falownik w elektromobilności i wymagania dotyczące złączy wtykowych
Zarządzanie energią i inteligentne zasilanie
Systemy zarządzania akumulatorami oraz elektronika mocy odgrywają kluczową rolę w elektromobilności, ponieważ łączą ze sobą różne komponenty w samochodzie elektrycznym. Funkcję połączeniową wewnątrz falownik pełnią złącza. Muszą one niezawodnie, bezpiecznie, szybko i bez strat sterować oraz przesyłać sygnały, dane i duże prądy pomimo wymagających warunków eksploatacji. W tym celu złącza (złącze) muszą spełniać pewne wymagania w zakresie odporności na temperaturę, kompaktowości i elastyczności, a także wydajności i wytrzymałości.
Kontekst: Przejście na elektromobilność
W ostatnich latach w przemyśle motoryzacyjnym nastąpiło przesunięcie w kierunku elektromobilności.
Przesunięcie to przejawia się w zwiększonej produkcji pojazdów elektrycznych (EV) i wzroście sprzedaży, a także w rozbudowie infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych. Popyt konsumentów na bardziej zrównoważone opcje transportu stale rośnie. Ponadto poczyniono znaczne inwestycje w technologię akumulatorów, aby osiągnąć postęp w zakresie zasięgu, mocy i kosztów pojazdów elektrycznych. Rządowe zachęty do stosowania pojazdów elektrycznych, zobowiązania producentów samochodów do wycofania silników spalinowych oraz zaostrzone przepisy dotyczące emisji spalin nadal napędzają przejście na elektromobilność.
W rezultacie tradycyjni producenci samochodów zwiększają produkcję pojazdów elektrycznych.
Przesunięcie to przejawia się w zwiększonej produkcji pojazdów elektrycznych (EV) i wzroście sprzedaży, a także w rozbudowie infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych. Popyt konsumentów na bardziej zrównoważone opcje transportu stale rośnie. Ponadto poczyniono znaczne inwestycje w technologię akumulatorów, aby osiągnąć postęp w zakresie zasięgu, mocy i kosztów pojazdów elektrycznych. Rządowe zachęty do stosowania pojazdów elektrycznych, zobowiązania producentów samochodów do wycofania silników spalinowych oraz zaostrzone przepisy dotyczące emisji spalin nadal napędzają przejście na elektromobilność.
W rezultacie tradycyjni producenci samochodów zwiększają produkcję pojazdów elektrycznych.
falownik w samochodach elektrycznych
falownik w pojazdach elektrycznych odpowiadają za inteligentne zasilanie i zarządzanie energią. Łączą one akumulator pojazdu elektrycznego z odbiornikami energii elektrycznej w pojeździe, a podczas ładowania również z publiczną siecią energetyczną. Wymaga to różnych poziomów napięcia.
W samochodach elektrycznych stosuje się głównie dwa rodzaje falownik: DC/DC-falownik oraz AC/DC-falownik. DC/DC-falownik zmienia napięcie prądu stałego. falownik AC/DC (falownik prądu stałego lub przemiennego) przekształcają prąd stały w prąd przemienny lub odwrotnie. Invertery przekształcają zatem energię elektryczną na poziom napięcia i formę prądu wymaganą przez dany odbiornik, aby zapewnić optymalną wydajność.
W pojeździe elektrycznym falownik zapewniają zatem wydajny transfer energii między akumulatorem a silnikiem elektrycznym, gwarantując jak największy zasięg. Ponadto Invertery muszą spełniać różne funkcje zabezpieczające, aby chronić samochód elektryczny i jego podzespoły przed przeciążeniem, przepięciem i przegrzaniem. Ogólnie rzecz biorąc, falownik przyczyniają się do tego, że samochód elektryczny działa bezpiecznie, wydajnie i niezawodnie oraz osiąga wysoką wydajność.
W samochodach elektrycznych stosuje się głównie dwa rodzaje falownik: DC/DC-falownik oraz AC/DC-falownik. DC/DC-falownik zmienia napięcie prądu stałego. falownik AC/DC (falownik prądu stałego lub przemiennego) przekształcają prąd stały w prąd przemienny lub odwrotnie. Invertery przekształcają zatem energię elektryczną na poziom napięcia i formę prądu wymaganą przez dany odbiornik, aby zapewnić optymalną wydajność.
W pojeździe elektrycznym falownik zapewniają zatem wydajny transfer energii między akumulatorem a silnikiem elektrycznym, gwarantując jak największy zasięg. Ponadto Invertery muszą spełniać różne funkcje zabezpieczające, aby chronić samochód elektryczny i jego podzespoły przed przeciążeniem, przepięciem i przegrzaniem. Ogólnie rzecz biorąc, falownik przyczyniają się do tego, że samochód elektryczny działa bezpiecznie, wydajnie i niezawodnie oraz osiąga wysoką wydajność.
Wymagania dotyczące falownik
falownik muszą spełniać wiele wymagań. Należą do nich między innymi kompatybilność, możliwość integracji oraz wydajność. Oznacza to, że falownik muszą być kompatybilne z innymi systemami w samochodzie elektrycznym, takimi jak akumulator, silnik elektryczny i jednostka sterująca. Ponadto falownik muszą dać się łatwo zintegrować, aby uprościć montaż samochodu elektrycznego oraz zaoszczędzić czas i koszty. Niezbędna jest również wysoka wydajność, aby umożliwić osiągnięcie dużego zasięgu.
Konieczne są również niezawodność, opłacalność oraz zabezpieczenie przed przeciążeniem. Niezawodne działanie jest niezbędne, aby zagwarantować stabilną pracę zapewniającą bezpieczną i nieprzerwaną jazdę. falownik muszą być przystępne cenowo, aby spełniać wymagania ekonomiczne samochodu elektrycznego. falownik muszą być również wyposażone w zabezpieczenie przed przeciążeniem, aby zapobiegać przeciążeniom i przepięciom oraz chronić samochód elektryczny i jego podzespoły.
Jeśli chodzi o wymagania techniczne, kluczową rolę odgrywają odporność na temperaturę, kompaktowość, wydajność oraz wytrzymałość. falownik muszą zatem:
Konieczne są również niezawodność, opłacalność oraz zabezpieczenie przed przeciążeniem. Niezawodne działanie jest niezbędne, aby zagwarantować stabilną pracę zapewniającą bezpieczną i nieprzerwaną jazdę. falownik muszą być przystępne cenowo, aby spełniać wymagania ekonomiczne samochodu elektrycznego. falownik muszą być również wyposażone w zabezpieczenie przed przeciążeniem, aby zapobiegać przeciążeniom i przepięciom oraz chronić samochód elektryczny i jego podzespoły.
Jeśli chodzi o wymagania techniczne, kluczową rolę odgrywają odporność na temperaturę, kompaktowość, wydajność oraz wytrzymałość. falownik muszą zatem:
- działać w szerokim zakresie temperatur i być stabilne, aby można je było zastosować w pojeździe
- ; zajmować mało miejsca i być lekkie, ponieważ każdy dodatkowy ciężar zmniejsza zasięg samochodu elektrycznego;
- wykazywać wysoką wydajność w zakresie przesyłu prądu i danych, aby sprostać wymaganiom silnika
- elektrycznego i innych układów; być odporne na czynniki środowiskowe, wstrząsów i wibracji zarówno podczas procesu instalacji i montażu, jak i podczas automatycznego łączenia oraz w trakcie eksploatacji.
Szukasz odpowiedniego złącza wtykowego?
Lista produktów
Wymagania dotyczące złączy w falownik
falownik łączą różne komponenty w pojeździe, takie jak akumulator z silnikiem elektrycznym. W tym przypadku falownik muszą spełniać wymienione powyżej wymagania, aby niezawodnie przesyłać dane i prądy w czasie rzeczywistym.
Funkcję połączenia między płytkami drukowanymi wewnątrz falownik pełnią złącza. złącze powinny przesyłać sygnały, dane i prądy niezawodnie, bezpiecznie, szybko i bez strat, pomimo trudnych warunków środowiskowych. W związku z tym do złączy stykowych stosuje się porównywalne wymagania jakościowe.
Funkcję połączenia między płytkami drukowanymi wewnątrz falownik pełnią złącza. złącze powinny przesyłać sygnały, dane i prądy niezawodnie, bezpiecznie, szybko i bez strat, pomimo trudnych warunków środowiskowych. W związku z tym do złączy stykowych stosuje się porównywalne wymagania jakościowe.
Odporność na temperaturę
Materiały, z których wykonane są złącze, powinny wytrzymywać wysokie temperatury, ponieważ wymagają tego warunki eksploatacji w samochodzie. Przy doborze odpowiedniego złącza dostępnych jest wiele tworzyw sztucznych na korpus izolacyjny. Bardzo dobre właściwości wykazuje jednak materiał LCP (polimery ciekłokrystaliczne). LCP-korpus izolacyjny z LCP wyróżnia się wyjątkową stabilnością wymiarową i termiczną, wysoką sztywnością – nawet w przypadku elementów o cienkich ściankach – oraz niskim liniowym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej. Dzięki przynależności do klasa palności palności UL 94 V-0 temperatury robocze złączy z korpusami izolacyjnymi z LCP wynoszą od -55°C do +125°C.
Kompaktność i elastyczność
Złącza (złącze) o małym rozstawie (raster) doskonale nadają się do zastosowania w falownik, ponieważ są kompaktowe, zajmują niewiele miejsca na płytce drukowanej i tym samym spełniają wymagania dotyczące kompaktowości. Stosuje się tu na przykład systemy o rozstawie 1,27 mm, 0,8 mm lub 0,5 mm. Złącza powinny być jednak nie tylko małe, ale także elastyczne i dostosowane do najróżniejszych wymagań. Dotyczy to na przykład wymaganej wysokości zabudowy, liczby styków lub układu płytek drukowanych. W przypadku złączy takich jak One27 firmy ept różnorodność typów umożliwia łączenie płytek drukowanych w układzie równoległym, poziomym lub kątowym, a także podłączanie kabli taśmowych do płytki drukowanej.
Odpowiedni system styków:
One27 firmy ept umożliwia płynną regulację poziomych odstępów między płytkami drukowanymi w zakresie od 8 mm do 20 mm. Jest to możliwe dzięki konstrukcji powierzchni wtykowej z długość współpracy styków wynoszącym 2,4 mm. Dzięki zastosowaniu połączenia kablowego można, w zależności od zastosowania, wyrównać tolerancje we wszystkich kierunkach i uzyskać indywidualnie wymagane odstępy między płytkami drukowanymi.
Więcej informacji na temat produktu można znaleźć tutaj:
One27 »
One27 firmy ept umożliwia płynną regulację poziomych odstępów między płytkami drukowanymi w zakresie od 8 mm do 20 mm. Jest to możliwe dzięki konstrukcji powierzchni wtykowej z długość współpracy styków wynoszącym 2,4 mm. Dzięki zastosowaniu połączenia kablowego można, w zależności od zastosowania, wyrównać tolerancje we wszystkich kierunkach i uzyskać indywidualnie wymagane odstępy między płytkami drukowanymi.
Więcej informacji na temat produktu można znaleźć tutaj:
One27 »
Wydajność
Dobre właściwości integralności sygnału, które decydują o jakości transmisji danych od nadajnika do odbiornika, a także ochrona sygnałów stanowią podstawowy warunek zastosowania w falownikach. Dane przesyłane przez złącze służą bowiem temu, aby falownik mógł inteligentnie i w czasie rzeczywistym przekazywać dane do podłączonych odbiorników. Jakość transmisji danych zależy od trzech kryteriów:
- profil impedancji (przebieg impedancji): Gdy tylko impedancja zmienia się na ścieżce transmisji, sygnał ulega odbiciu, co pogarsza jakość transmisji danych. Już sama zmiana materiału lub geometrii może spowodować wahania impedancji.
- Tłumienie wtrąceniowe (tłumienność wtrąceniowa, zwane również Insertion Loss): parametr ten pomaga ocenić, czy odbiorca jest w stanie jednoznacznie zidentyfikować sygnał na całej długości ścieżki transmisji. Jeśli jako kryterium szybkości transmisji danych dla złącza Zero8 firmy ept (złącze SMT w raster 0,8 mm z technologią ScaleX) przyjąć typową wartość tłumienia wtrąceniowego wynoszącą -3 dB, to przy częstotliwości 8 GHz uzyskuje się szybkość transmisji co najmniej 16 Gbit/s. przesłuch
- przy transmisji sygnału: przesłuch to niepożądany wpływ sygnału z innej linii na dany sygnał, przy czym w zależności od rodzaju tego wpływu rozróżnia się przesłuch bliskie i przesłuch zdalny dalekie. Siła przesłuch zależy w znacznym stopniu od przyporządkowania sygnałów i mas.
Właściwości złącza w zakresie integralności sygnału można znacznie poprawić dzięki ochronie przed zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMC-Schutz). Kompatybilność elektromagnetyczna oznacza zdolność urządzenia technicznego do tego, by nie ulegać zakłóceniom spowodowanym zamierzonymi i niezamierzonymi efektami elektrycznymi lub elektromagnetycznymi ani nie powodować zakłóceń u innych urządzeń. Zakłócenia elektromagnetyczne w złączach można ograniczyć dzięki koncepcji ekranowania. Indukcyjność sprzężeniowa (indukcyjność wzajemna) symuluje działanie złącza (złącze) zarówno jako źródło zakłóceń, jak i jako pochłaniacz zakłóceń. Na podstawie przebiegów kolorystycznych i wartości indukcyjności sprzężeniowej można wyraźnie dostrzec działanie koncepcji ekranowania na poniższym rysunku.
Dzięki zastosowaniu ekranowanego złącza Zero8 można umieścić źródła zakłóceń i punkty pochłaniania zakłóceń na płytce drukowanej bliżej siebie, a także osiągnąć wyższe klasy wydajności urządzenia elektrycznego podczas wymaganych testów impulsowych i przepięciowych.
Oprócz właściwości związanych z integralnością sygnału ważną kompetencją kluczową jest również obciążalność prądowa (obciążalność prądowa) złącza służącego do przesyłania mocy. Za pomocą krzywych obciążalności prądowej można określić, jaki prąd może przepływać przez styk przy danej temperaturze otoczenia, aby nie przekroczyć maksymalnej dopuszczalnej górna temperatura graniczna (temperatury granicznej) elementu. Poniższa krzywa obniżenia parametrów (krzywa deratingu) pokazuje na przykładzie złącza Zero8, jak w zależności od liczby liczba styków i liczby styków przewodzących prąd zmieniają się wartości prądu na jeden styk.
Jak widać na rysunku, złącze z 12 pinami (niebieska krzywa) osiąga lepszą obciążalność prądowa w porównaniu ze złączem z 80 pinami (zielona krzywa). Wynika to z mniejszego tworzenia się punktów przegrzania wewnątrz złączy o mniejszej liczba styków: powstaje tam mniej ciepła, a to, które powstaje, może być lepiej rozprowadzane. Odprowadzanie ciepła jest jeszcze lepsze, gdy prąd przepływa tylko przez niewielką część styków (krzywa czerwona).
Jak widać na rysunku, złącze z 12 pinami (niebieska krzywa) osiąga lepszą obciążalność prądowa w porównaniu ze złączem z 80 pinami (zielona krzywa). Wynika to z mniejszego tworzenia się punktów przegrzania wewnątrz złączy o mniejszej liczba styków: powstaje tam mniej ciepła, a to, które powstaje, może być lepiej rozprowadzane. Odprowadzanie ciepła jest jeszcze lepsze, gdy prąd przepływa tylko przez niewielką część styków (krzywa czerwona).
wytrzymałość
W przypadku złączy SMT-Steckverbindern wytrzymałość złącza przejawia się na przykład w konstrukcji zasady styku między listwą nożową a złącze żeńskie z podwójnym stykiem, w jakości pokrycie styku zapewniającej niewielkie ścieranie powierzchniowe lub w wyprowadzeniach SMT, które muszą być zaprojektowane tak, aby zapewnić optymalne tworzenie menisku lutowia. Również podczas obróbki i obsługi złączy SMT-Steckverbindern może mieć znaczenie, aby były one jak najbardziej wytrzymałe. Podczas samego wkładania fazy wprowadzające i obszerny obszar zakres samocentrowania umożliwiają dużą kompensacja tolerancji i służą do maksymalnego ułatwienia obsługi złączy.
Złącza (złącze) w falownik są narażone na silne wstrząsy i wibracje, ponieważ zazwyczaj są umieszczone w pobliżu silnika. Wstrząsy i wibracje zagrażają stałemu i bezawaryjnemu kontaktowi między płytką drukowaną a złączem, a także między samymi złączami. Niezawodne i trwałe połączenie między złączem (złącze) a płytką drukowaną można osiągnąć np. dzięki technice wciskania (technologia press-fit). Celem tej techniki jest uzyskanie jak największych sił utrzymania między złączem a płytką drukowaną. Siły utrzymania decydują bowiem o połączeniu mechanicznym, które z kolei musi wytrzymać wstrząsy i drgania. Ta technika łączenia (technika połączeniowa) jest sprawdzoną metodą, w której kołek wciskanpin wciskany) jest wciskiwany w otwór płytki drukowanej, a poprzez mechaniczne odkształcenie kołka powstaje gazoszczelne, odporne na korozję, niskorezystancyjne i zapewniające bezpieczne przewodzenie elektryczne połączenie mechaniczne, które nadaje się również do zalewania (zalewanie). Firma ept GmbH oferuje zarówno produkty standardowe, jak i rozwiązania dostosowane do indywidualnych potrzeb klientów, wykorzystujące tę technikę montażu.
W tej metodzie pin wciskany ma większą przekątną niż średnica otworu w płytce drukowanej. Kołek złącza jest elastyczny w strefie wciskania (strefa wciskania), dzięki czemu płytka drukowana nie ulega odkształceniu ani uszkodzeniu pod wpływem sił fizycznych występujących podczas procesu wciskania. Odkształcenie ogranicza się zatem do strefy wciskania. Podczas procesu wciskania powstaje zgrzew na zimno (zgrzewanie na zimno) między kołkiem stykowym (pin stykowy) a metalizowanym otworem w płytce drukowanej, co sprawia, że połączenie jest odporne na duże obciążenia mechaniczne, bez narażania płytki drukowanej na obciążenia termiczne związane z procesem lutowania. Ponadto jest on zgodny z normą DIN EN 60352-5 i zapewnia niezawodny kontakt nawet przy bardzo wysokich obciążeniach mechanicznych i termicznych, takich jak wibracje, zginanie i gwałtowne zmiany temperatury, a także wytrzymuje obciążenia udarowe do 200 g. Dzięki technologii wciskania (technologia press-fit) złącze Flexilink firmy ept (złącze) wyróżnia się szczególnymi cechami jakościowymi:
W tej metodzie pin wciskany ma większą przekątną niż średnica otworu w płytce drukowanej. Kołek złącza jest elastyczny w strefie wciskania (strefa wciskania), dzięki czemu płytka drukowana nie ulega odkształceniu ani uszkodzeniu pod wpływem sił fizycznych występujących podczas procesu wciskania. Odkształcenie ogranicza się zatem do strefy wciskania. Podczas procesu wciskania powstaje zgrzew na zimno (zgrzewanie na zimno) między kołkiem stykowym (pin stykowy) a metalizowanym otworem w płytce drukowanej, co sprawia, że połączenie jest odporne na duże obciążenia mechaniczne, bez narażania płytki drukowanej na obciążenia termiczne związane z procesem lutowania. Ponadto jest on zgodny z normą DIN EN 60352-5 i zapewnia niezawodny kontakt nawet przy bardzo wysokich obciążeniach mechanicznych i termicznych, takich jak wibracje, zginanie i gwałtowne zmiany temperatury, a także wytrzymuje obciążenia udarowe do 200 g. Dzięki technologii wciskania (technologia press-fit) złącze Flexilink firmy ept (złącze) wyróżnia się szczególnymi cechami jakościowymi:
- Niewielki efekt dyszy (tj. odkształcenie ścieżka)
- Zapobieganie powstawaniu zimnych połączeń lutowanych i zwarć spowodowanych mostkami lutowniczymi
- Wysoka wytrzymałość i solidność przy jednoczesnych doskonałych właściwościach sprężystych
- Pewna obróbka dzięki optymalnemu dostosowaniu do technologii przetwarzania
- Niezawodna powtarzalność w produkcji dzięki tłoczonemu kształtowaniu
- Spełnia najwyższe wymagania wiodących producentów w branży elektroniki samochodowej
- Najwyższa niezawodność i odporność na awarie, sprawdzone w miliardach egzemplarzy
Chcieliby Państwo uzyskać jeszcze bardziej szczegółową wiedzę specjalistyczną na temat techniki wciskania (technologia press-fit)?
Chętnie prześlemy Państwu nasz bezpłatny raport techniczny zawierający szczegółowe informacje na temat podstaw tej techniki:
Poproś o raport techniczny »
Chętnie prześlemy Państwu nasz bezpłatny raport techniczny zawierający szczegółowe informacje na temat podstaw tej techniki:
Poproś o raport techniczny »
Mają Państwo pytania?
Prosimy o kontakt!
Zapytanie za pomocą formularza
+49 (0) 8861 2501 0
sales@ept.de
Prosimy o kontakt!
Zapytanie za pomocą formularza
+49 (0) 8861 2501 0
sales@ept.de