À l'heure actuelle, l'industrie automobile à énergie nouvelle est au stade de l'exploration et une petite quantité de production d'essai, et il n'y a pas d'échelle industrielle au niveau national ou même international, de sorte que les pièces connexes sont également au stade de la production d'essai. Cependant, par rapport au niveau technique global des faisceaux de câbles automobiles en Chine, qui repose principalement sur l'assemblage de faisceaux de câbles, la base technique des faisceaux de câbles automobiles étrangers est solide et il existe des solutions pour les faisceaux de câbles haute tension. Par exemple, Amphenol, le premier leader de l'industrie à entrer dans le domaine des connecteurs de charge pour véhicules électriques et hybrides, a développé des faisceaux de câbles haute tension pour véhicules électriques avec une structure simple, d'excellentes performances et une grande acceptation des utilisateurs. Un travail fiable sous haute température, vibration, espace limité et autres environnements difficiles a été largement adopté par divers constructeurs automobiles nationaux et étrangers; TYCO, Delphi (Delphi), LS et d'autres sociétés étrangères ont suivi de près et ont lancé leurs propres solutions de harnais de câblage haute tension et produits connexes.
Saisie du texte, afin de combler les lacunes de la recherche dans le domaine des faisceaux de câbles haute tension pour voitures particulières électriques dans mon pays, et se débarrasser de la situation actuelle d'achat direct de produits étrangers pour les faisceaux de câbles haute tension requis pour les voitures particulières électriques en Chine, un câble haute tension haute tension et haute tension pour les voitures particulières électriques a été développé. Recherche et développement indépendants du faisceau. Conformément aux exigences relatives à l'utilisation de faisceaux de câbles à haute tension dans le système électrique à haute tension des véhicules électriques de tourisme, le faisceau de câbles à haute tension conçu pour les véhicules de tourisme électriques doit répondre aux exigences suivantes: a. Exigences d'utilisabilité à haute tension et à courant élevé. b. Exigences de sécurité et de fiabilité telles que les interférences anti-électromagnétiques, étanches, anti-vibrations, résistance à l'usure, contact ignifuge et fiable.
1. Conception du câble haute tension
Les voitures traditionnelles sont propulsées par des moteurs à essence. Le rôle des câbles de voiture traditionnels est de transmettre des signaux de commande, et le courant et la tension sont très faibles. Par conséquent, le diamètre du câble est petit et la structure est simple en raison du conducteur et de l'isolation. Cependant, conformément aux exigences relatives à l'utilisation de câbles haute tension pour les voitures particulières électriques, les câbles haute tension pour voitures particulières électriques jouent principalement le rôle de transmission d'énergie et doivent transmettre l'énergie de la batterie à chaque sous-système. Par conséquent, le faisceau de câbles haute tension conçu pour les voitures particulières électriques doit répondre à la transmission de courant haute tension. Les câbles haute tension des voitures de tourisme électriques supportent une haute tension (tension nominale jusqu'à 600 V), un courant élevé (courant nominal jusqu'à 600 A) et un fort rayonnement électromagnétique, de sorte que le diamètre du câble est considérablement augmenté. En même temps, afin d'éviter le rayonnement électromagnétique sur l'électronique environnante. L'équipement produit de fortes interférences électromagnétiques, qui affectent le fonctionnement normal d'autres équipements électroniques. Le câble est également conçu avec une structure de blindage anti-interférences électromagnétiques, c'est-à-dire qu'une structure coaxiale est adoptée, et le conducteur interne et le conducteur externe (blindage) fonctionnent ensemble, et le champ magnétique dans le câble est distribué en cercles concentriques. Le champ électrique pointe du conducteur intérieur vers le conducteur extérieur, de sorte que le champ électromagnétique autour du câble est nul, c'est-à-dire que le rayonnement électromagnétique est blindé, assurant ainsi le fonctionnement normal du véhicule électrique.
Les matériaux isolants des premiers câbles automobiles étaient principalement du PVC (polychlorure de vinyle), mais le PVC contenait du plomb, ce qui était nocif pour l'homme. Ces dernières années, il a été progressivement utilisé par le LSZH (matériau sans halogène à faible dégagement de fumée), le TPE (élastomère thermoplastique) et le polyéthylène XLPE), le caoutchouc de silicone et d'autres matériaux. Étant donné que les câbles haute tension pour voitures particulières électriques satisfont aux exigences d'interférence haute tension, haute intensité et anti-électromagnétique, ils doivent également répondre aux exigences de résistance à l'usure et d'ignifugation. Par conséquent, les propriétés de ces matériaux sont comparées:
une. Le LSZH peut être divisé en deux catégories: PO (polyoléfine) et EPR (caoutchouc éthylène-propylène), dont les matériaux de câbles PO sont le principal. La formulation du matériau de câble ignifuge de type PO LSZH contient une grande quantité de retardateur de flamme inorganique AI (OH) 3, Mg (OH) 2, de sorte que le matériau du câble a un bon ignifuge, une faible fumée, sans halogène, une faible toxicité, etc. Caractéristiques, mais il le différencie également des autres matériaux non ignifuges et des matériaux ignifuges halogènes en termes de propriétés physiques et mécaniques, de propriétés électriques et de performances du processus d'extrusion.
b. Le TPE est un matériau polymère aux caractéristiques à la fois en caoutchouc et thermoplastique. Il montre une élasticité élevée du caoutchouc à température ambiante et peut être plastifié et moulé à des températures élevées, mais le matériau n'est pas résistant à l'usure et ne peut pas répondre aux exigences des câbles haute tension pour les voitures électriques. Exigences relatives à l'utilisation de poutres.
c. XLPE est fait de matériau PE (polyéthylène) ordinaire avec une résistance à la température de 75 ℃ après la réticulation par irradiation, son grade de résistance à la température peut atteindre 150 ℃, et possède d'excellentes propriétés physiques et mécaniques, une résistance aux surcharges et une longue durée de vie et d'autres caractéristiques, mais pas ignifuge.
ré. Le caoutchouc de silicone a une tension de claquage élevée, donc il a une résistance à l'arc, une résistance aux traces de fuite et une résistance à l'ozone. Il a également une bonne résistance à haute et basse température, une résistance à haute température jusqu'à 200 ℃, de bonnes performances d'isolation et une température et une humidité élevées. Performance stable et ignifuge dans les conditions. Après avoir comparé les propriétés des matériaux ci-dessus, le caoutchouc de silicone est devenu le premier choix pour les matériaux d'isolation de câbles haute tension pour les voitures particulières électriques en raison de ses bonnes propriétés physiques et mécaniques, de sa longue durée de vie et de son prix bas. La structure du câble haute tension conçu pour les véhicules de tourisme électriques est illustrée à la figure 1.
Figure 1. Structure des câbles haute tension pour voitures particulières électriques
2. Conception du connecteur haute tension
2.1 Conception de contacts à courant élevé
Généralement, les connecteurs (principalement leurs contacts) ont des limites de température de fonctionnement. Une fois que la température de fonctionnement dépasse la limite spécifiée, le connecteur devient moins sûr en raison de la chaleur, voire échoue. Il y a deux raisons principales à l'augmentation de la température du connecteur:
une. La voiture elle-même. La partie la plus chaude d'une voiture se situe autour du moteur, par exemple, la température autour d'un moteur de voiture traditionnelle peut atteindre 125 ° C ou plus.
b. Le connecteur lui-même. Le connecteur générera de la chaleur pendant l'utilisation et les contacts insérés dans le connecteur ont une résistance de contact. Plus la résistance de contact est élevée, plus la perte de puissance est importante, plus la température du contact est élevée et plus la fiabilité est faible. À cet égard, une attention particulière doit être accordée lors de la conception de connecteurs haute tension et courant fort pour les véhicules électriques de tourisme. Afin d'éviter une température d'utilisation trop élevée pour endommager le matériau isolant dans le connecteur, réduire ses performances d'isolation, voire brûler, et faire diminuer l'élasticité du contact après chauffage, ou la formation d'un film isolant dans la zone de contact , ce qui réduit la fiabilité du contact et augmente la grande résistance de contact, ce qui intensifie l'augmentation de la température de fonctionnement, et un tel cercle vicieux conduit finalement à une défaillance de la connexion et du contact. Il est nécessaire de concevoir de manière rationnelle les gros contacts de courant dans les connecteurs haute tension et gros courant des véhicules électriques de tourisme.
Lors de la conception de contacts à courant fort, le choix du formulaire de contact déterminera directement la qualité et le coût du connecteur. En règle générale, les formes de contact des contacts comprennent principalement le type à lame, le type à ressort à lame et le type à ressort à fil, comme le montre la figure 2.
Figure 2. La structure des trois types de contacts
La douille du contact de puce est un barillet cylindrique fendu et fermé, et la douille est traitée par un fil de bronze au béryllium (tige). La matière première est plus chère, et le processus de fermeture ultérieur est difficile à contrôler, et la cohérence de la qualité du produit est difficile à garantir, et le coût est élevé.
Le cric du contact de ressort à lame est un trou de ressort de couronne, et 1 à 2 bobines de ressort à lame sont placées dans le cric. Chaque bobine de ressort à lame est composée de plusieurs lames de ressort, et toutes les lames de ressort sont cintrées vers l'intérieur pour former une bobine de ressort élastique; lorsque la douille et la broche correspondent, chaque lame de ressort est en contact avec la broche et produit une force de pression pour assurer un contact stable en de multiples points; la douille de ressort à lames est composée de pièces de voiture en laiton et de pièces d'estampage de ressort de couronne, bonne consistance du produit et faible coût. La structure de vérin RADSOK brevetée d'Amphenol (comme le montre la figure 3) utilise la technologie de ressort de couronne hyperbolique pour augmenter la surface de contact de 65%, et sa surface est une couche plaquée argent à haute résistance à l'usure.
Figure 3. Structure de la prise RADSOK de l'Amphenol GG
La prise du contact de type ressort fil est un trou fil ressort. La structure du vérin est similaire à celle du vérin à ressort à lames, sauf que le vérin à ressort en fil est composé de fil à ressort. Bien que le vérin à ressort en fil ait d'excellentes performances, le processus est compliqué, le coût est également plus élevé.
Après avoir comparé les types de contact mentionnés ci-dessus, le connecteur haute tension et courant élevé de la voiture de tourisme électrique adopte le contact à ressort à lames à courant élevé. Dans le même temps, afin d'améliorer la fiabilité des contacts et la capacité de transport de courant, et pour répondre aux autres exigences d'index des contacts à courant élevé, le contact à ressort à lames à courant élevé utilise un vérin à ressort à lames à deux étages avec doubles lamelles. Enfin, grâce au calcul de la résistance de contact du contact à courant élevé, à la conception de la structure et à la modification de la conception de l'échantillon, le contact à courant élevé a été conçu avec succès.
2.2 Conception de performance de résistance à haute pression
Afin de répondre aux exigences de conception des connecteurs haute tension pour véhicules de tourisme électriques, il est nécessaire de s'assurer que chaque partie du connecteur haute tension a une rigidité diélectrique suffisante grâce à la conception structurelle et au choix des matériaux pour assurer sa résistance haute tension. La conception de la résistance haute tension des connecteurs haute tension pour les véhicules électriques de tourisme comprend principalement la ligne de fuite, l'entrefer d'interface et les matériaux isolants.
La ligne de fuite signifie que lorsque la tension de fonctionnement est trop élevée, la surtension instantanée provoquera la libération par le courant d'un arc le long de l'espace entre l'isolation, ce qui endommagera l'appareil et même l'opérateur. Cet espace d'isolation est la ligne de fuite. La tension de fonctionnement continue de l'arc détermine la distance électrique de fluage. Dans la conception de la structure du connecteur haute tension, la ligne de fuite doit être augmentée autant que possible. Étant donné que la tension de tenue diélectrique du connecteur est supérieure à 400V, après un calcul et une vérification minutieux, la ligne de fuite du connecteur est conçue pour être supérieure à 24 mm, ce qui peut pleinement répondre aux exigences d'utilisation élevées du connecteur 600V.
Afin d'améliorer la résistance à haute pression du connecteur, lorsque le connecteur est inséré, la partie d'interface doit être adaptée sans entrefer. L'interface du connecteur comprend principalement l'interface d'accouplement du connecteur enfichable et du connecteur femelle, le contact du connecteur et la partie de connexion du fil. Ces pièces doivent être remplies de fluide sans air pour garantir de manière fiable que le connecteur n'est pas en panne. Afin d'éviter l'existence d'entrefers d'interface, les mesures suivantes ont été prises lors de la conception des connecteurs haute tension:
une. Un matériau isolant souple est utilisé à l'interface d'accouplement pour garantir que l'entrefer est rempli lors de l'accouplement en place.
b. L'isolation à l'extérieur de la pièce de contact de prise est moulée pour remplir l'espace à l'extérieur de la pièce de contact.
c. La surface de contact de la fiche et de la prise adopte une structure conique.
ré. Une partie de l'isolation du câble se prolonge dans le boîtier du connecteur une fois le contact connecté au câble.
Afin d'améliorer la résistance haute tension du connecteur, le connecteur haute tension pour véhicules électriques de tourisme utilise du PPA avec de bonnes performances d'isolation, une tension de claquage élevée, une résistance d'isolation élevée, une bonne stabilité à haute température et haute pression, résistance à l'arc, fuite résistance et faible absorption d'humidité. Plastique (polyphtalamide).
2.3 Conception générale de la structure
La structure du connecteur haute tension final conçu pour les véhicules électriques de tourisme est représentée sur la figure 4. La structure du connecteur haute tension est un conducteur interne, une couche isolante, une couche de blindage et une coque de l'intérieur vers l'extérieur. .
Figure 4. Structure du connecteur haute tension d'une voiture particulière électrique
3. La conception globale du faisceau de câbles haute tension
3.1 Conception des performances du blindage
Afin de rendre le faisceau de câbles haute tension conçu non seulement pour répondre aux exigences de connexion électrique de base et fiables, mais aussi pour avoir d'excellentes performances de blindage électromagnétique, la conception des performances de blindage du faisceau de câbles haute tension est développée. La conception des performances de blindage du faisceau de câbles haute tension comprend principalement la conception des performances de blindage du câble haute tension lui-même, la conception des performances de blindage du câble haute tension et du connecteur haute tension, la conception des performances de blindage du câble haute tension. connecteur de tension lui-même, et la conception des performances de blindage de l'interface d'accouplement du connecteur haute tension. Afin d'améliorer les performances de blindage du câble haute tension lui-même, le câble haute tension adopte une structure de blindage. Si le câble est une combinaison d'une ligne de signal et d'une ligne électrique, vous devriez y prêter plus d'attention. Afin d'améliorer les performances de blindage du câble haute tension et du connecteur haute tension, il est nécessaire d'assurer la fiabilité du contact entre les deux, notamment pour s'assurer que la connexion ne sera pas lâche sous la condition d'un mouvement fort . Après la connexion, la tresse de câble est en contact avec la couche de blindage, et une tresse métallique de blindage séparée est ajoutée au joint entre la tresse de câble et le connecteur pour améliorer l'effet de blindage. Afin d'améliorer les performances de blindage du connecteur haute tension lui-même, le connecteur adopte une conception de coque métallique. Afin d'améliorer les performances de blindage au niveau de l'interface d'accouplement du connecteur, une structure à ressort de blindage est adoptée dans la conception pour assurer un contact fiable entre la fiche et la coque de prise; le conducteur interne de la tête de connecteur est plus bas que l'interface de coque pour empêcher le conducteur interne d'entrer en contact avec les doigts ou un autre métal joue un certain rôle protecteur et augmente la sécurité; après l'accouplement, la couche de blindage du connecteur femelle et du connecteur enfichable est en contact fiable, de sorte que la surface d'accouplement est protégée de l'extérieur.
3.2 Protection mécanique et conception étanche à la poussière et à l'eau
En raison du grand diamètre des câbles haute tension pour les voitures particulières électriques, un acheminement spécial est nécessaire, c'est-à-dire que les faisceaux de câbles haute tension pour les voitures particulières électriques sont disposés à l'extérieur de la voiture. Par conséquent, les faisceaux de câbles haute tension des voitures particulières électriques doivent être mécaniquement protégés et conçus pour résister à la poussière et à l'eau. Afin d'améliorer la protection mécanique et les performances anti-poussière et étanche du faisceau de câbles haute tension, des mesures de protection telles que des bagues d'étanchéité sont adoptées entre les connecteurs enfichés et la position des câbles de connexion du connecteur pour empêcher la vapeur d'eau et la poussière de pénétrer, ainsi assurer l'environnement d'étanchéité des connecteurs. Évitez le risque de court-circuit entre les contacts, empêchez l'humidité de pénétrer et évitez les problèmes de sécurité tels que les étincelles.
3.3 Conception de la durée de vie
Les voitures particulières électriques circulant sur l'autoroute produiront des vibrations élevées en raison de facteurs tels que la surface de la route inégale et la vitesse, ce qui entraînera des frottements et une usure entre le faisceau de câbles haute tension et les pièces de contact et autres le faisceau de câbles haute tension lui-même. Afin d'améliorer la durée de vie et la qualité du faisceau de câbles haute tension, la connexion entre le câble haute tension et le connecteur haute tension doit être renforcée, la connexion entre le connecteur haute tension doit être verrouillée et le câblage système doit être optimisé. Le matériau du faisceau de câbles haute tension doit être choisi parmi des matériaux et des fils résistants à l'usure. Utilisez un fil toronné en cuivre anti-fatigue. De plus, le lien de connexion entre les connecteurs haute tension est le point faible du faisceau de câbles haute tension lui-même. Afin d'améliorer la durée de vie du faisceau de câbles haute tension et de répondre aux exigences du système électrique haute tension, le nombre d'insertions et de retraits du connecteur haute tension et la qualité de la connexion doivent être garantis.
3.4 Conception générale de la structure
La structure du faisceau de câbles haute tension conçu pour les véhicules de tourisme électriques est illustrée à la figure 5.
Figure 5. Structure du faisceau de câbles haute tension pour voitures particulières électriques
4. Test de performance du faisceau de câbles haute tension
Afin de vérifier si la rationalité structurelle, la zone de contact, la résistance de contact, la résistance aux vibrations, etc. du faisceau de câbles haute tension conçu avec la technologie de contact haute tension et haute intensité répondent aux exigences de fiabilité élevée, de longue durée de vie et de haute les performances actuelles, les échantillons de faisceaux de câbles haute tension pour les véhicules de tourisme électriques Une fois le développement terminé, des tests de performance pertinents sont effectués conformément aux exigences de conception correspondantes, et les résultats des tests sont indiqués dans le tableau 1. On peut voir que le les diverses performances du faisceau de câbles haute tension du véhicule électrique de tourisme répondent aux exigences standard, et la conception de la structure de contact, de la structure du connecteur et de l'ensemble du faisceau de câbles haute tension est raisonnable.
| Tableau 1 Principaux résultats des tests de performance des faisceaux de câbles haute tension pour voitures particulières électriques | ||
| Articles de test | Exigences de conception | Résultats de test |
| Résistance d'isolement / MΩ | ≥2000 | 5000 |
| Tension de tenue diélectrique / V | ≥4000 | 4000 |
| Test actuel | ≥210 | 210 |
| Résistance de contact | ≦1 | 0.65 |
| Brouillard salin | 48h | Passer |
| Câble de qualité ignifuge | Résistance aux oléfines UL94-V0 | Passer |
| Niveau de protection | Résistance à l'humidité et à la poussière IP67 | Passer |
| Vie mécanique | 500 | 500 |
| Test de vibration | 15g | Passer |
| Test d'impact | 30g | Passer |
| Remarque: g est l'accélération de la gravité | ||
(Source:" Inverter World")
