Uue energiaga kõrgepinge juhtmestiku disaini elementaaranalüüs

Praegu on uue energiaga autotööstus uurimise ja vähese koguse proovitootmise staadiumis ning riigisiseselt ega isegi rahvusvaheliselt puudub tööstuslik ulatus, seega on ka seotud osad proovitootmise etapis. Kuid võrreldes Hiina juhtmestiku üldise tehnilise tasemega, mis põhineb peamiselt juhtmete paigaldamisel, on välismaiste autotööstuse juhtmete tehniline alus kindel ja kõrgepinge juhtmete jaoks on lahendusi. Näiteks Amphenol, esimene tööstuse liider, kes sisenes elektri- ja hübriidsõidukite laadimispistikute valdkonda, on välja töötanud lihtsa ülesehituse, suurepärase jõudluse ja kasutajate suure heakskiiduga elektrisõidukite kõrgepinge juhtmestikud. Usaldusväärne töö kõrge temperatuuri, vibratsiooni, piiratud ruumi ja muude raskete keskkondade all on paljude kodu- ja välismaiste autotootjate poolt laialdaselt omaks võetud; TYCO, Delphi (Delphi), LS ja teised välismaised ettevõtted jälgisid tähelepanelikult ja tõid turule oma kõrgepinge juhtmestiku lahendused ja nendega seotud tooted.

Teksti sisestamine selleks, et korvata minu kodumaal asuvate elektriliste sõiduautode kõrgepinge juhtmestike uurimislünki ja vabaneda praegusest olukorrast, kus kõrgepinge juhtmete jaoks otseselt ostetakse välismaiseid tooteid. vajalik Hiinas elektriliste sõiduautode jaoks, on välja töötatud elektriliste sõiduautode kõrgepinge- ja kõrgvoolukaabel. Kiire iseseisev uurimine ja arendamine. Vastavalt elektrisõidukite kõrgepinge elektrisüsteemis kõrgepinge juhtmete kasutamisele esitatavatele nõuetele peaks elektriliste sõiduautode kavandatud kõrgepinge juhtmestik vastama järgmistele nõuetele a. Kõrgepinge ja voolu kasutatavuse nõuded. b. Ohutus- ja töökindlusnõuded, näiteks elektromagnetilised häired, veekindel, vibratsioonivastane, kulumiskindlus, leegiaeglused ja usaldusväärsed kontaktid.

1. Kõrgepingekaabli disain

Traditsioonilised autod töötavad bensiinimootoritega. Traditsiooniliste autokaablite roll on juhtsignaalide edastamine ning vool ja pinge on väga väikesed. Seetõttu on kaabli läbimõõt väike ning juhi ja isolatsiooni tõttu on konstruktsioon lihtne. Kuid vastavalt elektriliste sõiduautode kõrgepingekaablite kasutamise nõuetele täidavad elektriliste sõiduautode kõrgepingekaablid peamiselt energia edastamise rolli ja peavad edastama aku energiat igale alamsüsteemile. Seetõttu peavad elektriliste sõiduautode jaoks mõeldud kõrgepinge juhtmestik vastama kõrgepinge voolu ülekandele. Elektriliste sõiduautode kõrgepingekaablid kannavad kõrgepinget (nimipinge kuni 600 V), suurt voolu (nimivool kuni 600A) ja tugevat elektromagnetkiirgust, mistõttu kaabli läbimõõt on oluliselt suurenenud. Samal ajal, et vältida ümbritseva elektroonika elektromagnetkiirgust Seade tekitab tugevaid elektromagnetilisi häireid, mis mõjutavad muude elektroonikaseadmete normaalset toimimist. Kaabel on konstrueeritud ka elektromagnetiliste häirete vastase varjestusega, see tähendab, et võetakse kasutusele koaksiaalstruktuur ning sisemine juht ja välimine juht (varjestus) töötavad koos ning kaabli magnetväli jaotub kontsentriliste ringidena. Elektriväli osutab sisejuhilt välisele juhile, nii et kaabli ümber asuv elektromagnetväli on null, see tähendab, et elektromagnetkiirgus on varjestatud, tagades seeläbi elektrisõiduki normaalse töö.

Varasemate autokaablite isoleermaterjalid olid peamiselt PVC (polüvinüülkloriid), kuid PVC sisaldas pliid, mis oli inimestele kahjulik. Viimastel aastatel on seda järk-järgult kasutanud LSZH (madala suitsutasemega halogeenivaba materjal), TPE (termoplastiline elastomeer) ja XLPE polüetüleen), silikoonkumm ja muud materjalid. Kuna elektriliste sõiduautode kõrgepingekaablid vastavad kõrgepinge, suurvoolu ja elektromagnetiliste häirete nõuetele, peavad need vastama ka kulumiskindluse ja leegiaeglustuse nõuetele. Seetõttu võrreldakse nende materjalide omadusi:

a. LSZH võib jagada kahte kategooriasse: PO (polüolefiin) ja EPR (etüleenpropüleenkummi), millest PO-kaablimaterjalid on peamised. PO tüüpi LSZH leegiaeglustava kaabli materjali koostis sisaldab suures koguses anorgaanilist leegiaeglustajat AI (OH) 3, Mg (OH) 2, nii et kaabli materjalil on hea leegiaeglusteid, madal suitsu, halogeenivaba, madal toksilisus jne Omadused, kuid eristab seda ka teistest mittesüttivatest materjalidest ja halogeeni sisaldavatest leegiaeglustavatest materjalidest füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste, elektriliste omaduste ja ekstrusiooniprotsessi toimivuse poolest.

b. TPE on polümeer materjal, millel on nii kummi- kui ka termoplastilised omadused. See näitab toatemperatuuril kummi suurt elastsust ning seda saab kõrgel temperatuuril plastifitseerida ja vormida, kuid materjal ei ole kulumiskindel ega suuda täita elektriliste sõiduautode kõrgepingekaablite nõudeid. Nõuded talade kasutamisele.

c. XLPE on valmistatud tavalisest PE (polüetüleen) materjalist, mille temperatuurikindlusaste on 75 ℃ pärast kiiritamise ristsidumist, selle temperatuurikindlusaste võib ulatuda 150 ℃ ning sellel on suurepärased füüsikalised ja mehaanilised omadused, ülekoormuskindlus, pikk eluiga ja muud omadused, kuid mitte leegiaeglusteid.

d. Silikoonkummil on kõrge purunemispinge, nii et sellel on kaarekindlus, lekkekindlus ja osoonikindlus. Sellel on ka hea kõrge ja madala temperatuuri vastupidavus, kõrge temperatuuritaluvus kuni 200 ℃, hea isolatsiooni jõudlus ning kõrge temperatuur ja niiskus. Stabiilne jõudlus ja tingimustes leegiaeglusteid. Pärast ülaltoodud materjalide omaduste võrdlemist on silikoonkummist saanud elektriliste sõiduautode kõrgepingekaablite isolatsioonimaterjalide esimene valik heade füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste, pika tööea ja madala hinna tõttu. Elektriliste sõiduautode lõpliku projekteeritud kõrgepingekaabli struktuur on näidatud joonisel 1.

Joonis 1. Elektriliste sõiduautode kõrgepingekaablite struktuur

2. Kõrgepinge konnektori disain

2.1 Suure vooluga kontaktide kujundamine

Üldiselt on pistikutel (peamiselt nendes olevatel kontaktidel) töötemperatuuri piirid. Kui töötemperatuur ületab määratud piiri, muutub pistik kuumuse tõttu vähem ohutuks või isegi ebaõnnestub. Pistiku temperatuuri tõusul on kaks peamist põhjust:

a. Auto ise. Auto kuumim osa on mootori ümber, näiteks traditsioonilise automootori ümbruses võib temperatuur ulatuda 125 ° C-ni või rohkem.

b. Pistik ise. Pistik tekitab kasutamise ajal soojust ja pistikusse sisestatud kontaktidel on kontakttakistus. Mida suurem on kontakttakistus, seda suurem on võimsuskadu, seda kõrgem on kontakti temperatuur ja madalam töökindlus. Sellega seoses tuleb erilist tähelepanu pöörata elektriliste sõiduautode kõrgepinge- ja voolupistikute väljatöötamisel. Liigselt kõrge kasutustemperatuuri vältimiseks ühenduses oleva isoleermaterjali kahjustamiseks, selle isolatsioonivõime vähendamiseks või isegi läbipõlemiseks ja kontakti elastsuse vähenemiseks pärast kuumutamist või isolatsioonikile tekkimiseks kontaktpiirkonnas , mis vähendab kontakti töökindlust ja suurendab suurt kontakttakistust, mis intensiivistab töötemperatuuri tõusu ja selline nõiaring viib lõpuks ühenduse ja kontakti ebaõnnestumiseni. Elektriliste sõiduautode kõrgepinge- ja suurvoolu pistikupesades on vaja ratsionaalselt kujundada suured voolukontaktid.

Suurvooluliste kontaktide kujundamisel määrab kontaktivormi valik otseselt pistiku kvaliteedi ja maksumuse. Üldiselt hõlmavad kontaktide kontaktvormid peamiselt lehe tüüpi, lehtvedru tüüpi ja traatvedru tüüpi, nagu on näidatud joonisel 2.

Joonis 2. Kolme tüüpi kontaktide struktuur

Kiibikontakti pistikupesa on silindriline tünn, mis on pilu ja suletud, ja pistikupesa töödeldakse berülliumpronksist traadiga (varda). Tooraine on kallim ja järgnevat sulgemisprotsessi on raske kontrollida ning toote kvaliteedi järjepidevust on raske tagada ja kulud on suured.

Lehtvedru kontakti tungraud on kroonvedru auk ja tungrauale pannakse 1 kuni 2 lehtvedru mähist. Iga lehtvedru mähis koosneb mitmest vedrulehest ja kõik vedrulehed on sissepoole kaardunud, moodustades elastse vedrumähise; kui pistikupesa ja tihvt on omavahel ühendatud, on iga vedruleht kontaktis tihvtiga ja tekitab pressimisjõu, et tagada stabiilne kontakt mitmes punktis; lehtvedru pistikupesa koosneb messingist autoosadest ja kroonvedru stantsimisosadest, toote hea konsistents ja madal hind. Amphenoli patenteeritud RADSOK-pesa struktuur (nagu on näidatud joonisel 3) kasutab hüperboolset kroonvedru tehnoloogiat, et kontaktpinda 65% võrra suurendada, ja selle pind on hõbetatud kiht, millel on kõrge kulumiskindlus.

Joonis 3. Amphenol' RADSOK-pesa struktuur

Traatvedru tüüpi kontakti tungraud on traatvedru auk. Tungraua struktuur on sarnane lehtvedru tungrauaga, välja arvatud see, et traatvedru tungraud koosneb vedrutraadist. Kuigi traatvedru tungraual on suurepärane jõudlus, on protsess keeruline, on ka hind suurem.

Pärast ülalnimetatud kontakttüüpide võrdlemist võtab elektrilise sõiduauto kõrgepinge- ja voolupistik kasutusele kõrgevoolulise lehtvedru kontakti. Samal ajal kasutatakse kontakti töökindluse ja voolu kandevõime parandamiseks ning muude kõrgvoolukontaktide indeksinõuete täitmiseks kõrgevoolulises lehtvedru kontaktis kaheastmelist kahekordse pillirooga lehtvedru tungrauda. Lõpuks, suure voolu kontakti kokkupuutetakistuse arvutamise, struktuuri kujunduse ja näidiskonstruktsiooni modifitseerimise kaudu kujundati edukalt suure vooluga kontakt.

2.2 Kõrgsurvekindluse jõudluse disain

Elektriliste sõiduautode kõrgepingeliitmike projekteerimisnõuete täitmiseks on vaja tagada, et kõrgepingeliitmiku igal osal oleks konstruktsiooni ja materjali valiku kaudu piisav dielektriline tugevus, et tagada selle kõrgepingetakistus. Elektriliste sõiduautode kõrgepingeliitmike kõrgepingetakistuse konstruktsioon hõlmab peamiselt läbilaskevõime kaugust, liidese õhuvahet ja isoleermaterjale.

Rööbastee kaugus tähendab, et kui tööpinge on liiga suur, põhjustab hetkeline ülepinge voolu eraldamiseks kaare piki isolatsiooni vahe, mis kahjustab seadet ja isegi operaatorit. See isolatsioonivahe on roomamiskaugus. Kaare pidev tööpinge määrab roomava elektrilise kauguse. Kõrgepinge pistikukonstruktsiooni konstruktsioonis tuleks libisemiskaugust võimalikult palju suurendada. Arvestades, et pistiku dielektriline talumispinge on üle 400 V, on pärast hoolikat arvutamist ja kontrollimist pistiku libisemiskaugus kavandatud rohkem kui 24 mm, mis võib täielikult vastata pistiku kõrgetele 600 V kasutusnõuetele.

Pistiku kõrge rõhutakistuse parandamiseks peaks pistiku sisestamisel liidese osa sobima ilma õhuvaheta. Pistiku liides sisaldab peamiselt pistikupesa ja pistikupesa pistikupesa, pistiku kontakti ja juhtme ühendusosa. Need osad tuleb täita õhukeskkonnaga, et tagada usaldusväärne pistiku purunemine. Liidese õhulõhede vältimiseks on kõrgepinge pistikute väljatöötamisel võetud järgmised meetmed:

a. Paaritumisliideses kasutatakse pehmet isoleermaterjali, et tagada õhupilu täitumine paaritumise ajal.

b. Pistikupesa kontaktdetailist väljaspool olev isolatsioon on vormitud kontaktdetailist välja jääva tühimiku täitmiseks.

c. Pistiku ja pistikupesa vastastikune pind võtab vastu kitseneva struktuuri.

d. Osa kaabli isolatsioonist ulatub pistiku korpusesse pärast kontakti ühendamist kaabliga.

Pistiku kõrgepingetakistuse parandamiseks kasutab elektriliste sõiduautode kõrgepinge pistik hea isolatsiooni, kõrge purunemispinge, kõrge isolatsioonitugevuse, hea stabiilsuse kõrge temperatuuri ja kõrge rõhu all, kaarekindlust, lekkeid vastupidavus ja madal niiskuse imendumine. (Polüftalaamiid) plastik.

2.3 Konstruktsiooni üldine kujundus

Elektriliste sõiduautode lõpliku projekteeritud kõrgepinge pistiku struktuur on näidatud joonisel 4. Kõrgepinge pistiku struktuur on sisemine juht, isoleerkiht, varjestuskiht ja kest seestpoolt väljapoole .

Joonis 4. Elektrilise sõiduauto kõrgepinge pistiku struktuur

3. Kõrgepinge juhtmestiku üldine disain

3.1 Varjestuse jõudluse disain

Selleks, et projekteeritud kõrgepinge juhtmestik vastaks mitte ainult põhilistele ja usaldusväärsetele elektriühenduse nõuetele, vaid ka suurepärase elektromagnetilise varjestusega, töötatakse välja kõrgepinge juhtmestiku varjestuse toimivuse disain. Kõrgepinge juhtmestiku varjestusfunktsioonide kujundus hõlmab peamiselt kõrgepingekaabli enda varjestuse jõudluskonstruktsiooni, kõrgepingekaabli ja kõrgepingepistiku varjestusjõudluse kujundust, kõrgepingekaabli varjestusjõudluse kujundust. pingepistik ise ja kõrgepinge konnektori paaritusliidese varjestusjõudlus. Kõrgepingekaabli enda varjestusomaduste parandamiseks võtab kõrgepingekaabel varjestuskonstruktsiooni. Kui kaabel on signaalliini ja elektriliini kombinatsioon, peaksite sellele rohkem tähelepanu pöörama. Kõrgepingekaabli ja kõrgepingepistiku varjestusfunktsioonide parandamiseks on vaja tagada nende kahe kontakti usaldusväärsus, eriti selleks, et ühendus ei oleks tugeva liikumise korral lahti. . Pärast ühendamist on kaablipunutis kokkupuutes varjestuskihiga ja varjestusefekti tugevdamiseks lisatakse kaabelpunutise ja pistiku ühendusse eraldi varjestav metallpunutis. Kõrgepinge pistiku enda varjestusomaduste parandamiseks on konnektoril metallist kest. Pistiku haardumisliidese varjestusomaduste parandamiseks võetakse konstruktsioonis vastu varjestatud vedrustruktuur, et tagada pistiku ja pistikupesa usaldusväärne kontakt; pistikupea sisejuht on korpuse liidesest madalam, et vältida sisejuhi sõrmede või muu metalliga kokkupuutumist, mängib teatud kaitsvat rolli ja suurendab ohutust; pärast paaritumist on pistikupesa ja pistikupesa kaitsekiht usaldusväärses kontaktis, nii et paarituspind on väljastpoolt varjestatud.

3.2 Mehaaniline kaitse ning tolmu- ja veekindel disain

Elektriliste sõiduautode kõrgepingekaablite suure läbimõõdu tõttu on vaja spetsiaalset marsruutimist, see tähendab, et elektriliste sõiduautode kõrgepinge juhtmestikud on paigutatud väljaspool autot. Seetõttu peavad elektriliste sõiduautode kõrgepinge juhtmestikud olema mehaaniliselt kaitstud ja mõeldud tolmu- ja veekindluse tagamiseks. Kõrgepinge juhtmestiku mehaanilise kaitse ning tolmu- ja veekindluse parandamiseks rakendatakse ühendatud pistikute ja pistikute ühenduskaablite vahel kaitsemeetmeid, nagu tihendusrõngad, et vältida veeauru ja tolmu sattumist seeläbi pistikute tihenduskeskkonna tagamine. Vältige kontaktide vaheliste lühiste ohtu, vältige niiskuse sattumist ja vältige ohutusprobleeme, nagu sädemed.

3.3 Kasutusaja kujundus

Maanteel sõitvad elektrilised sõiduautod tekitavad kõrgeid vibratsioone selliste tegurite tõttu nagu ebaühtlane teekate ja kiirus, mis põhjustab kõrgepinge juhtmestiku ja kontaktosade ning muude juhtmete vahelist hõõrdumist ja kulumist ning väsimust ja kulumist. kõrgepinge juhtmestik ise. Kõrgepinge juhtmestiku tööea ja kvaliteedi parandamiseks tuleks tugevdada ühendust kõrgepinge kaabli ja kõrgepinge pistiku vahel, lukustada ühendus kõrgepinge pistiku vahel ja juhtmestik tuleks optimeerida. Kõrgepinge juhtmestiku materjal tuleks valida kulumiskindlate materjalide ja juhtmete hulgast. Kasutage väsimusevastast vasktraati. Lisaks on kõrgepingepistikute ühenduslüli kõrgepinge juhtmestiku enda nõrk koht. Kõrgepinge juhtmestiku tööea parandamiseks ja kõrgepinge elektrisüsteemi nõuete täitmiseks tuleb tagada kõrgepinge pistiku sisestamise ja eemaldamise arv ning ühenduse kvaliteet.

3.4 Struktuuri üldine kujundus

Elektriliste sõiduautode lõpliku projekteeritud kõrgepinge juhtmestiku struktuur on näidatud joonisel 5.

Joonis 5. Elektriliste sõiduautode kõrgepinge juhtmestiku struktuur

4. Kõrgepinge juhtmestiku toimivuskatse

Selleks, et kontrollida, kas kõrgepinge ja kõrgvoolu kontakttehnoloogiaga projekteeritud kõrgepinge juhtmestiku struktuurne ratsionaalsus, kokkupuuteala, kontaktitakistus, vibratsioonikindlus jne vastavad kõrge töökindluse, pika eluea ja kõrge elektrisõidukite kõrgepinge juhtmestiku proovid. Pärast arenduse lõppu viiakse läbi vastavad toimivuskatsed vastavalt vastavatele konstruktsiooninõuetele ja katsetulemused on esitatud tabelis 1. On näha, et elektrisõiduki kõrgepinge juhtmestiku erinevad jõudlused vastavad standardnõuetele ning kontaktstruktuuri, pistiku struktuuri ja kogu kõrgepinge juhtmestiku disain on mõistlik.

(Allikas:" Inverter World")