En la actualidad, la industria del automóvil de nueva energía se encuentra en la etapa de exploración y una pequeña cantidad de producción de prueba, y no existe una escala industrial a nivel nacional o incluso internacional, por lo que las piezas relacionadas también se encuentran en la etapa de producción de prueba. Sin embargo, en comparación con el nivel técnico general de los arneses de cableado para automóviles en China, que se basa principalmente en el ensamblaje de arneses de cableado, la base técnica de los arneses de cableado para automóviles extranjeros es sólida y existen soluciones para arneses de cableado de alto voltaje. Por ejemplo, Amphenol, el primer líder de la industria en ingresar al campo de los conectores de carga para vehículos eléctricos e híbridos, ha desarrollado arneses de cableado de alto voltaje para vehículos eléctricos con estructura simple, excelente desempeño y alta aceptación por parte de los usuarios. Varios fabricantes de automóviles nacionales y extranjeros han adoptado ampliamente el trabajo confiable a altas temperaturas, vibraciones, espacio limitado y otros entornos hostiles; TYCO, Delphi (Delphi), LS y otras empresas extranjeras siguieron de cerca y lanzaron sus propias soluciones de arnés de cableado de alto voltaje y productos relacionados.
Introducir el texto, con el fin de suplir las lagunas de investigación en el campo de los mazos de cables de alta tensión para turismos eléctricos en mi país, y deshacerse de la situación actual de compra directa de productos extranjeros para los mazos de cables de alta tensión. requerido para los turismos eléctricos en China, se ha desarrollado un cable de alta tensión y alta tensión para turismos eléctricos. Investigación y desarrollo independientes de la viga. De acuerdo con los requisitos para el uso de mazos de cables de alto voltaje en el sistema eléctrico de alto voltaje de vehículos eléctricos de pasajeros, el mazo de cables de alto voltaje diseñado para vehículos eléctricos de pasajeros debe cumplir los siguientes requisitos Requisitos de usabilidad de alto voltaje y alta corriente. segundo. Requisitos de seguridad y confiabilidad como interferencia anti-electromagnética, impermeable, anti-vibración, resistencia al desgaste, ignífugo y contacto confiable
1. Diseño de cable de alta tensión
Los coches tradicionales funcionan con motores de gasolina. El papel de los cables de automóvil tradicionales es transmitir señales de control, y la corriente y el voltaje son muy pequeños. Por lo tanto, el diámetro del cable es pequeño y la estructura es simple debido al conductor y al aislamiento. Sin embargo, de acuerdo con los requisitos para el uso de cables de alta tensión para turismos eléctricos, los cables de alta tensión para turismos eléctricos desempeñan principalmente la función de transmitir energía y necesitan transmitir la energía de la batería a cada subsistema. Por lo tanto, el arnés de cableado de alto voltaje diseñado para turismos eléctricos debe cumplir con la transmisión de corriente de alto voltaje. Los cables de alto voltaje de los turismos eléctricos soportan alto voltaje (voltaje nominal de hasta 600 V), alta corriente (corriente nominal de hasta 600 A) y una fuerte radiación electromagnética, por lo que el diámetro del cable aumenta significativamente. Al mismo tiempo, para evitar la radiación electromagnética en los componentes electrónicos circundantes, el equipo produce una fuerte interferencia electromagnética, que afecta el funcionamiento normal de otros equipos electrónicos. El cable también está diseñado con una estructura de blindaje contra interferencias electromagnéticas, es decir, se adopta una estructura coaxial, y el conductor interno y el conductor externo (blindaje) trabajan juntos, y el campo magnético en el cable se distribuye en círculos concéntricos. El campo eléctrico apunta desde el conductor interior al conductor exterior, por lo que el campo electromagnético alrededor del cable es cero, es decir, la radiación electromagnética está apantallada, asegurando así el funcionamiento normal del vehículo eléctrico.
Los materiales aislantes para los primeros cables de automoción eran principalmente PVC (cloruro de polivinilo), pero el PVC contenía plomo, que era dañino para los seres humanos. En los últimos años, ha sido utilizado gradualmente por LSZH (material libre de halógenos de bajo humo), TPE (elastómero termoplástico) y polietileno XLPE), caucho de silicona y otros materiales. Dado que los cables de alto voltaje para turismos eléctricos cumplen con los requisitos de alto voltaje, alta corriente y contra interferencias electromagnéticas, también deben cumplir con los requisitos de resistencia al desgaste y retardo de llama. Por tanto, se comparan las propiedades de estos materiales:
a. LSZH se puede dividir en dos categorías: PO (poliolefina) y EPR (caucho de etileno propileno), de los cuales los materiales de los cables de PO son la corriente principal. La formulación del material de cable retardante de llama LSZH tipo PO contiene una gran cantidad de retardante de llama inorgánico AI (OH) 3, Mg (OH) 2, por lo que el material del cable tiene buen retardante de llama, baja emisión de humo, libre de halógenos, baja toxicidad, etc. Características, pero también lo hace diferente de otros materiales no retardadores de llama y materiales retardantes de llama que contienen halógenos en términos de propiedades físicas y mecánicas, propiedades eléctricas y desempeño del proceso de extrusión.
segundo. El TPE es un material polimérico con características tanto de caucho como de termoplástico. Muestra una alta elasticidad del caucho a temperatura ambiente y puede plastificarse y moldearse a altas temperaturas, pero el material no es resistente al desgaste y no puede cumplir con los requisitos de los cables de alta tensión para turismos eléctricos. Requisitos para el uso de vigas.
C. XLPE está hecho de material PE (polietileno) ordinario con un grado de resistencia a la temperatura de 75 ℃ después de la reticulación por irradiación, su grado de resistencia a la temperatura puede alcanzar los 150 ℃, y tiene excelentes propiedades físicas y mecánicas, resistencia a la sobrecarga y larga vida útil y otras características. pero no retardante de llama.
re. El caucho de silicona tiene un alto voltaje de ruptura, por lo que tiene resistencia al arco, resistencia a las huellas de fugas y resistencia al ozono. También tiene buena resistencia a altas y bajas temperaturas, resistencia a altas temperaturas de hasta 200 ℃, buen rendimiento de aislamiento y alta temperatura y humedad. Rendimiento estable y retardante de llama en las condiciones. Después de comparar las propiedades de los materiales anteriores, el caucho de silicona se ha convertido en la primera opción para materiales de aislamiento de cables de alto voltaje para automóviles eléctricos de pasajeros debido a sus buenas propiedades físicas y mecánicas, larga vida útil y bajo precio. La estructura del cable de alto voltaje diseñado final para vehículos eléctricos de pasajeros se muestra en la Figura 1.
Figura 1. Estructura de cables de alta tensión para turismos eléctricos
2. Diseño de conector de alta tensión
2.1 Diseño de contactos de alta corriente
Generalmente, los conectores (principalmente los contactos en ellos) tienen límites de temperatura de funcionamiento. Una vez que la temperatura de funcionamiento supera el límite especificado, el conector se volverá menos seguro debido al calor o incluso fallará. Hay dos razones principales para el aumento de la temperatura del conector:
a. El auto en sí. La parte más caliente de un automóvil está alrededor del motor; por ejemplo, la temperatura alrededor del motor de un automóvil tradicional puede alcanzar los 125 ° C o más.
segundo. El propio conector. El conector generará calor durante el uso y los contactos insertados en el conector tienen resistencia de contacto. Cuanto mayor sea la resistencia del contacto, mayor será la pérdida de potencia, mayor será la temperatura del contacto y menor será la fiabilidad. En este sentido, se debe prestar especial atención al diseñar conectores de alta tensión y alta corriente para vehículos eléctricos de pasajeros. Para evitar una temperatura de uso excesivamente alta que dañe el material aislante en el conector, reduzca su rendimiento de aislamiento, o incluso se queme, y haga que la elasticidad del contacto disminuya después del calentamiento, o la formación de una película aislante en el área de contacto. , lo que reduce la confiabilidad del contacto y aumenta la Gran resistencia de contacto, lo que intensifica el aumento de la temperatura de funcionamiento, y tal círculo vicioso eventualmente conduce a fallas en la conexión y el contacto. Es necesario diseñar racionalmente los grandes contactos de corriente en los conectores de alto voltaje y grandes corrientes de los vehículos eléctricos de pasajeros.
Al diseñar contactos de alta corriente, la elección de la forma de contacto determinará directamente la calidad y el costo del conector. Generalmente, las formas de contacto de los contactos incluyen principalmente tipo de hoja, tipo de resorte de hoja y tipo de resorte de alambre, como se muestra en la Figura 2.
Figura 2. La estructura de los tres tipos de contactos
El casquillo del contacto del chip es un cilindro cilíndrico ranurado y cerrado, y el casquillo se procesa con alambre (varilla) de bronce de berilio. La materia prima es más cara y el proceso de cierre posterior es difícil de controlar, la consistencia de la calidad del producto es difícil de garantizar y el costo es alto.
El gato del contacto del resorte de hoja es un orificio de resorte de corona, y se colocan de 1 a 2 bobinas de resorte de hoja en el gato. Cada bobina de resorte de lámina está compuesta de múltiples hojas de resorte, y todas las hojas de resorte están arqueadas hacia adentro para formar una bobina de resorte elástica; cuando el casquillo y el pasador coinciden, cada hoja de resorte está en contacto con el pasador y produce una fuerza de presión para asegurar un contacto estable en múltiples puntos; el casquillo del resorte de hoja está compuesto de piezas de automóvil de latón y piezas de estampado de resorte de corona, buena consistencia del producto y bajo costo. La estructura de gato RADSOK patentada de Amphenol (como se muestra en la Figura 3) utiliza tecnología de resorte de corona hiperbólica para aumentar el área de contacto en un 65%, y su superficie es una capa plateada con alta resistencia al desgaste.
Figura 3. La estructura del conector RADSOK de Amphenol' s
El conector del contacto tipo resorte de alambre es un orificio para resorte de alambre. La estructura del gato es similar a la del gato de resorte plano, excepto que el gato de resorte de alambre está compuesto de alambre de resorte. Aunque el gato de resorte de alambre tiene un rendimiento excelente, el proceso es complicado, el costo también es mayor.
Después de comparar los tipos de contacto mencionados anteriormente, el conector de alto voltaje y alta corriente del automóvil eléctrico de pasajeros adopta el contacto de resorte de hoja de alta corriente. Al mismo tiempo, para mejorar la confiabilidad del contacto y la capacidad de transporte de corriente, y para cumplir con otros requisitos de índice de los contactos de alta corriente, el contacto de resorte de hoja de alta corriente utiliza un gato de resorte de hoja de dos etapas con lengüetas dobles. Finalmente, mediante el cálculo de la resistencia de contacto del contacto de alta corriente, el diseño de la estructura y la modificación del diseño de la muestra, se diseñó con éxito el contacto de alta corriente.
2.2 Diseño de rendimiento de resistencia a alta presión
Para cumplir con los requisitos de diseño de los conectores de alto voltaje para vehículos eléctricos de pasajeros, es necesario asegurarse de que cada parte del conector de alto voltaje tenga suficiente resistencia dieléctrica a través del diseño estructural y la selección de materiales para garantizar su resistencia a alto voltaje. El diseño de resistencia de alto voltaje de los conectores de alto voltaje para vehículos eléctricos de pasajeros incluye principalmente distancia de fuga, entrehierro de interfaz y materiales aislantes.
La distancia de fuga significa que cuando el voltaje de trabajo es demasiado grande, el sobrevoltaje instantáneo hará que la corriente libere un arco a lo largo del espacio entre el aislamiento, lo que dañará el dispositivo e incluso al operador. Este espacio de aislamiento es la distancia de fuga. El voltaje de trabajo continuo del arco determina la distancia eléctrica de fluencia. En el diseño de la estructura del conector de alto voltaje, la distancia de fuga debe aumentarse tanto como sea posible. Teniendo en cuenta que el voltaje de resistencia dieléctrica del conector es superior a 400 V, después de un cálculo y una verificación cuidadosos, la distancia de fuga del conector está diseñada para ser de más de 24 mm, lo que puede cumplir completamente con los requisitos de uso de 600 V.
Para mejorar la resistencia a la alta presión del conector, cuando se inserta el conector, la parte de la interfaz debe ajustarse sin espacio de aire. La interfaz del conector incluye principalmente la interfaz de acoplamiento del conector de enchufe y el conector de enchufe, el contacto del conector y la parte de conexión del cable. Estas partes deben llenarse con medio sin aire para garantizar de manera confiable que el conector no se rompa. Para evitar la existencia de espacios de aire en la interfaz, se han tomado las siguientes medidas en el diseño de conectores de alta tensión:
a. Se utiliza un material aislante blando en la interfaz de acoplamiento para garantizar que el espacio de aire se llene mientras se acopla en su lugar.
segundo. El aislamiento fuera de la pieza de contacto del enchufe está moldeado para llenar el espacio fuera de la pieza de contacto.
C. La superficie de acoplamiento del enchufe y el enchufe adopta una estructura cónica.
re. Parte del aislamiento del cable se extiende hacia la carcasa del conector después de que el contacto se conecta al cable.
Para mejorar la resistencia de alto voltaje del conector, el conector de alto voltaje para vehículos eléctricos de pasajeros utiliza PPA con buen rendimiento de aislamiento, alto voltaje de ruptura, alta resistencia de aislamiento, buena estabilidad a alta temperatura y alta presión, resistencia al arco, fugas Resistencia y baja absorción de humedad. (Poliftalamida) plástico.
2.3 Diseño de estructura general
La estructura del conector de alto voltaje de diseño final para vehículos eléctricos de pasajeros se muestra en la Figura 4. La estructura del conector de alto voltaje es un conductor interno, una capa aislante, una capa de protección y una carcasa desde el interior hacia el exterior. .
Figura 4. Estructura del conector de alta tensión de un turismo eléctrico
3. El diseño general del arnés de cableado de alta tensión
3.1 Diseño de rendimiento de blindaje
Para que el arnés de cableado de alto voltaje diseñado no solo cumpla con los requisitos básicos y confiables de conexión eléctrica, sino que también tenga un excelente rendimiento de blindaje electromagnético, se desarrolla el diseño de rendimiento de blindaje del arnés de cableado de alto voltaje. El diseño de rendimiento de blindaje del arnés de cableado de alto voltaje incluye principalmente el diseño de rendimiento de blindaje del propio cable de alto voltaje, el diseño de rendimiento de blindaje del cable de alto voltaje y el conector de alto voltaje, el diseño de rendimiento de blindaje del cable de alta tensión. conector de voltaje en sí, y el diseño de rendimiento de blindaje de la interfaz de acoplamiento del conector de alto voltaje. Para mejorar el rendimiento de blindaje del propio cable de alto voltaje, el cable de alto voltaje adopta una estructura de blindaje. Si el cable es una combinación de una línea de señal y una línea de alimentación, debe prestar más atención a esto. Para mejorar el rendimiento de blindaje del cable de alto voltaje y el conector de alto voltaje, es necesario garantizar la confiabilidad del contacto entre los dos, especialmente para garantizar que la conexión no se suelte en condiciones de movimiento fuerte. . Después de la conexión, la trenza del cable está en contacto con la capa de blindaje y se agrega una trenza metálica de blindaje separada a la unión entre la trenza del cable y el conector para mejorar el efecto de blindaje. Para mejorar el rendimiento de blindaje del propio conector de alto voltaje, el conector adopta un diseño de carcasa metálica. Con el fin de mejorar el rendimiento del blindaje en la interfaz de acoplamiento del conector, se adopta una estructura de resorte de blindaje en el diseño para garantizar un contacto confiable entre el enchufe y la carcasa del enchufe; el conductor interno de la cabeza del conector es más bajo que la interfaz de la carcasa para evitar que el conductor interno entre en contacto con los dedos u otro metal juega un cierto papel protector y aumenta la seguridad; después del acoplamiento, la capa protectora del conector de enchufe y el conector de enchufe están en contacto confiable, de modo que la superficie de acoplamiento está protegida del exterior.
3.2 Protección mecánica y diseño a prueba de polvo e impermeable
Debido al gran diámetro de los cables de alta tensión para turismos eléctricos, se requiere un enrutamiento especial, es decir, los mazos de cables de alta tensión para turismos eléctricos se colocan fuera del automóvil. Por lo tanto, los mazos de cables de alto voltaje para automóviles eléctricos de pasajeros deben estar protegidos mecánicamente y diseñados para ser resistentes al polvo y al agua. Con el fin de mejorar la protección mecánica y el rendimiento a prueba de polvo e impermeable del arnés de cableado de alta tensión, se adoptan medidas de protección como anillos de sellado entre los conectores enchufados y la posición de los cables de conexión del conector para evitar la entrada de vapor de agua y polvo. asegurando el entorno de sellado de los conectores. Evite el riesgo de cortocircuitos entre contactos, evite la entrada de humedad y evite problemas de seguridad como chispas.
3.3 Diseño de vida útil
Los automóviles eléctricos de pasajeros que circulan por la carretera producirán altas vibraciones debido a factores como la superficie irregular de la carretera y la velocidad, que causarán fricción y desgaste entre el arnés de cableado de alto voltaje y las piezas de contacto y otros arneses de cableado, así como fatiga y desgaste el propio mazo de cables de alta tensión. Para mejorar la vida útil y la calidad del arnés de cableado de alto voltaje, la conexión entre el cable de alto voltaje y el conector de alto voltaje debe reforzarse, la conexión entre el conector de alto voltaje debe bloquearse y el cableado El esquema debe optimizarse. El material del arnés de cableado de alto voltaje debe seleccionarse entre cables y materiales resistentes al desgaste. Utilice cable trenzado de cobre antifatiga. Además, el enlace de conexión entre los conectores de alto voltaje es el punto débil del propio mazo de cables de alto voltaje. Para mejorar la vida útil del mazo de cables de alta tensión y cumplir con los requisitos del sistema eléctrico de alta tensión, se debe garantizar el número de inserciones y extracciones del conector de alta tensión y la calidad de la conexión.
3.4 Diseño de estructura general
La estructura del arnés de cableado de alto voltaje diseñado final para vehículos eléctricos de pasajeros se muestra en la Figura 5.
Figura 5. Estructura del mazo de cables de alta tensión para turismos eléctricos
4. Prueba de funcionamiento del mazo de cables de alta tensión
Para verificar si la racionalidad estructural, área de contacto, resistencia de contacto, resistencia a vibraciones, etc. del arnés de cableado de alto voltaje diseñado con tecnología de contacto de alto voltaje y alta corriente cumplen con los requisitos de alta confiabilidad, larga vida útil y alta rendimiento actual, las muestras del arnés de cableado de alto voltaje para vehículos eléctricos de pasajeros Una vez completado el desarrollo, se llevan a cabo pruebas de rendimiento relevantes de acuerdo con los requisitos de diseño correspondientes, y los resultados de las pruebas se muestran en la Tabla 1. Se puede ver que el Varias prestaciones del mazo de cables de alto voltaje del vehículo eléctrico de pasajeros cumplen los requisitos estándar, y el diseño de la estructura de contacto, la estructura del conector y todo el mazo de cables de alto voltaje es razonable.
| Tabla 1 Principales resultados de las pruebas de rendimiento de mazos de cables de alta tensión para turismos eléctricos | ||
| Elementos de prueba | Requerimientos de diseño | Resultados de la prueba |
| Resistencia de aislamiento / MΩ | ≥2000 | 5000 |
| Tensión soportada dieléctrica / V | ≥4000 | 4000 |
| Prueba actual | ≥210 | 210 |
| Resistencia de contacto | ≦1 | 0.65 |
| Niebla salina | 48h | Pasar |
| Grado ignífugo del cable | Resistencia a olefinas UL94-V0 | Pasar |
| Nivel de protección | Resistencia al polvo y a la humedad IP67 | Pasar |
| Vida mecanica | 500 | 500 |
| Test de vibración | 15g | Pasar |
| Prueba de impacto | 30g | Pasar |
| Nota: g es la aceleración de la gravedad | ||
(Fuente:" Inverter World")
