Инверторът в електромобилността и изискванията към съединителните разединители
Управление на енергопотреблението и интелигентно електрозахранване
Системите за управление на батериите и силовата електроника играят ключова роля за електромобилността, тъй като свързват помежду си различните компоненти в електромобила. Функцията на свързване в инверторите се осъществява от конекторите. Те трябва да управляват и предават сигналите, данните и високите токове надеждно, безопасно, бързо и без загуби, въпреки трудните условия на експлоатация. За тази цел конекторите трябва да отговарят на редица изисквания по отношение на температурна устойчивост, компактност и гъвкавост, както и производителност и здравина.
Контекст: Преход към електромобилността
През последните години автомобилната индустрия претърпя преход към електромобилността.
Този преход се проявява чрез увеличеното производство на електромобили (EV) и нарасналите продажби, както и чрез разширяването на инфраструктурата за зареждане на електромобили. Потребителското търсене на по-устойчиви транспортни опции непрекъснато нараства. Също така бяха направени големи инвестиции в батерийните технологии, за да се постигне напредък по отношение на пробега, мощността и цената на електромобилите. Правителствените стимули за преминаване към електромобили, ангажиментите на автомобилните производители да премахнат двигателите с вътрешно горене, както и затегнатите емисионни норми продължават да дават динамика на прехода към електромобилността.
В резултат на това традиционните автомобилни производители увеличават производството на електромобили.
Този преход се проявява чрез увеличеното производство на електромобили (EV) и нарасналите продажби, както и чрез разширяването на инфраструктурата за зареждане на електромобили. Потребителското търсене на по-устойчиви транспортни опции непрекъснато нараства. Също така бяха направени големи инвестиции в батерийните технологии, за да се постигне напредък по отношение на пробега, мощността и цената на електромобилите. Правителствените стимули за преминаване към електромобили, ангажиментите на автомобилните производители да премахнат двигателите с вътрешно горене, както и затегнатите емисионни норми продължават да дават динамика на прехода към електромобилността.
В резултат на това традиционните автомобилни производители увеличават производството на електромобили.
Инвертор в електромобила
Инверторите в електромобилите отговарят за интелигентното електрозахранване и управлението на енергията. Те свързват акумулатора на електромобила с електрическите консуматори в автомобила, а по време на зареждане – и с обществената електроенергийна мрежа. За целта са необходими различни нива на напрежение. В
електромобилите се използват основно два вида инвертори: DC/DC инвертори и AC/DC инвертори. DC/DC инверторите променят напрежението на постоянния ток. AC/DC инверторите (преобразуватели) преобразуват постоянния ток в променлив или обратно. Инверторите преобразуват електрическата енергия в нивото и формата на напрежение, необходими за конкретния потребител, за да осигурят оптимална мощност.
По този начин инверторите осигуряват ефективно предаване на енергия между акумулатора и електродвигателя в електромобила, за да гарантират възможно най-голям пробег. Освен това инверторите изпълняват различни защитни функции, за да предпазят електромобила и неговите компоненти от претоварване, пренапрежение и прегряване. Като цяло инверторите допринасят за безопасното, ефективно и надеждно функциониране на електромобила и за постигането на висока мощност.
електромобилите се използват основно два вида инвертори: DC/DC инвертори и AC/DC инвертори. DC/DC инверторите променят напрежението на постоянния ток. AC/DC инверторите (преобразуватели) преобразуват постоянния ток в променлив или обратно. Инверторите преобразуват електрическата енергия в нивото и формата на напрежение, необходими за конкретния потребител, за да осигурят оптимална мощност.
По този начин инверторите осигуряват ефективно предаване на енергия между акумулатора и електродвигателя в електромобила, за да гарантират възможно най-голям пробег. Освен това инверторите изпълняват различни защитни функции, за да предпазят електромобила и неговите компоненти от претоварване, пренапрежение и прегряване. Като цяло инверторите допринасят за безопасното, ефективно и надеждно функциониране на електромобила и за постигането на висока мощност.
Изисквания към инверторите
Инверторите трябва да отговарят на множество изисквания. Сред тях са съвместимостта, възможността за интегриране, както и ефективността. Това означава, че инверторите трябва да са съвместими с други системи в електромобила, като акумулатор, електромотор и управляващ модул. Освен това инверторите трябва да се интегрират лесно, за да се улесни сглобяването на електромобила и да се спестят време и разходи. Освен това високата ефективност е задължителна, за да се постигне голям пробег. Налице
трябва да бъдат и надеждност, рентабилност и защита от претоварване. Надеждното функциониране е необходимо, за да се гарантира стабилна работа за безопасно и безпрепятствено шофиране. Инверторите трябва да бъдат достъпни за икономическите изисквания на електромобила. Освен това инверторите трябва да бъдат оборудвани със защита от претоварване, за да се избегнат претоварването и пренапрежението и да се защитят електромобилът и неговите компоненти.
По отношение на техническите изисквания, устойчивостта на температура, компактността, производителността, както и здравината играят централна роля. Така инверторите трябва:
трябва да бъдат и надеждност, рентабилност и защита от претоварване. Надеждното функциониране е необходимо, за да се гарантира стабилна работа за безопасно и безпрепятствено шофиране. Инверторите трябва да бъдат достъпни за икономическите изисквания на електромобила. Освен това инверторите трябва да бъдат оборудвани със защита от претоварване, за да се избегнат претоварването и пренапрежението и да се защитят електромобилът и неговите компоненти.
По отношение на техническите изисквания, устойчивостта на температура, компактността, производителността, както и здравината играят централна роля. Така инверторите трябва:
- да работят в широк температурен диапазон и да са стабилни, за да могат да се използват в
- автомобил да са компактни и леки, тъй като всяко допълнително тегло намалява пробега на електромобила
- да осигуряват висока производителност при пренос на електроенергия и данни, за да отговарят на нуждите на
- електродвигателя и другите системи да са устойчиви на въздействията на околната среда, удари и вибрации както по време на инсталацията и монтажа, така и при автоматизираното съединяване и по време на експлоатацията.
Търсите подходящ конектор?
Списък на продуктите
Изисквания към съединителните разединители в инвертора
Инверторите свързват различните компоненти в автомобила, като акумулаторната батерия с електродвигателя. При това инверторите трябва да отговарят на посочените по-горе изисквания, за да пренасят данните и токовете в реално време и надеждно.
Функцията за свързване между печатните платки в инверторите се осъществява от съединителите. Съединителите трябва да предават сигналите, данните и токовете надеждно, безопасно, бързо и без загуби, въпреки трудните условия на околната среда. Затова към съединителите се прилагат сходни изисквания за качество.
Функцията за свързване между печатните платки в инверторите се осъществява от съединителите. Съединителите трябва да предават сигналите, данните и токовете надеждно, безопасно, бързо и без загуби, въпреки трудните условия на околната среда. Затова към съединителите се прилагат сходни изисквания за качество.
Термична устойчивост
Материалите, от които са изработени съединителите, трябва да издържат на високи температури, тъй като условията на експлоатация в автомобила го изискват. При избора на подходящ съединител за изолационния корпус се предлага голямо разнообразие от пластмасови материали. Материалът LCP (течни кристални полимери) обаче притежава много добри свойства. Изолационният корпус от LCP се отличава с изключителна стабилност на размерите и термична стабилност, висока твърдост, дори при тънкостенни компоненти, и нисък коефициент на линейно термично разширение. От класа на възпламенимост UL 94 V-0 произтичат работни температури при съединители с LCP изолационни тела от -55°C до +125°C.
Компактност и гъвкавост
Съединителите с малък стъпков размер са изключително подходящи за използване в инвертори, тъй като са компактни, заемат малко място на печатната платка и по този начин отговарят на изискванията за компактност. За тази цел се използват например системи със стъпков размер 1,27 мм, 0,8 мм или 0,5 мм. Но съединителите не само трябва да са малки, но и да могат да се адаптират към най-различни изисквания. Това се отнася например за необходимите височини, броя на полюсите или разположението на печатните платки. При съединители като One27 на ept, голямото разнообразие от форми позволява свързването на печатни платки в паралелно, хоризонтално или перпендикулярно разположение, както и свързването на плоски кабели към печатната платка.
Подходящата контактна система:
One27 на ept позволява плавно регулиране на хоризонталните разстояния между печатните платки от 8 мм до 20 мм. Това се постига благодарение на конструкцията на съединителния интерфейс с припокриване на контактите от 2,4 мм. Чрез използването на кабелно свързване, в зависимост от приложението, могат да се компенсират отклоненията във всички посоки и да се постигнат индивидуално необходимите разстояния между печатните платки.
Повече информация за продукта можете да намерите тук:
One27 »
One27 на ept позволява плавно регулиране на хоризонталните разстояния между печатните платки от 8 мм до 20 мм. Това се постига благодарение на конструкцията на съединителния интерфейс с припокриване на контактите от 2,4 мм. Чрез използването на кабелно свързване, в зависимост от приложението, могат да се компенсират отклоненията във всички посоки и да се постигнат индивидуално необходимите разстояния между печатните платки.
Повече информация за продукта можете да намерите тук:
One27 »
Производителност
Добрите характеристики на целостта на сигнала, които гарантират качеството на предаването на данни от предавателя към приемника, както и защитата на сигнала, са основно условие за използването им в инверторите. Това е така, защото данните, предавани чрез съединителя, позволяват на инвертора да предава данни интелигентно и в реално време към свързаните потребители. Качеството на предаването на данни зависи от три критерия:
- Кривата на импеданса: Веднага щом импедансът в преносния път се промени, сигналът се отразява, което влошава качеството на предаването на данни. Дори промяна в материала или геометрията може да доведе до колебания в импеданса.
- Загубата при вмъкване, наричана още Insertion Loss: Този параметър помага да се прецени дали приемникът може еднозначно да идентифицира сигнала по цялата дължина на трасето за предаване. Ако като критерий за скоростта на предаване на данни при конектора Zero8 на ept (SMT-конектор с стъпка 0,8 mm и ScaleX-технология) се вземе типична стойност на загубата при вмъкване от -3 dB, при 8 GHz се получава скорост на предаване от най-малко 16 Gbit/s.
- Относно прехвърлянето при предаването на сигнала: Прехвърлянето е нежеланото въздействие на един сигнал върху друг сигнал по различна линия, като в зависимост от вида на въздействието се прави разграничение между близко и далечно прехвърляне. Силата на прехвърлянето зависи в значителна степен от разположението на сигнала и заземяването.
Характеристиките на целостта на сигнала на един конектор могат да бъдат значително подобрени чрез защита срещу електромагнитни смущения (EMC). Електромагнитна съвместимост означава способността на дадено техническо устройство да не бъде нарушавано от желани или нежелани електрически или електромагнитни ефекти, както и да не причинява смущения на други устройства. Електромагнитните смущения при конекторите могат да бъдат намалени чрез концепция за екраниране. Свързващата индуктивност симулира съединителя както като източник на смущения, така и като поглъщател на смущения. Въз основа на цветните градиенти и стойностите на свързващата индуктивност, ефектът от концепцията за екраниране може да се види ясно на следната илюстрация.
Благодарение на използването на екранирания конектор Zero8 източниците и приемниците на смущения върху печатната платка могат да бъдат разположени по-близо един до друг, а също така да се постигнат по-високи класове на мощност на електрическото устройство при предписаните изпитвания за импулсни и преходни напрежения.
Освен характеристиките за целостта на сигнала, токопоносимостта на съединителя за пренос на мощност също представлява важна основна характеристика. С помощта на криви за токова натовареност може да се определи колко ток може да се пропуска през един контакт при дадена околна температура, за да не се превиши максимално допустимата гранична температура на компонента. Следващата крива на намаляване на номиналната мощност показва примерно как при съединителя Zero8 в зависимост от броя на полюсите и броя на токопроводящите контакти се получават различни стойности на тока на контакт.
Както се вижда на фигурата, съединител с 12 пина (синя крива) постига по-добра токопроводимост в сравнение със съединител с 80 пина (зелена крива). Причината за това е по-малкото образуване на горещи точки във вътрешността на съединителите с по-малък брой полюси: тук се генерира по-малко топлина и тя може да се разпредели по-добре. Топлината се отвежда още по-добре, когато токът преминава само през малка част от контактите (червена крива).
Както се вижда на фигурата, съединител с 12 пина (синя крива) постига по-добра токопроводимост в сравнение със съединител с 80 пина (зелена крива). Причината за това е по-малкото образуване на горещи точки във вътрешността на съединителите с по-малък брой полюси: тук се генерира по-малко топлина и тя може да се разпредели по-добре. Топлината се отвежда още по-добре, когато токът преминава само през малка част от контактите (червена крива).
Здравина
При SMT конекторите здравината на конектора се проявява, например, в конструкцията на контактния принцип между ножовия и пружинния разпределител с двойно контактно свързване, в качеството на покритието на контактите за минимално износване на повърхността или в спойните крачета, които трябва да бъдат проектирани за оптимално образуване на менискус. При обработката и боравенето със SMT конектори също може да е важно те да бъдат възможно най-здрави. При самото включване наклоните за вкарване и щедро проектираната зона за захващане позволяват висока компенсация на отклоненията и служат за това, боравенето с конекторите да бъде възможно най-лесно.
В инвертора съединителите са изложени на силни удари и вибрации, тъй като обикновено са разположени в близост до двигателя. Ударите и вибрациите застрашават постоянния и безпроблемен контакт между печатната платка и съединителя, както и между самите съединители. Надеждно и дълготрайно свързване между съединителя и печатната платка се постига например чрез техниката на впресване. Целта на тази техника е да се постигнат възможно най-високи сили на задържане между съединителя и печатната платка. Защото силите на задържане определят механичната връзка, която от своя страна трябва да издържи на удари и вибрации. Тази техника за свързване е доказан метод, при който втикващ щифт се вкарва под налягане в отвор на печатната платка и чрез механично деформиране на щифта се създава газонепроницаема, устойчива на корозия, нискоомна и електрически надеждна механична връзка, която е подходяща и за заливане. ept GmbH предлага както каталожни продукти, така и решения по поръчка на клиента, използващи тази технология за обработка.
При този метод втласкващият щифт има по-голяма диагонал от диаметъра на отвора в печатната платка. Щифтът на съединителя е гъвкав в зоната на втласкване, за да не се деформира или повреди печатната платка от физическите сили по време на процеса на втласкване. Деформацията се ограничава само до зоната на впресване. По време на процеса на впресване се образува студено заваряване между контактния щифт и метализирания отвор в печатната платка, което прави връзката механично устойчива на големи натоварвания, без да се натоварва термично печатната платка чрез процес на запояване. Освен това тя е специфицирана в стандарта DIN EN 60352-5 и запазва надеждността на контакта дори при много високи механични и термични натоварвания, като вибрации, огъване и силни температурни колебания, като издържа на ударни натоварвания до 200 g. Благодарение на технологията на впресване съединителят Flexilink на ept се отличава със специални характеристики за качество:
При този метод втласкващият щифт има по-голяма диагонал от диаметъра на отвора в печатната платка. Щифтът на съединителя е гъвкав в зоната на втласкване, за да не се деформира или повреди печатната платка от физическите сили по време на процеса на втласкване. Деформацията се ограничава само до зоната на впресване. По време на процеса на впресване се образува студено заваряване между контактния щифт и метализирания отвор в печатната платка, което прави връзката механично устойчива на големи натоварвания, без да се натоварва термично печатната платка чрез процес на запояване. Освен това тя е специфицирана в стандарта DIN EN 60352-5 и запазва надеждността на контакта дори при много високи механични и термични натоварвания, като вибрации, огъване и силни температурни колебания, като издържа на ударни натоварвания до 200 g. Благодарение на технологията на впресване съединителят Flexilink на ept се отличава със специални характеристики за качество:
- Нисък ефект на дюзата (т.е. деформация на печатната платка)
- Предотвратяване на студени спойки и късове чрез спойни мостове
- Висока якост и здравина при едновременно отлични еластични свойства
- Надеждна обработваемост чрез оптимално съобразяване с технологията на обработка
- Надеждна възпроизводимост при производството чрез щамповано формоване
- Отговаря на най-високите изисквания на водещите производители в автомобилната електроника
- Най-висока надеждност и безопасност, доказани милиарди пъти
Искате ли да получите още по-подробна специализирана информация за технологията на впресването?
За подробна информация относно основите на технологията на впресването с удоволствие ще Ви изпратим безплатния ни информационен документ:
Поискайте информационния документ »
За подробна информация относно основите на технологията на впресването с удоволствие ще Ви изпратим безплатния ни информационен документ:
Поискайте информационния документ »
Имате ли въпроси?
Моля, свържете се с нас!
Заявка чрез формуляра
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Моля, свържете се с нас!
Заявка чрез формуляра
+49 8861 2501 0
sales@ept.de