Elementaranalys om utformningen av ny energi högspännings ledningsnät

För närvarande befinner sig den nya energibilsindustrin i prospekteringsstadiet och en liten mängd testproduktion, och det finns ingen industriell skala hemma eller till och med internationellt, så relaterade delar finns också i testproduktionsfasen. Jämfört med den övergripande tekniska nivån för ledningsnät för bilar i Kina, som huvudsakligen är baserad på montering av ledningsnät, är den tekniska grunden för utländska ledningsnät för fasta solid, och det finns lösningar för högspänningsnät. Till exempel har Amphenol, den första branschledaren inom området laddningskontakter för el- och hybridfordon, utvecklat högspänningsnät för elfordon med enkel struktur, utmärkt prestanda och hög användaracceptans. Pålitligt arbete under höga temperaturer, vibrationer, begränsat utrymme och andra hårda miljöer har allmänt antagits av olika inhemska och utländska biltillverkare; TYCO, Delphi (Delphi), LS och andra utländska företag följde noga och lanserade sina egna högspänningsnätlösningar och relaterade produkter.

Ange texten för att kompensera för forskningsbristerna inom högspänningsnät för elektriska personbilar i mitt land och bli av med den nuvarande situationen för direktköp av utländska produkter för högspänningsnätet krävs för elektriska personbilar i Kina, har en högspänning och högström högspänningskabel för elektriska personbilar utvecklats. Oberoende forskning och utveckling av strålen. Enligt kraven för användning av högspänningsnät i det elektriska högspänningssystemets elektriska personbilar bör den konstruerade högspänningsnätet för elektriska personbilar uppfylla följande krav a. Krav på användbarhet med hög spänning och hög ström. b. Säkerhets- och tillförlitlighetskrav som anti-elektromagnetisk störning, vattentät, vibrationsdämpande, slitstyrka, flamskyddsmedel och pålitlig kontakt.

1. Design av högspänningskabel

Traditionella bilar drivs av bensinmotorer. De traditionella bilkablarnas roll är att sända styrsignaler, och strömmen och spänningen är mycket små. Därför är kabeldiametern liten och strukturen är enkel på grund av ledaren och isoleringen. Enligt kraven för användning av högspänningskablar för elektriska personbilar spelar dock högspänningskablarna för elektriska personbilar huvudsakligen rollen som överför energi och behöver överföra batteriets energi till varje delsystem. Därför måste högspänningsnätet som är utformat för elektriska personbilar uppfylla högspänningsströmöverföringen. Högspänningskablarna för elektriska personbilar har hög spänning (märkspänning upp till 600 V), hög ström (märkström upp till 600A) och stark elektromagnetisk strålning, så kabelns diameter ökar avsevärt. Samtidigt, för att undvika elektromagnetisk strålning på den omgivande elektroniken, producerar utrustningen starka elektromagnetiska störningar, vilket påverkar normal elektronisk utrustning. Kabeln är också utformad med en anti-elektromagnetisk störningsskärmningsstruktur, det vill säga en koaxial struktur antas, och den inre ledaren och den yttre ledaren (skärmning) arbetar tillsammans, och magnetfältet i kabeln fördelas i koncentriska cirklar. Det elektriska fältet pekar från den inre ledaren till den yttre ledaren, så att det elektromagnetiska fältet runt kabeln är noll, det vill säga den elektromagnetiska strålningen är avskärmad, vilket garanterar det elektriska fordonets normala funktion.

Isoleringsmaterial för tidiga bilkablar var huvudsakligen PVC (polyvinylklorid), men PVC innehöll bly, vilket var skadligt för människor. De senaste åren har den gradvis använts av LSZH (halogenfritt material med låg rök), TPE (termoplastisk elastomer) och XLPE-polyeten), silikongummi och andra material. Eftersom högspänningskablar för elektriska personbilar uppfyller kraven för högspänning, högström och anti-elektromagnetisk störning måste de också uppfylla kraven på slitstyrka och flamskydd. Därför jämförs egenskaperna hos dessa material:

a. LSZH kan delas in i två kategorier: PO (polyolefin) och EPR (etylenpropylengummi), av vilka PO-kabelmaterial är huvudströmmen. Formuleringen av PO-typ LSZH flamskyddsmedelmaterial innehåller en stor mängd AI (OH) 3, Mg (OH) 2 oorganiskt flamskyddsmedel, så att kabelmaterialet har bra flamskyddsmedel, låg rök, halogenfri, låg toxicitet, etc Egenskaper, men det skiljer det också från andra icke-flamskyddsmedel och halogeninnehållande flamskyddsmedel när det gäller fysiska och mekaniska egenskaper, elektriska egenskaper och extruderingsprocessens prestanda.

b. TPE är ett polymermaterial med både gummi- och termoplastegenskaper. Den visar hög elasticitet hos gummi vid rumstemperatur och kan mjukgöras och formas vid höga temperaturer, men materialet är inte slitstarkt och kan inte uppfylla kraven för högspänningskablar för elektriska personbilar. Krav för användning av balkar.

c. XLPE är tillverkat av vanligt PE (polyeten) material med en temperaturresistensgrad på 75 ℃ efter bestrålningstvärbindning, dess temperaturmotståndsklass kan nå 150 ℃ och har utmärkta fysiska och mekaniska egenskaper, överbelastningsbeständighet och lång livslängd och andra egenskaper, men inte flamskyddsmedel.

d. Silikongummi har hög nedbrytningsspänning, så det har bågmotstånd, läckagespårmotstånd och ozonmotstånd. Den har också bra motstånd mot hög och låg temperatur, hög temperatur motstånd upp till 200 ℃, bra isoleringsprestanda och hög temperatur och fuktighet. Stabil prestanda och flamskyddsmedel under förhållandena. Efter att ha jämfört egenskaperna hos ovanstående material har silikongummi blivit det första valet för högspännings kabelisoleringsmaterial för elektriska personbilar på grund av dess goda fysiska och mekaniska egenskaper, lång livslängd och lågt pris. Strukturen för den slutligt utformade högspänningskabeln för elektriska passagerarfordon visas i figur 1.

Figur 1. Strukturen för högspänningskablar för elektriska personbilar

2. Design av högspänningskontakt

2.1 Utformning av högströmskontakter

Generellt har kontakter (främst kontakterna i dem) driftstemperaturgränser. När driftstemperaturen överstiger den angivna gränsen blir kontakten mindre säker på grund av värme eller till och med misslyckas. Det finns två huvudorsaker till att temperaturen på kontakten höjs:

a. Själva bilen. Den hetaste delen på en bil är runt motorn, till exempel kan temperaturen runt en traditionell bilmotor nå 125 ° C eller mer.

b. Själva kontakten. Kontaktdonet genererar värme under användning och kontakterna i kontakten har kontaktmotstånd. Ju större kontaktmotstånd, desto större effektförlust, desto högre temperatur på kontakten och desto lägre tillförlitlighet. I detta avseende måste särskild uppmärksamhet ägnas vid utformning av högspännings- och högströmskontakter för elektriska passagerarfordon. För att undvika alltför hög användningstemperatur för att skada det isolerande materialet i kontaktdonet, minska dess isolationsprestanda, eller till och med utbrända, och orsaka att kontaktens elasticitet minskar efter uppvärmning eller bildandet av en isolerande film i kontaktområdet , vilket minskar kontaktsäkerheten och ökar Stort kontaktmotstånd, vilket intensifierar ökningen av driftstemperaturen, och en sådan ond cirkel leder så småningom till att anslutningen och kontakten misslyckas. Det är nödvändigt att rationellt utforma de stora strömkontakterna i högspännings- och storströmskontakterna för elektriska passagerarfordon.

Vid utformning av högströmskontakter kommer valet av kontaktformulär att direkt avgöra kontaktens kvalitet och kostnad. I allmänhet innefattar kontaktformerna för kontakterna huvudsakligen bladtyp, bladfjädertyp och trådfjädertyp, såsom visas i figur 2.

Figur 2. Strukturen för de tre typerna av kontakter

Uttaget på chipkontakten är ett cylindriskt fat som är slitsat och stängt, och uttaget behandlas av berylliumbronstråd (stav). Råmaterialet är dyrare och den efterföljande stängningsprocessen är svår att kontrollera, och produktkvalitetskonsistensen är svår att garantera och kostnaden är hög.

Jacken på bladfjäderkontakten är ett kronfjäderhål och 1 till 2 bladfjädrar placeras i domkraften. Varje fjäderspiral består av flera fjäderblad och alla fjäderblad är välvda inåt för att bilda en elastisk fjäderspiral; när hylsan och tappen matchas är varje fjäderblad i kontakt med tappen och producerar en presskraft för att säkerställa stabil kontakt vid flera punkter; bladfjäderuttaget består av delar i mässing och stämpeldelar med kronfjäder, bra produktkonsistens och låg kostnad. Amphenols patenterade RADSOK-jackstruktur (som visas i figur 3) använder hyperbolisk kronfjäderteknologi för att öka kontaktytan med 65%, och dess yta är ett silverpläterat lager med hög slitstyrka.

Figur 3. Strukturen på Amphenol' s RADSOK-uttag

Jacken på trådfjäderkontakten är ett trådfjäderhål. Strukturen på domkraften liknar den hos bladfjäderjacken, förutom att trådfjäderjacken består av fjädertråd. Även om trådfjäderjacket har utmärkt prestanda är processen komplicerad, kostnaden är också högre.

Efter att ha jämfört ovannämnda kontakttyper antar den elektriska personbilens högspännings- och högströmskontakt den högströms bladfjäderkontakten. För att förbättra kontaktsäkerheten och strömförande kapacitet och för att möta andra indexkrav för högströmskontakter använder högströmsbladfjäderkontakten en tvåstegs bladfjäderjack med dubbla vassar. Slutligen, genom beräkning av kontaktmotståndet för högströmskontakten, konstruktionen av strukturen och modifieringen av provkonstruktionen, designades den höga strömkontakten framgångsrikt.

2.2 Högtrycksmotstånd prestanda design

För att uppfylla designkraven för högspänningsanslutningar för elektriska passagerarfordon är det nödvändigt att säkerställa att varje del av högspänningsanslutningen har tillräcklig dielektrisk styrka genom konstruktionsdesign och materialval för att säkerställa dess högspänningsmotstånd. Högspänningsmotståndsdesignen för högspänningsanslutningar för elektriska passagerarfordon innefattar främst krypavstånd, gränssnittsluftspalt och isoleringsmaterial.

Krypavstånd innebär att när arbetsspänningen är för stor kommer den omedelbara överspänningen att leda till att strömmen släpper en båge längs gapet mellan isoleringen, vilket kommer att skada enheten och till och med föraren. Detta isoleringsgap är krypavståndet. Bågens kontinuerliga arbetsspänning bestämmer krypets elektriska avstånd. I högspänningsanslutningens konstruktionsdesign bör krypavståndet ökas så mycket som möjligt. Med tanke på att den dielektriska motståndsspänningen i kontakten är över 400 V, efter noggrann beräkning och verifiering, är kontaktens krypavstånd utformad att vara mer än 24 mm, vilket helt kan uppfylla de höga kraven för anslutning 600 V.

För att förbättra anslutningens högtrycksmotstånd bör gränssnittsdelen passa utan luftspalt när kontakten sätts in. Anslutningens gränssnitt innefattar huvudsakligen kopplingsgränssnittet för kontaktdonet och uttaget, kontaktkontakten och anslutningsdelen av ledningen. Dessa delar måste fyllas med medium utan luft för att på ett tillförlitligt sätt säkerställa att kontakten inte går sönder. För att förhindra förekomsten av gränssnittsluftspalter har följande åtgärder vidtagits vid utformningen av högspänningsanslutningar:

a. Ett mjukt isoleringsmaterial används vid parningsgränssnittet för att säkerställa att luftspalten fylls medan den passar på plats.

b. Isoleringen utanför hylskontaktstycket är gjuten för att fylla gapet utanför kontaktstycket.

c. Kopplingsytan på pluggen och uttaget antar en avsmalnande struktur.

d. En del av kabelisoleringen sträcker sig in i anslutningshuset efter att kontakten är ansluten till kabeln.

För att förbättra anslutningens högspänningsmotstånd använder högspänningsanslutningen för elektriska passagerarfordon PPA med god isoleringsprestanda, hög nedbrytningsspänning, hög isoleringsstyrka, god stabilitet under hög temperatur och högt tryck, bågmotstånd, läckage motstånd och låg fuktabsorption. (Polyftalamid) plast.

2.3 Övergripande konstruktionsdesign

Strukturen för den slutligt utformade högspänningskontakten för elektriska passagerarfordon visas i figur 4. Strukturen för högspänningskontakten är en inre ledare, ett isolerande skikt, ett skärmskikt och ett skal från insidan till utsidan .

Figur 4. Strukturen för högspänningskontakten för en elektrisk personbil

3. Den övergripande utformningen av högspänningsnät

3.1 Avskärmningsprestandedesign

För att göra det designade högspänningsnätet inte bara uppfyller de grundläggande och tillförlitliga elektriska anslutningskraven utan också har utmärkta elektromagnetiska skärmningsprestanda, utvecklas skärmprestandadesignen för högspänningsnätet. Skärmprestandadesignen för högspänningsnätet innefattar huvudsakligen skärmprestandadesignen för själva högspänningskabeln, högspänningskabelns och högspänningskontaktens skärmningsprestanda, högskärmens högskärm själva spänningsanslutningen och skärmprestandadesignen för högspänningsanslutningens gränssnitt. För att förbättra skärmprestandan hos själva högspänningskabeln antar högspänningskabeln en skärmstruktur. Om kabeln är en kombination av en signalledning och en kraftledning, bör du ägna mer uppmärksamhet åt detta. För att förbättra skärmprestandan hos högspänningskabeln och högspänningskontakten är det nödvändigt att säkerställa tillförlitligheten hos kontakten mellan de två, särskilt för att säkerställa att anslutningen inte kommer att vara lös under förutsättning av stark rörelse . Efter anslutning är kabelflätan i kontakt med skärmskiktet och en separat skärmande metallfläta läggs till fogen mellan kabelflätan och kontakten för att förbättra skärmningseffekten. För att förbättra skärmprestandan hos själva högspänningskontakten antar kontakten en metallskaldesign. För att förbättra skärmningsprestandan vid anslutningskopplingsgränssnittet antas en skärmfjäderstruktur i konstruktionen för att säkerställa tillförlitlig kontakt mellan kontakten och uttagsskalet; kopplingshuvudets inre ledare är lägre än skalgränssnittet för att förhindra att den inre ledaren kommer i kontakt med fingrar eller annan metall spelar en viss skyddande roll och ökar säkerheten; efter parning är det skyddande lagret på uttaget och kontakten i pålitlig kontakt, så att parningsytan är skyddad från utsidan.

3.2 Mekaniskt skydd och dammtät och vattentät design

På grund av den stora diametern på högspänningskablar för elektriska personbilar krävs särskild dirigering, det vill säga högspänningsnät för elektriska personbilar är placerade utanför bilen. Därför måste högspänningsnätet för elektriska personbilar skyddas mekaniskt och utformas för damm- och vattenmotstånd. För att förbättra det mekaniska skyddet och dammtäta och vattentäta prestanda hos högspänningsnätet antas skyddsåtgärder såsom tätningsringar mellan de anslutna kontakterna och positionen för anslutningskablarna för att förhindra att vattenånga och damm tränger in och därigenom säkerställa tätningsmiljön för kontakterna. Undvik risk för kortslutning mellan kontakter, förhindra att fukt tränger in och undvik säkerhetsproblem som gnistor.

3.3 Livslängd design

Elektriska personbilar som kör på motorvägen kommer att producera höga vibrationer på grund av faktorer som ojämn vägyta och hastighet, vilket kommer att orsaka friktion och slitage mellan högspänningsnätet och kontaktdelarna och andra ledningsnät, samt utmattning och slitage själva högspänningsledningen. För att förbättra livslängden och kvaliteten på högspänningskabeln bör anslutningen mellan högspänningskabeln och högspänningskontakten förstärkas, anslutningen mellan högspänningskontakten ska vara låst och ledningarna systemet bör optimeras. Högspänningsnätet ska väljas bland slitstarka material och ledningar. Använd kopparsträngad tråd mot trötthet. Dessutom är anslutningslänken mellan högspänningsanslutningarna den svaga punkten i själva högspänningsledningen. För att förbättra livslängden för högspänningsnätet och uppfylla kraven i högspänningssystemet måste antalet insättningar och borttagningar av högspänningskontakten och anslutningskvaliteten garanteras.

3.4 Övergripande konstruktionsdesign

Strukturen för det slutligt utformade högspänningsnätet för elektriska passagerarfordon visas i figur 5.

Figur 5. Strukturen hos högspänningsnätet för elektriska personbilar

4. Prestandatest av ledningsnät för högspänning

För att verifiera huruvida den strukturella rationaliteten, kontaktytan, kontaktmotståndet, vibrationsmotståndet etc. hos högspänningsnätet utformat med högspänning och högströmskontaktsteknik uppfyller kraven på hög tillförlitlighet, lång livslängd och hög- strömprestanda, högspänningsnätprover för elektriska passagerarfordon Efter att utvecklingen är klar genomförs relevanta prestandatester i enlighet med motsvarande konstruktionskrav, och testresultaten visas i tabell 1. Det kan ses att olika prestanda hos det elektriska passagerarfordonets högspänningsnät uppfyller standardkraven, och utformningen av kontaktstrukturen, kontaktstrukturen och hela högspänningsnätet är rimlig.

(Källa:" Inverter World")