Elementarna analiza dizajna novog energetskog visokonaponskog ožičenja

Trenutno je nova energetska automobilska industrija u fazi istraživanja i male količine 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 na područje priključaka za punjenje za električna i hibridna vozila, razvio je visokonaponske kabelske svežnjeve za električna vozila jednostavne strukture, izvrsnih performansi i visoke prihvaćenosti od strane korisnika. Pouzdan rad pod visokim temperaturama, vibracijama, ograničenim prostorom i drugim teškim uvjetima široko su prihvaćeni od raznih domaćih i stranih proizvođača automobila; TYCO, Delphi (Delphi), LS i druge strane tvrtke pomno su pratile i lansirale svoja rješenja visokonaponskih ožičenja i srodnih proizvoda.

Ulaskom u tekst, kako bi se nadoknadile istraživačke praznine na polju visokonaponskih ožičenja za električne automobile u mojoj zemlji i riješilo se trenutne situacije izravne kupnje stranih proizvoda za visokonaponske ožičenja potreban za električne putničke automobile u Kini, razvijen je visokonaponski i visokonaponski visokonaponski kabel za električne putničke automobile. Neovisno istraživanje i razvoj snopa. Prema zahtjevima za uporabu visokonaponskih kabelskih svežnja u visokonaponskom električnom sustavu električnih putničkih vozila, projektirani visokonaponski kabelski svežanj za električna putnička vozila trebao bi udovoljavati sljedećim zahtjevima a. Zahtjevi upotrebljivosti visokog napona i jake struje. b. Zahtjevi sigurnosti i pouzdanosti kao što su anti-elektromagnetske smetnje, vodonepropusnost, antivibracija, otpornost na habanje, usporivanje plamena i pouzdan kontakt.

1. Dizajn visokonaponskog kabela

Tradicionalne automobile pokreću benzinski motori. Uloga tradicionalnih kabela za automobile je prijenos upravljačkih signala, a struja i napon su vrlo mali. Stoga je promjer kabela mali, a struktura je jednostavna zbog vodiča i izolacije. Međutim, prema zahtjevima za uporabu visokonaponskih kabela za električne osobne automobile, visokonaponski kabeli za električne osobne automobile uglavnom igraju ulogu prijenosa energije i trebaju prenijeti energiju baterije na svaki podsustav. Stoga visokonaponski kabelski svežanj dizajniran za električne putničke automobile mora zadovoljavati visokonaponski prijenos struje. Visokonaponski kabeli električnih osobnih automobila nose visoki napon (nazivni napon do 600 V), jaku struju (nazivna struja do 600A) i jako elektromagnetsko zračenje, pa je promjer kabela znatno povećan. Istodobno, 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 zaštitnom strujom protiv elektromagnetskih smetnji, odnosno usvojena je koaksijalna struktura, a unutarnji i vanjski vodič (oklopni) 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 kabele 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 protu-elektromagnetske smetnje, oni također moraju udovoljavati zahtjevima otpornosti na habanje i usporavanja plamena. Stoga se uspoređuju svojstva ovih materijala:

a. LSZH se može podijeliti u dvije kategorije: PO (poliolefin) i EPR (etilen propilenska guma), od kojih su glavni materijali PO kablovi. Formulacija kabelskog materijala koji usporava plamen PO tipa LSZH sadrži veliku količinu anorganskog usporivača gorenja AI (OH) 3, Mg (OH) 2, tako da materijal kabela ima dobar usporivač gorenja, ima malo dima, bez halogena, nisku toksičnost itd. Karakteristike, ali ga također čini drugačijim od ostalih negorljivih materijala i materijala koji usporavaju plamen koji sadrže halogene u pogledu fizikalnih i mehaničkih svojstava, električnih svojstava i izvedbe procesa ekstrudiranja.

b. TPE je polimerni materijal s gumenim i termoplastičnim svojstvima. 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 zadovoljiti zahtjeve visokonaponskih kabela za električne osobne 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 ℃, a ima izvrsna fizikalna i mehanička svojstva, otpornost na preopterećenje i dug životni vijek i druge karakteristike, ali ne i usporivač plamena.

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 izvedbe izolacije te visoke temperature i vlagu. Stabilne performanse i usporivanje gorenja u uvjetima. Nakon usporedbe svojstava gore navedenih materijala, silikonska guma postala je prvi izbor za visokonaponske izolacijske materijale za kabele za električne osobne automobile zbog svojih dobrih fizikalnih i 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 kabela za električne osobne 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 topline ili čak otkazati. Dva su glavna razloga za povećanje temperature konektora:

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 tijekom uporabe stvarati toplinu, 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 pozornost treba obratiti pri projektiranju visokonaponskih i jakih konektora za električna putnička vozila. Kako bi se izbjegla pretjerano visoka temperatura korištenja za oštećenje izolacijskog materijala u konektoru, smanjivanje izolacijskih svojstava ili čak izgaranje te prouzrokovanje smanjenja 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 kvara veze i kontakta. Potrebno je racionalno projektirati velike strujne kontakte u visokonaponskim i velikim strujnim konektorima električnih putničkih vozila.

Pri projektiranju jakih kontakata, odabir oblika kontakta izravno će odrediti kvalitetu i cijenu konektora. Općenito, kontaktni oblici kontakata uglavnom uključuju tip lista, tip opruge i tip žičane opruge, kao što je prikazano na slici 2.

Slika 2. Struktura triju vrsta kontakata

Utičnica kontakta čipa je cilindrična cijev s prorezima i zatvorenom, a utičnica je obrađena žicom (šipkom) od berilijeve bronce. Sirovina je skuplja, a kasniji postupak zatvaranja teško je kontrolirati, a konzistentnost kvalitete proizvoda teško je zajamčiti, a troškovi su visoki.

Dizalica kontakta lisnate opruge krunska je rupa za oprugu, a u dizalicu su postavljene 1 do 2 zavojnice lisnatih opruga. Svaka opružna zavojnica sastoji se od više proljetnih listova, a svi opružni listovi zaobljeni su prema unutra da tvore elastičnu opružnu zavojnicu; kada se nasad i klin podudaraju, svaki opružni list je u kontaktu s klinom i stvara silu pritiska kako bi se osigurao stabilan kontakt na više točaka; utičnica za lisnatu oprugu sastavljena je od dijelova automobila od mesinga i dijelova za utiskivanje krunskih opruga, dobre konzistencije proizvoda i niske cijene. Amphenolova patentirana struktura dizalice RADSOK (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 priključka RADSOK 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 utičnica ima izvrsne performanse, postupak je složen, a troškovi su također veći.

Nakon usporedbe gore spomenutih vrsta kontakata, visokonaponski i jaki konektor električnog osobnog automobila prihvaća jaki strujni kontakt lisnatih opruga. Istodobno, kako bi se poboljšala pouzdanost kontakata i nosivost struje, te da bi se udovoljilo ostalim zahtjevima indeksa jakih kontakata, jaki strujni kontakt lisnate opruge koristi dvostupanjsku dizalicu lisnatih opruga s dvostrukom trstikom. Konačno, proračunom kontaktnog otpora kontakta jake struje, dizajna konstrukcije i modifikacije dizajna uzorka, uspješno je dizajniran kontakt velike struje.

2.2 Dizajn izvedbe otpornosti na visoki tlak

Kako 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 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 puzanje Električna udaljenost. U izvedbi visokonaponske konstrukcije konektora, udaljenost puzanja treba povećati što je više moguće. Uzimajući u obzir da je dielektrični napon konektora veći od 400 V, nakon pažljivog izračuna i provjere, udaljenost puzanja konektora dizajnirana je na više od 24 mm, što može u potpunosti zadovoljiti visoke zahtjeve upotrebe konektora 600 V.

Kako bi se poboljšala otpornost na visoki tlak konektora, kada je konektor umetnut, dio sučelja trebao bi biti postavljen bez zračnog zazora. Sučelje 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. Kako bi se spriječilo postojanje zračnih praznina na sučelju, u projektiranju visokonaponskih konektora poduzete su sljedeće mjere:

a. Na sučelju za parenje koristi se mekani izolacijski materijal kako bi se osiguralo da se zračni jaz ispuni tijekom parenja na mjestu.

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 kabela proteže se u kućište konektora nakon što je kontakt spojen na kabel.

Da bi se poboljšao visokonaponski otpor konektora, visokonaponski konektor za električna putnička vozila koristi PPA s dobrim izolacijskim svojstvima, visokim naponom proboja, velikom izolacijskom čvrstoćom, dobrom stabilnošću pri visokim temperaturama i visokim tlakom, otpornost na luk, curenje otpornost i niska apsorpcija vlage. (Poliftalamid) plastika.

2.3 Cjelokupni 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 osobnog 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 izvedbe zaštite visokonaponskog ožičenja uglavnom uključuje dizajn izvedbe oklopa samog visokonaponskog kabela, dizajn izvedbe oklopa visokonaponskog kabela i visokonaponskog konektora, dizajn izvedbe zaštite visokog napona sam naponski konektor i izvedbu zaštite izvedbe sučelja za spajanje visokonaponskog konektora. Kako bi se poboljšale zaštitne karakteristike samog visokonaponskog kabela, visokonaponski kabel prihvaća zaštitnu strukturu. Ako je kabel kombinacija signalnog voda i dalekovoda, na to biste trebali obratiti više pažnje. Kako bi se poboljšale zaštitne performanse visokonaponskog kabela 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, kabelska pletenica 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 učinak. Kako bi se poboljšale zaštitne performanse samog visokonaponskog konektora, konektor prihvaća dizajn metalne ljuske. Kako bi se poboljšale zaštitne karakteristike 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 se spriječio kontakt unutarnjeg vodiča s prstima ili drugim metalom koji 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 te dizajn otporan na vodu i prašinu

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. Zbog toga visokonaponski kabelski svežanj za električne osobne automobile mora biti mehanički zaštićen i dizajniran za otpornost na prašinu i vodu. Kako bi se poboljšala mehanička zaštita i otpornost na prašinu i vodonepropusnost visokonaponskog ožičenja, usvojene su zaštitne mjere poput brtvenih prstenova između začepljenih konektora i položaja kabela 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 poput iskri.

3.3 Dizajn vijeka trajanja

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

3.4 Cjelokupni dizajn konstrukcije

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

Slika 5. Struktura visokonaponskog ožičenja za električne osobne automobile

4. Ispitivanje performansi visokonaponskog ožičenja

Kako bi se provjerilo odgovaraju li strukturna racionalnost, kontaktna površina, kontaktni otpor, otpornost na vibracije itd. Visokonaponskog ožičenja projektiranog visokonaponskom i jakom kontaktnom tehnologijom udovoljavaju zahtjevima visoke pouzdanosti, dugog vijeka trajanja i visoke trenutne performanse, uzorci visokonaponskog ožičenja za električna putnička vozila Nakon završetka razvoja provode se relevantna ispitivanja izvedbe 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 cjelokupnog visokonaponskog ožičenja je razuman.

(Izvor:" Inverter World")