绝缘体

新能源汽车,高压连接器简介

发布时间:2024/10/6 14:55:21   

目前,国内机动车保有量已经突破三亿大关。由于大量的燃油车带来严峻的环境问题,因此全面禁售燃油车的日程在全世界范围内被提起。近年来,随着国家倡导绿色发展,一些国内造车新势力,诸如蔚来汽车,理想汽车,小鹏汽车等迅猛发展。特别是特斯拉超级工厂在上海投产之后,新能源汽车产业正以日新月异的速度浪涌而来,仅Tesla一家新能源车企,在全球年交付近50万辆,但按照年全国约万左右的汽车销量,新能源汽车市场才刚刚起步,整个行业会慢慢进入高速发展阶段,人们也将越来越接受新能源汽车带来的驾驶便利和出行体验。

在新能源汽车的整个架构平台中,VCU(VehicleControlUnit整车控制器)、MCU(MoterControlUnit电机控制器)和BMS(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM电池管理系统)是最重要的核心技术,对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。在新能源汽车工业领域,高压连接器是极为重要的组件,它作为模块化连接的重要组成部分,已在整车和充电设备中大量使用。

一,连接器概述

电动汽车上所用的高压连接器有公端和母端之分,公端往往以线端的形式存在,母端的出线方式总体有铜排、螺栓和线缆压接三种。在性能上相对传统连接器也有更高的要求,如高压互锁HVIL、IP67/68、IP6K9K防护、阻燃等级V0、电磁防护等。

高压连接器是通过电或光信号以及机械力连接,断开或转换电路和光通道的功能元件。随着新能源汽车的普及,高压连接器的开发和使用正在增加。那么高压连接器在汽车中起到什么作用呢?

用于新能源汽车的高压连接器主要由四个部分组成:触点,绝缘子,外壳和配件。其中,触点是连接器的核心部件,整个车辆的所有线路和系统都通过插入式触点连接到行驶过程中所需的光电信号。绝缘子主要起绝缘作用。外壳主要起到固定和保护作用;附件是为了根据用户要求完成对电缆和连接到连接器的其他零件的保护,并满足工作环境的其他要求。接触件的接触可靠性取决于许多因素,例如接触件的接触形式,表面质量,原材料性能和工作环境。

高压连接器的基本性能主要分为三个部分:电气性能,机械性能和耐环境性。电气性能主要包括接触电阻,绝缘耐压和绝缘电阻。其中,接触电阻由引脚和插座保证。主要有两个要求:1.插针和插座的接触电阻必须小于规定的接触电阻;2.插入插针和插座后,请确保接触的连续性,并且不要瞬时或长期断开接触。仅通过完成这两点,就可以确保在连接到电连接器的组件之间可靠地传输光和电信号。高压连接器内部的绝缘体可确保耐压和绝缘电阻,在工作环境中需要较高的绝缘和耐击穿电压。

在现有材料中,用于高压连接器触点的常用材料是:锡青铜,铍青铜,黄铜,铅黄铜,红铜和其他铜合金。铜具有高的导电性和导热性,耐腐蚀性以及良好的可操作性。

而在高压电连接方面,瑞莱科耐特-RE(上海嘉定),已成长为长三角小有名气的高压连接器新锐公司。

新近开发的“R系列/K系列”高压连接器,在设计上领先,采用创新结构专利设计,可实现拆分安装,可有效减少应力,实现连接器抗疲劳、耐插拔,长期无“伤”(无探伤到的裂纹)。

R系列/K系列高压连接器

性能卓越的R系列/K系列高压连接器

国际主流厂商在高压连接器上的技术和品牌效应上还是存在领先的。不过单看技术,在高压大电流性能上国内企业并没有落后太多,耐高温等有些指标甚至还有所超越。从整个行业来看,国内厂商欠缺的地方还是在整个连接器的材料、工艺上的积累,以及品牌效应上的积累。高压连接器的市场潜力很大,国产厂商的替代空间也不小。期待瑞莱科耐特-RE等新锐公司可以崭露。

二,名词解释

对于在新能源汽车及其相关行业工作的人员,实际工作中,会遇到各种与连接器应用相关的名词,对大部分同事,特别是一些非专业开发人员,对这些名词可能一知半解。本部分对相关资料进行系统整合,供大家参考。

1,EV(ElectricVehicle)电动汽车

电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统燃油汽车较小,其前景被广泛看好。

电动汽车根据电力构成分为:

1)纯电动汽车(BEV)

2)混合动力汽车(HEV)

混合动力汽车根据动力系统结构形式又分为以下三类:串联式混合动力汽车(SHEV),并联式混合动力汽车(PHEV),混联式混合动力汽车(CHEV).

3)燃料电池汽车(FCEV)

2,PDU(PowerDistributionUnit)高压配电单元(电源分配插座)

功能是负责新能源车高压系统中的电源分配与管理,为整车提供充放电控制、高压部件上电控制、电路过载短路保护、高压采样、低压控制等功能,保护和监控高压系统的运行。PDU也能够集成BMS主控、充电模块、DC模块、PTC控制模块等功能,与传统PDU相比多了整车功能模块,功能上更加集成化,结构上更复杂,具有水冷或是风冷等散热结构。PDU配置灵活,可以根据客户要求进行定制开发,能够满足不同客户不同车型需求,比如三合一,四合一,五合一等。

3,BDU(BatteryDisconnectUnit)电池包断路单元(高压配电盒)专为电池包内部设计,也是配电盒的一种。目前BDU都是根据车厂需求定制,因此收集客户需求及客户整车电气性能很重要。根据BDU在电池包的位置,可以分为电池箱内安装式和箱外安装式(也称为batteryjunctionbox)。

箱内安装式的外壳一般为塑料材质,没有IP等级要求;箱外安装式一般为铝合金壳体,满足IP67等级要求。从电气组成上看,PDU产品主要元器件是MSD(选配),BMS(选配),继电器,熔断器,预充电阻,电流采集元件,铜排,连接器与线束总成等。BDU产品主要元器件是继电器,熔断器,BMU(选配),电流采集元件,铜排,连接器与线束总成等。

4,MCU(MoterControlUnit电机控制器)

5,VCU(VehicleControlUnit整车控制器)

6,BMS(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM电池管理系统)俗称电池包

7,MSD(ManualServiceDevice)手动维修开关

为保护在高压环境下维修电动汽车的技术人员安全,电池包通常安装有手动维修开关MSD,以断开高压回路,使维修等工作处于一种较为安全的状态;或在突发短路时,可以快速分离高压电路的连接。MSD虽然只是Pack的一个小部件,由于这个部件涉及到产品的安全,它的设计和选型格外重要,不容忽视。MSD工作的基本原理是将MSD安装在主回路中,内置高压保险丝,并设计有高压互锁功能。在外部发生短路时,保险丝熔断切断高压回路;需要手动断开高压时,高压互锁会先断开,然后再断开高压回路。因此,一般来说,保险丝、高压互锁HVIL接口是MSD必备的,其中有些具有二次解锁功能,此外还包括密封件、手动断开拉手、高压警示标识,以及壳体与固定结构等。

8,GCU电机控制器

9,增程器Range-Extender

高效增程器作为新能源车辆的核心动力部分,主要由:发动机、发动机控制器(EECU)、ISG电机、发电机控制器(GCU)、增程器控制器(RECU)五部分构成。

增程器也可视其为从混合动力驱动向纯电动驱动的一种可靠的过渡产品。在常见的混合动力系统中,都是以发电机为主,电动机为辅。而增程式电动车,是以电动机为主,发动机为辅。发动机的唯一作用是发电。

10,DC-DC电能(直流-直流)变换器

DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁、列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制具有加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约20%~30%的电能。直流斩波器不仅能起到调压的作用(开关电源),同时还能起到有效抑制电网侧谐波电流噪声的作用。

11,PTC(PositiveTemperatureCoefficient)正温度系数传统燃油汽车的暖风空调的热源来自于发动机散发的热量,但新能源电动车没有了可以散发大量热量的发动机,只能找外援。而这外援就是PTC和热泵。新能源汽车空调PTC制热与热泵制热的区别在于:其中PTC制热=制造热,热泵制热=搬运热。PTC是PositiveTemperatureCoefficient(正温度系数)的缩写,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。既通过给热敏电阻通电,使得电阻发热来提高温度。PTC在极致情况下,也只能实现%的能量转换。12,ADAS(AdvancedDrivingAssistantSystem)即高级驾驶辅助系统高级驾驶辅助系统是利用安装于车上的各式各样的传感器,在第一时间收集车内外的环境数据,进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理,从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险,以引起注意和提高安全性的主动安全技术。ADAS采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等,可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量,通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。早期的ADAS技术主要以被动式报警为主,当车辆检测到潜在危险时,会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况。对于最新的ADAS技术来说,主动式干预也很常见。

13,V2X全称Vihicletoeverything

即车与任何事物的联系,主要包括V2V车与车(vehicle),V2I车与基础设施(vechiletoinfrainstructure),V2P车与人(vehicletopeople),V2N车与云(vehicletonetwork)。详细一点就是车辆通过传感器,网络通讯技术与其它周边车、人、物进行通讯交流,并根据收集的信息进行分析、决策的一项技术。

14,CAN:(ControllerAreaNetwork)控制器局域网

CAN总线将多个控制单元原本独立的处理过程通过双绞线、光缆等相互联系起来,从而实现在两条CAN总线上多个控制单元间的信息共享。常用的CAN总线协议标准SAE-J中,标准给OSI(开放系统互联参考模型)定义成七层:物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层。其中物理层和数据链路层是最基础的两层,在标准ISO中进行定义,并且不可变更。而SAE-J定义了应用层的相关会话规则,所谓通讯协议。因此我国的CAN通信协议的制定主要包括物理层和应用层协议两个方面,其中最主要的工作还是集中在应用层上。

我们注意到,除新能源车、充电桩之外无人驾驶、智慧停车等延伸行业也步入快速发展期。上述行业都有一个共同点——使用CAN总线,因此,CAN总线的应用问题始终贯穿在新能源行业的发展中。

15,GVDP(GlobalVehicleDevelopmentProcess)全球整车开发流程

其他常用英文缩写

ETEngineeringTrial工程试制

PTProductionTrial生产试制

CVConceptVerification概念验证

DVDesignVerification设计验证

PVRroductVerification产品验证

三,总结

本文列举了与新能源汽车相关的常用专业术语,这些也是使用高压连接器较多的部位,后续会根据需要对本文进行适当增加,以便查阅。

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1,长城汽车

2,新能源Leandermp

3,MCU中文技术社区

4,苏州智绿

5,洁程科技

6,汽车维修技术网



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