetanja i uklanjanja visokonaponskog konektora i kvalitet veze.

3.4 Dizajn ukupne konstrukcije

Struktura konačno dizajniranog visokonaponskog ožičenja za električna putnička vozila prikazana je na slici 5.

Slika 5. Struktura visokonaponskog ožičenja za električne automobile

4. Ispitivanje performansi visokonaponskog ožičenja

Kako bi se provjerilo odgovaraju li strukturna racionalnost, kontaktna površina, otpor na kontakt, otpornost na vibracije itd. Visokonaponskog ožičenja dizajniranog visokonaponskom i jakom kontaktnom tehnologijom udovoljavaju zahtjevima visoke pouzdanosti, dugog vijeka trajanja i visoke trenutne performanse, uzorci visokonaponskih kabelskih svežnja za električna putnička vozila Nakon završetka razvoja provode se relevantna ispitivanja performansi u skladu s odgovarajućim projektnim zahtjevima, a rezultati ispitivanja prikazani su u tablici 1. Može se vidjeti da razne izvedbe visokonaponskog ožičenja električnog putničkog vozila udovoljavaju standardnim zahtjevima, a dizajn kontaktne konstrukcije, strukture konektora i cijelog visokonaponskog ožičenja je razuman.

(Izvor:" Inverter World")