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电动汽车高压连接器概述及测试验证

无论是纯电动、搀和、燃料电池汽车,都需有一套完善的高压毗连体例,这个人例中,往往都利用大批的高压毗连器,这一点与古代汽车有着明明的区别。高压体例职业时

无论是纯电动、搀和、燃料电池汽车,都需有一套完善的高压毗连体例,这个人例中,往往都利用大批的高压毗连器,这一点与古代汽车有着明明的区别。高压体例职业时放电电流有不妨到达数几十安,以至高达数百安。

不过正在新能源电动汽车成长初期,高压毗连器并没有获得整车企业的足够注重,以为高压毗连与古代低压线毗连肖似,重心正在“三电”(电驱、电池、电控)上面,但跟着韶华的推移,行家出现高压毗连体例对照容易产生题目,且一朝产生题目,后果都对照急急,轻则过热,急急时容易产生高温或燃烧事宜。

本筹议盘绕高压毗连器的成长经过伸开,理会中国电动汽车用高压毗连器的法式编制、测试要领,针对产物操纵进程中的本能目标,搭筑高压毗连器测试体例,展开高压毗连器的物理毗连、电气本能等方面的测试,为产物的不绝校正供给了支持。

电动汽车高压毗连器的成长与电动汽车的成长是同步举行的,从毗连器角度来说,国内电动汽车毗连器成长始末以下几代。

1)第1代高压毗连器(图1),2008年摆布先导,苛重是由当时工业毗连器改款而来。这代产物的特征,以金属连壳体为主,无高压互锁效力,防误插入(防呆)成绩较差。对照有代表性产物有安费诺HV系列的金属毗连器,厥后墟市上良众款毗连器是基于这品种型产物延迟扩展出来的。

2)第2代高压毗连器(图2),正在第1代的底子上增补了高压互锁效力,毗连器的外壳也慢慢由金属变为塑料。

3)第3代高压毗连器(图3),塑料+屏障效力+高压互锁的高压毗连器。有代表性的是行业中800系列产物(这类产物是通过操作循序来完成片面二级解锁效力,不是直接死板式机合),如TE/安费诺/智绿及国内新一代产物。

4)第4代高压毗连器(图4),塑料+屏障效力+高压互锁+二级解锁的高压毗连器。有代表性的是行业中280系列产物,如TE/智绿及国内新一代产物,这类产物是通过死板机合来完成二级解锁效力,更为安闲。

5)他日一代高压毗连器(图5)会正在第4代产物上研究冷却方法,如配合大功率充电带液冷、风冷的方法,来有用升高传输能量密度,低浸质地,升高产物归纳本能。

正在新能源汽车的三电体例中,高压毗连体例有着举足轻重的名望,比如是把人体内各个紧急的器官有机整合的血管体例,电池总正、总负回途肖似于人体主动脉和主静脉,各个人例回途肖似于人体各条动脉、静脉和毛细血管,是保障电动汽车能量通报,安闲、牢靠运转的紧急保护,完成源源不绝地把能量传送到各个人例。图6为高压毗连体例与三电的合连。

1)方端子机合。采用冲压的端子技巧,这种别的端子本钱较低,有模具恳求及模具用度进入高,40A以下的小电流中利用较为寻常,行业中以TE端子具有代表性。有极少日系、美系车企大电流的毗连器采用方端子机合,住友、Yazaki等,车企如Tesla、丰田。

2)圆端子机合。采用机加工端子技巧为主,端子本钱相看待冲压端子,本钱更高,但因为采用机加工出产方法,无需或很低的模具进入,端子前期投资较少。对照有代表性的产物有TEHVA800系列、国内主流产物系列。

毗连器机合遵循装配方法可能分为插头、插座,插头可分为线°直角插头,插座可分为法兰插座、90°直角插座,线高压互锁

高压互锁(HighVoltageInter-lock,简称HVIL),用低压信号执掌高压回途的一种安闲安排要领。正在高压体例安排中,为避免因为高压毗连器正在现实操作进程中带电断开、闭合所形成的拉弧,高压毗连器凡是都应具备“高压互锁”效力。

具有高压互锁效力的高压毗连体例,毗连和断开时功率和互锁端子应餍足以下前提:高压毗连体例毗连时,功率端子先接通,互锁端子后接通;高压毗连体例断开时,互锁端子先断开,功率端子后断开。

带有高压互锁的毗连器,正在带电景况下举行解锁时,可通过高压互锁的逻辑时序来断开,断开的韶华与高压互锁端子和功率端子的有用接触长度差值巨细相合,与断开时的速率相合。大凡景况下,体例对互锁端子回途的响适时间正在10~100ms之间,当毗连体例别离(拔出)韶华小于体例响适时间时,就会产生带电插拔的安闲危险,而二次解锁便是为领会决这个断开韶华题目,大凡景况下,二次解锁能有用地把这个断开韶华统制正在1s以上,以确保操作安闲。

二次解锁分为两种方法,一种是通过操作循序来完成,通过与寻常拔出的阻拦象或差异方原来完成,如墟市上主流的HVA800、HVC800系列高压毗连器产物,毗连器拔出时,助力板手与别离对象正好相反或不正在一个对象上,以增补拔出时的响适时间,到达二次解锁效力。另一种为死板式的二次解锁效力,当拔出毗连器时,第一次只可拔出到高压互锁端子断开的身分,这个形态下功率端子如故有用接触,此时高压回途因高压互锁端子别离而断开,然后再经由二次操作才华把功率端子别离,从而完成两次解锁效力恳求,死板式二次解锁与操作循序解锁比拟,具有更高的安闲性,但机合相对更杂乱。图9为二级解锁进程。

毗连器二次锁止机合(ConnectorPositionAssurance,简称CPA),是用于增补毗连器锁止装配强度的卡扣机合。CPA能有用偏护毗连器插头、插座的牢靠毗连,防备汽车运转进程中的不测松脱或接触不良惹起的带载插拔安闲事件,CPA属于辅助锁止机合,是通过与主锁止机合配合以到达牢靠锁止的恳求。CPA的职业道理,当主锁止机合锁止后,CPA辅助锁止,此时主锁止机合将谢绝易受到外界境遇影响而松脱(主锁止机合失效除外),解锁时须要解开CPA才华寻常解开,能餍足较苛刻前提下操纵的一种锁止构结。

毗连器端子连结辅助机合(TerminalPositionAssurance,简称TPA)(图10),是用于对端子的二次偏护和限位的一种机合,防备端子正在外界拉力的效用下脱出,形成线途中缀,利用正在境遇对照恶毒或恳求拉脱力更大的景况下。这种组成中凡是会蕴涵两种连结机合,一是端子自己的连结机合,另一种是由TPA组成的连结机合。

1)端子抗拉力。评估端子压接的成绩蕴涵端子与线之间的压接最小抗拉强度。苛重参数恳求睹表1。

3)端子压接剖面理会。对压接后的端子压接有用区域(遴选压缩最致密区域)举行端面截断,打磨,剖光,然后用专业的筑筑举行压缩比测试,正在放大约5~10倍时恳求被压缩的线缆铜丝间无可睹清闲,且压缩比统制正在80%~90%为宜。

4)端子温升。温升测试,凡是恳求温升不越过55K(差异的法式对应差异的恳求,也有50K)。国标GB/T37133—2018中的恳求是55K。

6)端子压高压宽的界说。看待前面测试OK后的端子举行端子压高、压宽界说,并正在制程进程中举行CPK管控。

高压毗连器及线束正在出产下线进程中,需对产物本能举行归纳检测,这类归纳检测对产物品格起到十分紧急的把合效用,凡是会蕴涵但不限于以下几项举行测试。

1)耐压测试。苛重是针对产物正在拼装进程中是否存正在因空间或爬到间隔变更导致的耐压不良,或者正在线束拼装进程中线束压接或其他惹起毁伤导致的耐压不良发生的危险,大凡景况下这类测试须要100%的检测。

2)绝缘测试。苛重是针对产物正在拼装进程中是否存正在因空间或爬到间隔变更导致的绝缘不良,或者正在线束拼装进程中线束压接或其他惹起毁伤导致的绝缘不良发生的危险。

4)气密测试。合用于毗连器制品或线kPa的气压,对毗连器的密封性举行检测,测试韶华、揭发值及其他参数可遵照产物特征调节。

归纳模仿测试台(图11)可完成毗连器的苛重电气本能检测(绝缘、耐压、导通等)及气密性测试,检测NG时归纳检测台顺序锁止,并伴跟着报警灯闪光,需专人翻开。测试OK后能自愿天生独一条形码(二维码)的标签并打印,确保悉数下线产物经由检测而且可追溯。

因为高压毗连器的本能直接合连到全部新能源汽车的安闲,是以对产物的恳求,除了要拿到最终产物形态的法式适当性呈报,正在工场安排及出产阶段还会有DV测试验证及PV测试。测试恳求苛重蕴涵以下方面。

1)电气本能。电气本能网罗对电气参数实在认以及电气安闲的保障。如电流轮回、搭铁电阻、绝缘耐压测试等。

2)死板本能。为保障产物的装配便当性、毗连的牢靠性以及维修的便当性,对产物的拉拔力、振动、死板机构等方面做出的恳求。

3)境遇本能。网罗耐盐雾、热老化、温度进攻、湿热轮回等,这些境遇可能完善复现产物正在操纵进程中的苛苛工况,为产物正在操纵进程中的牢靠性供给检修依照。的确测试项目参照表3施行,测试要领及恳求遵照产物的操纵工况会存正在区别。

为有用对高压毗连器举行测试,试验室搭筑了用于温升测试的体例(图12),测试体例网罗直流恒流源、数据采全体例以及统制单位。直流恒流源为被测样品供给所需电流值,数据采全体例收罗被测样件各个点的温度值及境遇温度,统制单位用于调节全部测试体例中的电流值。

图13中可睹,看待线的产物,其端子抗拉力可餍足表1中的最小抗拉强度恳求,且公端与母端的产物相同性正在可控鸿沟内。

由图14理会,4mm2的毗连器可永恒继承30A,且温升连结正在45K鸿沟内。正在前600h内,温升数据正在必然的鸿沟内震撼,正在650~700h,温升值先导上升至最高,慢慢平静正在45K,可餍足基础操纵工况。

有目共睹,正在新能源汽车中,高压毗连器的操纵境遇较为杂乱,湿度、温度都是影响其本能的苛重要素,是以正在举行验证试验时,除上面提到的常温境遇下的验证测试,还须要展开杂乱境遇下的的验证以保障其牢靠性。

高压毗连体例举动新能源汽车中的紧急构成片面,其牢靠性题目会直接影响电动汽车安闲性,将对行业成长形成急急影响。本文筹议了电动汽车用高压毗连器的成长经过,从产物的技巧特征及测试恳求等几方面重心先容。基于其合头技巧恳求,搭筑了归纳模仿测试台架,对指定一款产物举行了测试,依照测试数据举行了理会总结,后续的验证测试需研究更杂乱的境遇,以升高产物牢靠性。

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作者: sheep

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