Yeni enerji yüksek gerilim kablo demetinin tasarımına ilişkin temel analiz
Elektrikli binek otomobiller, adından da anlaşılacağı gibi, elektrikle sürülür, bu nedenle yüksek güçlü motorlar, büyük kapasiteli piller kullanmaları gerekir ve şarj süresini azaltmak için yüksek voltajlı elektrik sistemlerinin yardımını gerektiren yüksek voltaj ve yüksek akım şarj teknolojisini kullanmaları gerekir. Elektrikli bir binek otomobilin yüksek voltajlı elektrik sistemi, motorlar, piller ve güç elektroniği bileşenleri gibi tüm bileşenleri bağlayabilir.Elektrikli binek otomobilin yüksek voltajlı kablo demeti, elektrikli binek otomobilin enerji kaynağını (yakıt hücresi) güç cihazına bağlayan bir elektrik yoludur. . Elektrikli binek araçlarının sürüş gereksinimlerini ve çeşitli sürüş koşullarında kablo demeti bağlantı güvenilirliği ve güvenliği gereksinimlerini karşılamak için, bu belge elektrikli binek otomobiller için yüksek voltajlı yüksek akımlı (yüksek güçlü) bir yüksek voltaj kablo demeti tasarlar.
Şu anda, yeni enerji otomobil endüstrisi keşif ve az miktarda deneme üretimi aşamasındadır ve yurt içinde ve hatta uluslararası ölçekte endüstriyel ölçek yoktur, bu nedenle ilgili parçalar da deneme üretim aşamasındadır. Bununla birlikte, esas olarak kablo demeti montajına dayanan Çin'deki otomotiv kablo demetlerinin genel teknik seviyesi ile karşılaştırıldığında, yabancı otomotiv kablo demetlerinin teknik temeli sağlamdır ve yüksek voltajlı kablo demetleri için çözümler vardır. Örneğin, elektrikli ve hibrit araçlar için şarj konektörleri alanına giren ilk endüstri lideri olan Amphenol, basit yapıya, mükemmel performansa ve yüksek kullanıcı kabulüne sahip elektrikli araçlar için yüksek voltajlı kablo demetleri geliştirmiştir. Yüksek sıcaklık, titreşim, sınırlı alan ve diğer zorlu ortamlarda güvenilir çalışma, çeşitli yerli ve yabancı otomobil üreticileri tarafından yaygın bir şekilde benimsenmiştir; TYCO, Delphi (Delphi), LS ve diğer yabancı şirketler yakından takip etti ve kendi Yüksek voltajlı kablo demeti çözümleri ve ilgili ürünler.
Metne girilerek, Çin'deki elektrikli binek otomobiller için yüksek gerilim kablo demetleri alanındaki araştırma boşluklarını doldurmak ve Çin'deki elektrikli binek otomobiller için gerekli olan yüksek voltajlı kablo demetleri için yabancı ürünlerin doğrudan satın alınmasının mevcut durumundan kurtulmak için elektrikli binek otomobiller için yüksek voltajlı ve yüksek akım yüksek voltajlı bir kablo geliştirildi. Kirişin bağımsız araştırma ve geliştirme. Elektrikli binek araçlarının yüksek voltajlı elektrik sisteminde yüksek voltajlı kablo demetlerinin kullanımına yönelik gerekliliklere göre, elektrikli yolcu araçları için tasarlanmış yüksek voltajlı kablo demeti aşağıdaki gereklilikleri karşılamalıdır: a, yüksek voltaj ve yüksek akım kullanılabilirlik gereklilikleri. b. Elektromanyetik girişim, su geçirmezlik, titreşim önleme, aşınma direnci, alev geciktirici ve güvenilir temas gibi güvenlik ve güvenilirlik gereksinimleri.
1. Yüksek gerilim kablosunun tasarımı
Geleneksel arabalar benzinli motorlarla çalıştırılır.Geleneksel araba kablolarının rolü kontrol sinyallerini iletmektir.Akım ve voltaj çok küçüktür.Bu nedenle kablo çapı küçüktür ve yapısı iletken ve izolasyon nedeniyle basittir. Bununla birlikte, elektrikli binek otomobiller için yüksek gerilim kablolarının kullanım gereksinimlerine göre, elektrikli binek otomobiller için yüksek gerilim kabloları esas olarak enerji iletme rolünü oynar ve pilin enerjisini her bir alt sisteme iletmesi gerekir.Bu nedenle, elektrikli binek araçlar için tasarlanmış yüksek gerilim kablo demeti yüksek gerilimi karşılamalıdır Güncel aktarım. Elektrikli binek araçların yüksek gerilim kabloları, yüksek gerilim (600V'a kadar nominal gerilim), yüksek akım (600A'ya kadar nominal akım) ve güçlü elektromanyetik radyasyon taşır.Bu nedenle, kablonun çapı önemli ölçüde artar.Aynı zamanda çevredeki elektronik ekipmanlarda elektromanyetik radyasyonu önlemek için Güçlü elektromanyetik parazit üretir ve diğer elektronik cihazların normal çalışmasını etkiler.Kablo ayrıca anti elektromanyetik parazit koruyucu yapı ile tasarlanmıştır yani koaksiyel yapı kullanılır.İç iletken ve dış iletken (ekranlama) birlikte çalışır ve kablodaki manyetik alan eşmerkezli daireler halinde dağıtılır. Elektrik alanı, iç iletkenden dış iletkene işaret eder, böylece kablo etrafındaki elektromanyetik alan sıfırdır, yani elektromanyetik radyasyon korunur, böylece elektrikli aracın normal çalışmasını sağlar.
Erken dönem otomotiv kabloları için yalıtım malzemeleri esas olarak PVC (polivinil klorür) idi, ancak PVC, insanlar için zararlı olan kurşun içeriyordu. Son yıllarda yavaş yavaş LSZH (düşük dumanlı halojensiz malzeme), TPE (termoplastik elastomer) ve XLPE tarafından kullanılmaktadır. Polietilen), silikon kauçuk ve diğer malzemeler. Elektrikli binek otomobiller için yüksek voltaj kabloları yüksek voltaj, yüksek akım ve anti-elektromanyetik parazit gereksinimlerini karşıladığından, aşınma direnci ve alev geciktirme gereksinimlerini de karşılamalıdır.Bu nedenle, bu malzemelerin özellikleri karşılaştırılır:
a. LSZH iki kategoriye ayrılabilir: PO (poliolefin) ve EPR (etilen propilen kauçuk), bunlardan PO kablo malzemeleri ana akımdır. PO tipi LSZH alev geciktirici kablo malzemesinin formülasyonu büyük miktarda AI (OH) 3, Mg (OH) 2 inorganik alev geciktirici içerir, böylece kablo malzemesi iyi alev geciktirici, düşük duman, halojensiz, düşük toksisiteye sahiptir. Özellikleri, ancak aynı zamanda fiziksel ve mekanik özellikler, elektriksel özellikler ve ekstrüzyon işlemi özellikleri açısından diğer alev geciktirici olmayan malzemelerden ve halojen içeren alev geciktirici malzemelerden farklı kılar.
b. TPE, hem kauçuk hem de termoplastik özelliklere sahip bir polimer malzemedir.Oda sıcaklığında yüksek elastikiyet gösterir, plastikleştirilebilir ve yüksek sıcaklıkta şekillendirilebilir, ancak malzeme aşınmaya dayanıklı değildir ve elektrikli binek otomobilleri için yüksek gerilim kablolarının gereksinimlerini karşılayamaz. Kiriş kullanımı için gereklilikler.
c. XLPE, ışınlama çapraz bağlanmasından sonra 75 temperature sıcaklık direnç derecesine sahip sıradan PE (polietilen) malzemeden yapılmıştır.Sıcaklık direnci derecesi 150 'a ulaşabilir ve mükemmel fiziksel ve mekanik özelliklere, aşırı yük direncine ve Uzun ömür ve diğer özellikler, ancak alev geciktirici değil.
d. Silikon kauçuk yüksek kırılma voltajına sahiptir, bu nedenle ark direnci, sızıntı izi direnci ve ozon direnci vardır.Ayrıca iyi yüksek ve düşük sıcaklık direncine, 200 'ye kadar yüksek sıcaklık direncine, iyi yalıtım performansına ve yüksek sıcaklık ve nemde iyi yalıtım performansına sahiptir. Koşullar altında kararlı performans ve alev geciktirici. Yukarıdaki malzemelerin özelliklerini karşılaştırdıktan sonra, silikon kauçuk, iyi fiziksel ve mekanik özellikleri, uzun hizmet ömrü ve düşük fiyatı nedeniyle elektrikli binek araçlar için yüksek voltajlı kablo yalıtım malzemeleri için ilk tercih haline gelmiştir. Elektrikli binek araçlar için son tasarlanmış yüksek gerilim kablosunun yapısı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
2. Yüksek voltaj konektörünün tasarımı
2.1 Yüksek akım kontaklarının tasarımı
Genel olarak, konektörler (esas olarak içlerindeki kontaklar) çalışma sıcaklığı limitlerine sahiptir Çalışma sıcaklığı belirtilen limiti aştığında, konektör ısı nedeniyle daha az güvenli hale gelecektir ve hatta arızalanacaktır. Konektörün sıcaklığındaki artışın iki ana nedeni vardır:
a. Arabanın kendisi. Bir arabanın en sıcak kısmı motorun etrafındadır, örneğin geleneksel bir araba motorunun etrafındaki sıcaklık 125 ° C veya daha fazlasına ulaşabilir.
b. Bağlayıcının kendisi. Konektör kullanım sırasında ısı üretecektir ve konektöre takılan kontaklar kontak direncine sahiptir Kontak direnci ne kadar büyükse, güç kaybı o kadar büyük, kontağın sıcaklığı o kadar yüksek ve güvenilirlik o kadar düşük olur. Bu bağlamda, elektrikli binek araçlar için yüksek voltajlı ve yüksek akım konektörleri tasarlanırken özel dikkat gösterilmelidir. Konektördeki yalıtım malzemesine zarar vermek, yalıtım performansını düşürmek, hatta yanmasını sağlamak ve temasın elastikiyetinin ısındıktan sonra azalmasına veya temas alanında yalıtım filminin oluşmasına neden olmak için aşırı yüksek kullanım sıcaklığından kaçınmak için temas güvenilirliği azalır ve artar. Çalışma sıcaklığındaki artışı yoğunlaştıran büyük kontak direnci ve böylesi bir kısır döngü sonunda bağlantı ve kontağın kesilmesine neden olur.Elektrikli binek araçların yüksek gerilim ve büyük akım konektörlerindeki büyük akım kontaklarının rasyonel olarak tasarlanması gerekir.
Yüksek akım kontakları tasarlarken, iletişim formu seçimi doğrudan konektörün kalitesini ve maliyetini belirleyecektir. Genel olarak, kontakların kontak formları, Şekil 2'de gösterildiği gibi esas olarak yaprak tipi, yaprak yay tipi ve tel yay tipini içerir.
Çip kontağının soketi, yarıklı ve kapalı silindirik bir namludur.Yuva berilyum bronz tel (çubuk) ile işlenir Hammadde daha pahalıdır ve sonraki kapanma işleminin kontrolü zordur ve ürün kalitesi tutarlılığının garanti edilmesi daha zordur ve maliyet daha yüksektir. .
Yaprak yay tipi kontağın krikosu bir taç yay deliği olup, krikoya 1 ila 2 yaprak yay bobini yerleştirilmiştir.Her yaprak yay bobini birden fazla yay yapraktan oluşur.Tüm yay yaprakları bir elastik oluşturmak için içe doğru kemerlidir Yay bobini; soket ve pim eşleştiğinde, her bir yay yaprağı pim ile temas halindedir ve birden fazla noktada sabit temas sağlamak için bir baskı kuvveti üretir; yaprak yay soketi, pirinç araba parçaları ve taç yayı damgalama parçalarından oluşur , İyi ürün tutarlılığı ve düşük maliyet. Amphenolün hiperbolik taç yay teknolojisini kullanan patentli RADSOK jak yapısı (resim 3) temas alanını% 65 artırabilir ve yüzeyi yüksek aşınma direncine sahip gümüş kaplı bir tabakadır.
Tel yay kontağının krikosu, tel yaylı bir deliktir.Krikonun yapısı, yaprak yaylı krikonun yapısına benzer, ancak tel yaylı kriko, yay telinden oluşur.Tel yaylı kriko mükemmel performansa sahip olmasına rağmen, işlem karmaşıktır. Maliyet de daha yüksek. Yukarıda belirtilen kontak tiplerini karşılaştırdıktan sonra, elektrikli binek otomobilin yüksek voltajlı ve yüksek akım konnektörü yüksek akımlı yaprak yay kontağını benimser. Aynı zamanda, kontak güvenilirliğini ve akım taşıma kapasitesini geliştirmek ve yüksek akım kontaklarının diğer endeks gereksinimlerini karşılamak için, yüksek akımlı yaprak yay kontağı, çift sazlı iki aşamalı yaprak yaylı bir kriko kullanır. Son olarak, yüksek akım kontağının kontak direncinin hesaplanması, yapının tasarımı ve örnek tasarımın modifikasyonu yoluyla, yüksek akım kontağı başarıyla tasarlandı.
2.2 Yüksek basınca dayanıklı performans tasarımı
Elektrikli yolcu taşıtları için yüksek voltajlı konektörlerin tasarım gereksinimlerini karşılamak için, yüksek voltaj direncini sağlamak için yüksek voltajlı konektörün her bir parçasının yapısal tasarım ve malzeme seçimi yoluyla yeterli dielektrik dayanımına sahip olmasını sağlamak gerekir. Elektrikli binek araçlar için yüksek voltajlı konektörlerin yüksek voltaj dirençli tasarımı, temel olarak kaçak mesafesi, arayüz hava boşluğu ve yalıtım malzemelerini içerir.
Kaçak mesafesi, çalışma voltajı çok büyük olduğunda, anlık aşırı voltajın, akımın izolasyon arasındaki boşluk boyunca bir ark bırakmasına neden olacağı ve bu da cihaza ve hatta operatöre zarar vereceği anlamına gelir.Bu izolasyon boşluğu, sızıntı mesafesidir.Arkın sürekli çalışma voltajı sünmeyi belirler. Elektrik mesafesi. Yüksek voltajlı konnektör yapı tasarımında, kaçak mesafesi mümkün olduğu kadar arttırılmalıdır.Konektör dielektrik dayanım voltajının 400V'den fazla olduğu düşünülerek, dikkatli hesaplama ve doğrulamadan sonra konnektörün kaçak mesafesi 24mm'den fazla olacak şekilde tasarlanmıştır ve yüksek voltajı tam olarak karşılayabilir. Konektörün 600V kullanım gereksinimleri.
Konektörün yüksek basınç direncini arttırmak için, konektör takıldığında arayüz parçası hava boşluğu olmadan takılmalıdır. Konektörün arabirimi esas olarak fiş konektörünün ve soket konektörünün eşleşen arayüzünü, konektör kontak parçasını ve telin bağlantı parçasını içerir. Konektörün güvenilir bir şekilde bozulmamasını sağlamak için bu parçaların havasız ortamla doldurulması gerekir. Ara yüz hava boşluklarının oluşmasını önlemek için yüksek gerilim konektörlerinin tasarımında aşağıdaki önlemler alınmıştır:
a) Yerinde çiftleşme sırasında hava boşluğunun doldurulmasını sağlamak için eşleşme arayüzünde yumuşak bir yalıtım malzemesi kullanılır.
b. Soket temas parçasının dışındaki yalıtım, temas parçasının dışındaki boşluğu doldurmak için kalıplanmıştır.
c. Fiş ve soketin eşleşen yüzeyi konik bir yapıya sahiptir.
d. Kontak kabloya bağlandıktan sonra kablo yalıtımının bir kısmı konektör muhafazasına uzanır.
Konektörün yüksek voltaj direnci performansını iyileştirmek için, elektrikli binek otomobilinin yüksek voltajlı konektörü, iyi yalıtım performansı, yüksek arıza voltajı, yüksek yalıtım mukavemeti, yüksek sıcaklık ve yüksek basınç altında iyi stabilite, ark direnci, sızıntı direnci ve düşük nem emilimi ile PPA kullanır. (Poliftalamid) plastik.
2.3 Genel yapı tasarımı
Elektrikli binek araçlar için nihai olarak tasarlanmış yüksek voltaj konektörünün yapısı Şekil 4'te gösterilmektedir. Yüksek voltaj konektörünün yapısı bir iç iletken, bir yalıtım tabakası, bir koruyucu tabaka ve içeriden dışarıya bir kabuktur.
3. Yüksek voltajlı kablo demetinin genel tasarımı
3.1 Ekranlama performansı tasarımı
Tasarlanan yüksek voltajlı kablo demetinin yalnızca temel ve güvenilir elektrik bağlantısı gereksinimlerini karşılamakla kalmayıp, aynı zamanda mükemmel elektromanyetik ekranlama performansına sahip olmasını sağlamak için, yüksek voltajlı kablo demetinin ekranlama performansı tasarımı geliştirilmiştir. Yüksek voltajlı kablo demetinin ekranlama performansı tasarımı, esas olarak yüksek voltaj kablosunun ekranlama performans tasarımını, yüksek voltaj kablosunun ve yüksek voltaj konektörünün ekranlama performansı tasarımını, yüksek voltaj konektörünün kendisinin ekranlama performansı tasarımını ve yüksek voltajlı konektör eşleşme arayüzünün ekranlama performans tasarımını içerir. Yüksek voltaj kablosunun ekranlama performansını iyileştirmek için, yüksek voltajlı kablo ekranlama yapısını benimser.Kablo bir sinyal hattı ve bir güç hattının bir kombinasyonuysa, buna daha fazla dikkat etmelisiniz. Yüksek gerilim kablosunun ve yüksek gerilim konektörünün ekranlama performansını iyileştirmek için, özellikle kuvvetli hareket durumunda bağlantının gevşememesini sağlamak için ikisi arasındaki temasın güvenilirliğini sağlamak gerekir. Bağlantıdan sonra, kablo örgüsü koruyucu katmanla temas halindedir ve ekranlama etkisini artırmak için kablo örgüsü ile konektör arasındaki bağlantıya ayrı bir koruyucu metal örgü eklenir. Yüksek voltajlı konektörün ekranlama performansını iyileştirmek için, konektör bir metal kabuk tasarımı kullanır. Konektör eşleşme arayüzündeki ekranlama performansını iyileştirmek için, fiş ile soket kabuğu arasında güvenilir temas sağlamak için tasarımda bir koruyucu yay yapısı benimsenmiştir; konektör kafasının iç iletkeni, iç iletkenin parmaklarla veya diğerleriyle temas etmesini önlemek için kabuk arayüzünden daha düşüktür. Metal belirli bir koruyucu rol oynar ve güvenliği artırır; çiftleşmeden sonra soket konektörünün koruyucu tabakası ve fiş konektörü güvenli bir şekilde temas eder, böylece eşleşen yüzey dışarıdan korunur.
3.2 Mekanik koruma ve toz geçirmez ve su geçirmez tasarım
Elektrikli binek otomobiller için yüksek voltaj kablolarının geniş çapından dolayı, özel yönlendirme yapılması gerekir, yani elektrikli binek otomobiller için yüksek voltajlı kablo demetleri otomobilin dışına yerleştirilir, bu nedenle elektrikli binek otomobiller için yüksek voltaj kablo demetleri mekanik olarak korunmalı, toz geçirmez ve su geçirmez olmalıdır. Yüksek gerilim kablo demetinin mekanik korumasını ve toz geçirmez ve su geçirmez performansını iyileştirmek için, su buharı ve tozun girmesini önlemek için tıkalı konektörler ile konektör bağlantı kablolarının konumu arasında sızdırmazlık halkaları gibi koruyucu önlemler alınır, böylece konektörlerin sızdırmazlık ortamı sağlanır. Kontaklar arasında kısa devre riskinden kaçının, nemin girmesini önleyin ve kıvılcım gibi güvenlik sorunlarını önleyin.
3.3 Hizmet ömrü tasarımı
Otoyolda seyreden elektrikli binek otomobiller, düzensiz yol yüzeyi ve hız gibi faktörler nedeniyle yüksek titreşimler üretecek, bu da yüksek voltajlı kablo demeti ile temas parçaları ve diğer kablo demetleri arasında sürtünme ve aşınmanın yanı sıra yüksek voltajlı kablo demetinin kendisinin yorulmasına ve aşınmasına neden olacaktır. . Yüksek voltajlı kablo demetinin hizmet ömrünü ve kalitesini iyileştirmek için, yüksek voltaj kablosu ile yüksek voltaj konnektörü arasındaki bağlantı güçlendirilmeli, yüksek voltaj konnektörü arasındaki bağlantı kilitlenmeli ve kablo şeması optimize edilmelidir.Yüksek voltajlı kablo demeti malzemesi aşınmaya dayanıklı malzemelerden ve tellerden seçilmelidir Yorulma önleyici bakır telli tel kullanın. Ek olarak, yüksek voltajlı konektörler arasındaki bağlantı bağlantısı, yüksek voltaj kablo demetinin kendisinin zayıf noktasıdır.Yüksek voltaj kablo demetinin hizmet ömrünü iyileştirmek ve yüksek voltajlı elektrik sisteminin gereksinimlerini karşılamak için, yüksek voltajlı konektörün takma ve çıkarma sayısı ve bağlantı kalitesi garanti edilmelidir.
3.4 Genel yapı tasarımı
Elektrikli binek araçlar için nihai olarak tasarlanmış yüksek voltaj kablo demetinin yapısı Şekil 5'te gösterilmektedir.
4. Yüksek gerilim kablo demetinin performans testi
Yüksek gerilim ve yüksek akım temas teknolojisi ile tasarlanmış yüksek gerilim kablo demetinin yapısal mantığı, temas alanı, temas direnci, titreşim direnci vb. Özelliklerinin yüksek güvenilirlik, uzun ömür ve yüksek akım performansı gereksinimlerini karşılayıp karşılamadığını doğrulamak için elektrikli yolcu araçları için yüksek gerilim kablo demeti örnekleri Geliştirme tamamlandıktan sonra, ilgili tasarım gerekliliklerine uygun olarak ilgili performans testleri yapılır ve test sonuçları Tablo 1'de gösterilir. Elektrikli binek aracın yüksek voltajlı kablo demetinin çeşitli performanslarının standart gereksinimleri karşıladığı ve kontak yapısı, konektör yapısı ve tüm yüksek voltaj kablo demetinin tasarımının makul olduğu görülebilir.
Bu makale, elektrikli binek otomobiller için yüksek voltajlı kablo demetlerinin işlevlerini ve uygulamalarını ve yurtiçi ve yurtdışındaki gelişmenin gelişimini kısaca tanıtmaktadır. Elektrikli yolcu araçlarının kullanım özellikleri, gereksinimleri ve ortamından yola çıkılarak elektrikli binek araçlar için yüksek gerilim kablo demetinin performans gereksinimleri ve tasarım noktaları (yüksek gerilim direnci, yüksek akım direnci, çevre direnci, ekranlama, güvenlik ve güvenilirlik vb.) Analiz edilir ve Kablonun ana tasarımı, konektörün ana tasarımı ve kontakları ayrıntılı olarak tartışılmış ve kablo demetinin genel şeması verilmiştir.Son olarak, geliştirilen numunenin test durumu tanıtılmıştır. Geliştirilen yüksek voltajlı kablo demetinin elektrikli binek araçlarının kullanım gereksinimlerini karşılayabileceği kullanım gereksinimleri ve test sonuçlarından anlaşılabilir. Elektrikli araç endüstrisinin gelişmesiyle birlikte, yüksek gerilim kablo demetleri kaçınılmaz olarak daha da gelişecek, daha yüksek voltajlara ve daha yüksek akımlara dayanabilecek ve çeşitli farklı modellerde kullanılacaktır.Aynı zamanda, kendi test edilebilirliğine sahip olmak gibi fonksiyonlar açısından daha eksiksiz hale gelecektir. Kablo demetindeki akım ve sıcaklık değişiklikleri gerçek zamanlı olarak izlenebilir.
Feragatname: Bu web sitesinin orijinal içeriğini yeniden yazdırmanız gerekirse, lütfen kaynağı belirtin; bu web sitesinde çoğaltılan içeriğin (makaleler, resimler, videolar) ve diğer materyallerin telif hakkı orijinal web sitesine aittir. Herkese açıklamamanız gereken makaleler veya resimler kullanırsak ve her iki tarafa da gereksiz ekonomik kayıplardan kaçınmak için zamanında onaylamazsak, lütfen bize e-posta gönderin, böylece uygun önlemleri hızlı bir şekilde alabiliriz; katkılarınızı bekliyoruz, e-posta: editors @ eccn. com.tr.
