현재 신 에너지 자동차 산업은 탐사 단계에 있으며 시제품 생산량이 적고 국내 외적으로는 산업 규모가 없어 관련 부품도 시제품 단계에있다. 그러나 주로 와이어 링 하니스 어셈블리를 기반으로하는 중국의 자동차 와이어 링 하니스의 전체 기술 수준에 비해 외국 자동차 와이어 링 하네스의 기술 기반은 견고하며 고전압 와이어 링 하니스를위한 솔루션이 있습니다. 예를 들어, 전기 및 하이브리드 차량용 충전 커넥터 분야에 진출한 최초의 업계 리더 인 Amphenol은 단순한 구조, 우수한 성능 및 높은 사용자 수용도를 갖춘 전기 자동차 용 고전압 배선 하니스를 개발했습니다. 고온, 진동, 제한된 공간 및 기타 열악한 환경에서 신뢰할 수있는 작업은 다양한 국내외 자동차 제조업체에서 널리 채택되었습니다. TYCO, Delphi (Delphi), LS 및 기타 외국 기업들이 긴밀히 따라 가며 자체 고전압 배선 장치 솔루션 및 관련 제품을 출시했습니다.
우리나라 전기 승용차 용 고압 배선 장치 분야의 연구 격차를 보완하고, 고압 배선 장치 용 외국 제품 직접 구매 현황을 없애기 위해 텍스트 입력 중국 전기 승용차에 필요한 전기 승용차 용 고전압, 고전류 고전압 케이블이 개발되었습니다. 빔의 독립적 인 연구 및 개발. 전기 승용차의 고전압 전기 시스템에 고전압 배선 장치를 사용하기위한 요구 사항에 따라 전기 승용차 용으로 설계된 고전압 배선 장치는 다음 요구 사항을 충족해야합니다. 고전압 및 고전류 사용성 요구 사항. 비. 전자기 간섭 방지, 방수, 진동 방지, 내마모성, 난연성 및 안정적인 접촉과 같은 안전 및 신뢰성 요구 사항.
1. 고전압 케이블 설계
전통적인 자동차는 가솔린 엔진으로 구동됩니다. 전통적인 자동차 케이블의 역할은 제어 신호를 전송하는 것이며 전류와 전압은 매우 작습니다. 따라서 케이블 직경이 작고 도체와 절연으로 인해 구조가 간단합니다. 그러나 전기 승용차 용 고전압 케이블 사용 요건에 따라 전기 승용차 용 고전압 케이블은 주로 에너지를 전달하는 역할을하며 배터리의 에너지를 각 서브 시스템에 전달해야합니다. 따라서 전기 승용차 용으로 설계된 고전압 배선 장치는 고전압 전류 전송을 충족해야합니다. 전기 승용차의 고전압 케이블은 고전압 (정격 전압 최대 600V), 고전류 (정격 전류 최대 600A), 강한 전자기 복사를 견디기 때문에 케이블 직경이 크게 늘어납니다. 동시에 주변 전자 장치의 전자기 방사를 방지하기 위해이 장비는 다른 전자 장비의 정상적인 작동에 영향을 미치는 강력한 전자파 간섭을 생성합니다. 케이블은 또한 전자기 간섭 방지 차폐 구조로 설계되었습니다. 즉, 동축 구조를 채택하고 내부 도체와 외부 도체 (차폐)가 함께 작동하고 케이블의 자기장이 동심원으로 분포되어 있습니다. 전기장은 내부 도체에서 외부 도체를 가리 키므로 케이블 주변의 전자기장이 0이됩니다. 즉, 전자기 복사가 차폐되어 전기 자동차의 정상적인 작동을 보장합니다.
초기 자동차 케이블의 절연재는 주로 PVC (폴리 염화 비닐) 이었지만 PVC에는 납이 함유되어 인체에 해 롭습니다. 최근에는 LSZH (저연 무 할로겐 소재), TPE (열가소성 엘라스토머), XLPE 폴리에틸렌), 실리콘 고무 및 기타 소재에 점차적으로 사용되고 있습니다. 전기 승용차 용 고전압 케이블은 고전압, 고전류 및 반 전자기 간섭 요구 사항을 충족하므로 내마모성 및 난연성 요구 사항도 충족해야합니다. 따라서 이러한 재료의 특성이 비교됩니다.
ㅏ. LSZH는 PO (폴리올레핀)와 EPR (에틸렌 프로필렌 고무)의 두 가지 범주로 나눌 수 있으며, 그중 PO 케이블 소재가 주류입니다. PO 유형 LSZH 난연 케이블 재료의 공식은 다량의 AI (OH) 3, Mg (OH) 2 무기 난연제를 포함하여 케이블 재료가 좋은 난연성, 낮은 연기, 할로겐 프리, 낮은 독성 등을 갖습니다. . 특성, 그러나 물리적 및 기계적 특성, 전기적 특성 및 압출 공정 성능 측면에서 다른 비 난연 재료 및 할로겐 함유 난연 재료와 차별화됩니다.
비. TPE는 고무 및 열가소성 특성을 모두 가진 폴리머 소재입니다. 상온에서 고무의 높은 탄성을 나타내며 고온에서 가소 화 및 성형이 가능하지만 소재는 내마모성이없고 전기 승용차 용 고압 케이블의 요구 사항을 충족 할 수 없습니다. 빔 사용에 대한 요구 사항.
씨. XLPE는 조사 가교 후 75 ℃의 내열 등급의 일반 PE (폴리에틸렌) 재료로 만들어지며 내열 등급은 150 ℃에 도달 할 수 있으며 우수한 물리적 및 기계적 특성, 과부하 저항 및 긴 수명 및 기타 특성을 가지고 있습니다. 하지만 난연성은 아닙니다.
디. 실리콘 고무는 항복 전압이 높기 때문에 아크 저항, 누설 추적 저항 및 오존 저항이 있습니다. 또한 고온 및 저온 저항성이 우수하고 최대 200 ℃의 고온 저항성, 우수한 절연 성능 및 고온 및 습도를 가지고 있습니다. 조건 하에서 안정된 성능과 난연성. 위 소재의 특성을 비교 한 결과, 실리콘 고무는 우수한 물리적, 기계적 특성, 긴 서비스 수명 및 저렴한 가격으로 인해 전기 승용차 용 고전압 케이블 절연 소재로 첫 번째 선택이되었습니다. 최종적으로 설계된 전기 승용차 용 고전압 케이블의 구조는 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1. 전기 승용차 용 고압 케이블의 구조
2. 고전압 커넥터 설계
2.1 고전류 접점 설계
일반적으로 커넥터 (주로 커넥터의 접점)에는 작동 온도 제한이 있습니다. 작동 온도가 지정된 한도를 초과하면 커넥터가 열로 인해 안전성이 떨어지거나 고장날 수 있습니다. 커넥터 온도 상승에는 두 가지 주요 이유가 있습니다.
ㅏ. 차 자체. 자동차에서 가장 뜨거운 부분은 엔진 주변입니다. 예를 들어 기존 자동차 엔진 주변의 온도는 125 ° C 이상에 도달 할 수 있습니다.
비. 커넥터 자체. 커넥터는 사용 중에 열을 발생하며 커넥터에 삽입 된 접점에는 접촉 저항이 있습니다. 접촉 저항이 클수록 전력 손실이 커지고 접점 온도가 높아지고 신뢰성이 낮아집니다. 이와 관련하여 전기 승용차 용 고전압 및 고전류 커넥터를 설계 할 때 특별한주의가 필요합니다. 과도하게 높은 사용 온도를 피하여 커넥터의 절연 재료를 손상 시키거나, 절연 성능을 저하 시키거나, 심지어 타 버리고 가열 후 접점의 탄성이 감소하거나 접점 영역에 절연막이 형성되는 것을 방지하기 위해 , 이는 접촉 신뢰성을 감소시키고 접촉 저항을 증가시켜 작동 온도의 상승을 심화시키고 이러한 악순환은 결국 연결 및 접촉의 실패로 이어집니다. 전기 승용차의 고전압 및 대전류 커넥터에서 대전류 접점을 합리적으로 설계 할 필요가 있습니다.
고전류 접점을 설계 할 때 접점 형태를 선택하면 커넥터의 품질과 비용이 직접 결정됩니다. 일반적으로 접점의 접점 형태는 그림 2와 같이 주로 리프 형, 판 스프링 형 및 와이어 스프링 형을 포함합니다.
그림 2. 세 가지 유형의 접점 구조
칩 접점의 소켓은 슬롯이 있고 닫힌 원통형 배럴이며 소켓은 베릴륨 청동 와이어 (로드)로 처리됩니다. 원료가 더 비싸고 후속 폐쇄 프로세스를 제어하기 어렵고 제품 품질 일관성을 보장하기 어렵고 비용이 높습니다.
판 스프링 접점의 잭은 크라운 스프링 구멍이며 1 ~ 2 개의 판 스프링 코일이 잭에 배치됩니다. 각 판 스프링 코일은 여러 개의 스프링 잎으로 구성되며 모든 스프링 잎은 안쪽으로 아치형으로되어 탄성 스프링 코일을 형성합니다. 소켓과 핀이 일치하면 각 스프링 리프가 핀과 접촉하고 여러 지점에서 안정적인 접촉을 보장하기 위해 누르는 힘을 생성합니다. 판 스프링 소켓은 황동 자동차 부품과 크라운 스프링 스탬핑 부품, 좋은 제품 일관성 및 저렴한 비용으로 구성됩니다. Amphenol의 특허받은 RADSOK 잭 구조 (그림 3 참조)는 쌍곡선 크라운 스프링 기술을 사용하여 접촉 면적을 65 %까지 늘리고 표면은 내마모성이 높은 은도금 층입니다.
그림 3. Amphenol&# 39의 RADSOK 잭 구조
와이어 스프링 유형 접점의 잭은 와이어 스프링 구멍입니다. 잭의 구조는 와이어 스프링 잭이 스프링 와이어로 구성된다는 점을 제외하고는 판 스프링 잭의 구조와 유사합니다. 와이어 스프링 잭은 성능이 우수하지만 공정이 복잡하고 비용도 높습니다.
위에서 언급 한 접점 유형을 비교 한 후 전기 승용차의 고전압 및 고전류 커넥터는 고전류 판 스프링 접점을 채택합니다. 동시에 접점 신뢰성 및 전류 전달 용량을 개선하고 고전류 접점의 다른 인덱스 요구 사항을 충족하기 위해 고전류 리프 스프링 접점은 이중 리드가있는 2 단계 리프 스프링 잭을 사용합니다. 마지막으로 고전류 접점의 접촉 저항 계산, 구조 설계 및 샘플 설계 수정을 통해 고전류 접점을 성공적으로 설계했습니다.
2.2 고압 저항 성능 설계
전기 승용차 용 고전압 커넥터의 설계 요구 사항을 충족하기 위해서는 고전압 커넥터의 각 부분이 고전압 저항을 보장하기위한 구조 설계 및 재질 선택을 통해 충분한 절연 내력을 갖도록해야합니다. 전기 승용차 용 고전압 커넥터의 고전압 저항 설계에는 주로 연면 거리, 인터페이스 에어 갭 및 절연 재료가 포함됩니다.
연면 거리는 작동 전압이 너무 크면 순간적인 과전압으로 인해 전류가 절연체 사이의 틈을 따라 아크를 방출하여 장치와 작업자까지도 손상시킬 수 있음을 의미합니다. 이 절연 간격이 연면 거리입니다. 아크의 연속 작동 전압은 크리프 전기 거리를 결정합니다. 고전압 커넥터 구조 설계에서는 연면 거리를 최대한 늘려야합니다. 커넥터의 유전체 내전압이 400V 이상이라는 점을 고려하여 신중한 계산과 검증을 거쳐 커넥터의 연면 거리는 24mm 이상으로 설계되어 높은 Connector 600V 사용 요구 사항을 완벽하게 충족 할 수 있습니다.
커넥터의 고압 저항을 향상시키기 위해 커넥터를 삽입 할 때 인터페이스 부분이 공극없이 끼워 져야합니다. 커넥터의 인터페이스는 주로 플러그 커넥터와 소켓 커넥터의 결합 인터페이스, 커넥터 접점 및 전선의 연결 부분을 포함합니다. 이러한 부품은 커넥터가 고장 나지 않도록 공기가없는 매체로 채워야합니다. 인터페이스 에어 갭의 존재를 방지하기 위해 고전압 커넥터 설계시 다음과 같은 조치가 취해졌습니다.
ㅏ. 짝짓기 인터페이스에 부드러운 절연 재료를 사용하여 짝짓기하는 동안 에어 갭이 채워지도록합니다.
비. 소켓 접촉 피스 외부의 절연은 접촉 피스 외부의 틈새를 채우기 위해 성형됩니다.
씨. 플러그와 소켓의 결합 표면은 테이퍼 구조를 채택합니다.
디. 접점이 케이블에 연결된 후 케이블 절연의 일부가 커넥터 하우징으로 확장됩니다.
커넥터의 고전압 저항을 향상시키기 위해 전기 승용차 용 고전압 커넥터는 절연 성능이 우수하고 항복 전압이 높으며 절연 강도가 높고 고온 및 고압 하에서 안정성이 우수하고 아크 저항, 누설이있는 PPA를 사용합니다. 저항 및 낮은 수분 흡수. (폴리 프탈 아미드) 플라스틱.
2.3 전체 구조 설계
최종적으로 설계된 전기 승용차 용 고전압 커넥터의 구조는 그림 4에 나와 있습니다. 고전압 커넥터의 구조는 내부 도체, 절연 층, 차폐 층 및 내부에서 외부로의 외피입니다. .
그림 4. 전기 승용차의 고전압 커넥터 구조
3. 고전압 배선 장치의 전체적인 디자인
3.1 차폐 성능 설계
설계된 고전압 배선 장치가 기본적이고 안정적인 전기 연결 요구 사항을 충족 할뿐만 아니라 우수한 전자파 차폐 성능을 갖도록하기 위해 고전압 배선 장치의 차폐 성능 설계가 개발되었습니다. 고전압 배선 하니스의 차폐 성능 설계에는 주로 고전압 케이블 자체의 차폐 성능 설계, 고전압 케이블 및 고전압 커넥터의 차폐 성능 설계, 고전압의 차폐 성능 설계가 포함됩니다. 전압 커넥터 자체 및 고전압 커넥터 결합 인터페이스의 차폐 성능 설계. 고전압 케이블 자체의 차폐 성능을 향상시키기 위해 고전압 케이블은 차폐 구조를 채택하고 있습니다. 케이블이 신호선과 전력선의 조합 인 경우 더주의해야합니다. 고전압 케이블과 고전압 커넥터의 차폐 성능을 향상 시키려면 둘 사이의 접점의 신뢰성을 확보해야하며, 특히 강한 움직임 조건에서 연결이 느슨해지지 않도록 보장해야합니다. . 연결 후 케이블 브레이드가 차폐 층과 접촉하고 별도의 차폐 금속 브레이드가 케이블 브레이드와 커넥터 사이의 조인트에 추가되어 차폐 효과를 향상시킵니다. 고전압 커넥터 자체의 차폐 성능을 향상시키기 위해 커넥터는 금속 쉘 디자인을 채택합니다. 커넥터 결합 인터페이스에서 차폐 성능을 향상시키기 위해 차폐 스프링 구조가 설계에 채택되어 플러그와 소켓 쉘 사이의 안정적인 접촉을 보장합니다. 커넥터 헤드의 내부 도체는 내부 도체가 손가락이나 다른 금속과 접촉하는 것을 방지하기 위해 쉘 인터페이스보다 낮습니다. 특정 보호 역할을하고 안전성을 높입니다. 결합 후 소켓 커넥터의 차폐 층과 플러그 커넥터가 안정적으로 접촉하여 결합 표면이 외부로부터 차폐됩니다.
3.2 기계적 보호 및 방진 및 방수 설계
전기 승용차 용 고전압 케이블의 직경이 크기 때문에 특별한 라우팅이 필요합니다. 즉, 전기 승용차 용 고전압 배선 하니스가 차량 외부에 배치됩니다. 따라서 전기 승용차 용 고전압 배선 장치는 기계적으로 보호되어야하며 방진 및 방수를 위해 설계되어야합니다. 고전압 배선 하니스의 기계적 보호와 방진 및 방수 성능을 향상시키기 위해 플러그 커넥터와 커넥터 연결 케이블 위치 사이에 밀봉 링과 같은 보호 조치를 채택하여 수증기와 먼지가 유입되는 것을 방지합니다. 커넥터의 밀봉 환경을 보장합니다. 접점 간 단락의 위험을 피하고 습기가 유입되는 것을 방지하며 스파크와 같은 안전 문제를 피하십시오.
3.3 서비스 수명 설계
고속도로를 주행하는 전기 승용차는 고르지 않은 노면 및 속도와 같은 요인으로 인해 높은 진동을 발생시켜 고압 배선 하네스와 접촉 부품 및 기타 배선 하네스 사이의 마찰 및 마모, 피로 및 마모를 유발합니다. 고전압 배선 장치 자체. 고전압 배선 장치의 수명과 품질을 향상시키기 위해 고전압 케이블과 고전압 커넥터 간의 연결을 강화하고 고전압 커넥터 간의 연결을 잠그고 배선을해야합니다. 체계를 최적화해야합니다. 고전압 배선 하니스 재료는 내마모성 재료 및 와이어에서 선택해야합니다. 피로 방지 구리 연선을 사용하십시오. 또한 고전압 커넥터 간의 연결 링크는 고전압 배선 장치 자체의 약점입니다. 고전압 배선 장치의 서비스 수명을 개선하고 고전압 전기 시스템의 요구 사항을 충족하려면 고전압 커넥터의 삽입 및 제거 횟수와 연결 품질이 보장되어야합니다.
3.4 전체 구조 설계
최종적으로 설계된 전기 승용차 용 고전압 배선 하니스의 구조는 그림 5에 나와 있습니다.
그림 5. 전기 승용차 용 고전압 배선 장치의 구조
4. 고전압 배선 장치의 성능 테스트
고전압 및 고전류 접촉 기술로 설계된 고전압 배선 하니스의 구조적 합리성, 접촉 면적, 접촉 저항, 진동 저항 등이 고 신뢰성, 장수명 및 고전압 요건을 충족하는지 확인하기 위해 현재 성능, 전기 승용차 용 고전압 와이어 링 하니스 샘플 개발이 완료된 후 해당 설계 요구 사항에 따라 관련 성능 테스트를 수행하고 테스트 결과는 표 1에 나와 있습니다. 전기 승용차의 고전압 배선 장치의 다양한 성능은 표준 요구 사항을 충족하고 접점 구조, 커넥터 구조 및 전체 고전압 배선 장치의 설계가 합리적입니다.
| 표 1 전기 승용차 고압 배선 하네스 주요 성능 시험 결과 | ||
| 테스트 항목 | 디자인 요구 사항 | 시험 결과 |
| 절연 저항 / MΩ | ≥2000 | 5000 |
| 유전체 내전압 / V | ≥4000 | 4000 |
| 현재 테스트 | ≥210 | 210 |
| 접촉 저항 | ≦1 | 0.65 |
| 소금 스프레이 | 48h | 통과하다 |
| 케이블 난연 등급 | UL94-V0 올레핀 저항 | 통과하다 |
| 보호 수준 | IP67 습기 및 먼지 저항 | 통과하다 |
| 기계적 수명 | 500 | 500 |
| 진동 테스트 | 15g | 통과하다 |
| 충격 시험 | 30g | 통과하다 |
| 참고 : g는 중력 가속도입니다. | ||
(출처 :" Inverter World")
