电动汽车的未来可能取决于优化的连接器
找到合适的连接器在部件之间输送电力,是创造电动汽车高效和有利操作的关键步骤。
电动汽车(EV)似乎正在占领世界,不仅在高速公路上的消费者级车辆,而且体现在工业和商业用途中。持续采用电动车的最重大挑战之一是如何使其更有效率。但还有一个因素可能对电动车市场的增长产生同样深远的影响:强大而高效的充电器的可用性。
事实上,大量的挑战和成本来自于各种电动车系统之间的接口,如动力系统、电池和充电站。这些接口连接器发挥着重要作用,而且不仅仅是对于车库充电的电动车。它们也是在工业设施、可再生能源、输电和配电、铁路、港口、焊接自动化(包括实际焊接电动车的机器人)、测试和测量以及电动车等领域运行的商用电动车的关键部件。
工程师需要解决的挑战包括性能、耐用性、生产、资质和监管要求,当然还有成本问题。但是,你的内部设计团队是否拥有创建解决方案所需的资源,将聚合物和金属的多种组合一起?内部设计的机会成本又是什么?对于创造有连接器产品的装配线来说,内部团队能否提供一个解决方案,为生产线的启动提供可生产的部件,同时协调供应链以提供足够的部件?
如果内部解决方案不能满足公司的需求,它可以引入专门从事大电流连接器设计的外部供应商,如史陶比尔,这样的顾问越早进入流程,当装配线开始生产最终产品时,越有利于你解决连接器最担心的事情。
在设计连接器时,不仅仅是安培力,即在不超过其额定温度的情况下,它能连续承载的最大电流量。而且当涉及到峰值和连续电流、热涨和管理、电源周期的波动、环境条件(从潮湿或冬季环境中的湿气、沿海地区的腐蚀性盐分以及沙子和灰尘)以及安全和人为因素时,连接器还必须能够承受最坏的情况。然而,这需要工程师平衡各种的复杂性,例如,增加充电算法的复杂性与增加连接器本身高温材料的成本。
这些连接器还必须考虑到一个新的机会和挑战:自动化。目前的电池技术限制意味着车辆需要经常充电,而机器人连接正引起更多的兴趣。
这些机器可以在车辆停止装货和卸货时连接到充电器。这也为移动充电提供了可能性,即机器人到车辆上进行充电。这些情况下的连接器可能需要与目前市场上的连接器不同的设计元素和标准。这些只是史陶比尔这样的专家可以提供专业知识和组件,以创建解决方案的一些解决方案。
例如,针对与汽车动力系统有关的苛刻操作,史陶比尔提供了PerforMore电动传动系统连接器,该连接器专门用于在电池、逆变器和高压充电入口之间实现稳定的大电流传输。
“该连接器是市场上额定功率最高的连接器,”史陶比尔电气连接器北美电动车销售主管David Rababy说,“PerforMore在40摄氏度时的额定电流为600安培,具有两级安全锁,而且设计紧凑,同时保持高工作电压所需的间隙和距离”。
由于史陶比尔的Multilam连接器技术,它还显示出优异的抗震性。该连接器由一系列的百叶窗和接触点组成,可以集中电流,最大限度地减少接触电阻,从而获得稳定一致的电流,将功率损失降到最低。
因此,PerforMore非常适合用于技术要求高的各种直流接口,如电池,以及涉及大量振动或连接器处于恶劣环境中的应用。对于需要一些定制的应用,史陶比尔还提供CombiTac模块化连接器,它可以很容易地适应,以满足每个应用的要求。它可以被配置为连接电力和电信号,以及液体(如冷却剂)、光纤、热电偶和以太网线路。它们还可以配置成在不同的外壳中端接。
“这些类型的连接器的额定配接周期是标准充电插头的十倍左右,”Rababy说,“史陶比尔还提供了在线配置CombiTac的选项--从规划、咨询、调试到售后沟通。这使用户无需太多的知识就可以创建他们自己的CombiTac解决方案,并根据他们的个人需求进行定制。”
这个连接器是需要独特的充电解决方案的应用的理想选择,如自动导引车(AGV)或机器人系统。使用CombiTac的大多数应用是工业,如采矿、公用事业电力、建筑和农业。它们也可以被发现电动汽车用于商业车辆的电池交换。此外,该组件非常适合电池组测试,它可以被插拔数十万次进行测试。
在自动化操作方面,史陶比尔提供其快速充电连接器(QCC),这是一个专门为自动化而设计的连接设备,可以集成到各种车辆和应用中。尽管它的尺寸很小,但可以实现高功率传输。事实上,它可以处理的电量比目前市场上的1、2、3级充电器高一个数量级。QCC是完全绝缘的,防止触摸和水污染,可以在公共区域使用,并暴露在各种环境中。这种连接器可以在从渡轮到港口到重型采矿和商业设备的操作中找到,而不是用于消费者车辆。
Rababy说:“QCC最适合坚固、高功率或者关键任务的应用,在这些应用中,停机和不定期的维护成本很高,将最终用户从充电连接过程中移除是有意义的,而且需要高功率来优化运营成本(OPEX)。”
事实上,QCC已经被纳入加州长滩港33辆电动拖拉机车队的高功率充电器。QCC系统采用了封闭式的插销和插座设计,在连接器的两侧都有触摸保护,当拖拉机试图与充电器连接时,能够快速、轻松地纠正错位。该系统能够实现充电器和已加装在每辆车上的充电端口之间的自动连接。
如上所述,连接器仍然是一项不断发展的技术。连接器行业的一个关键挑战,特别是在工业4.0时代,是通过使用不同技术的不同系统的标准化来扩大规模。欧洲、亚洲和北美都遵循不同的行业标准,一个跨司法管辖区的标准将随着时间的推移实现互操作性,并将帮助公司避免拥有不能与不同或较新的OEM产品一起使用的设备。
史陶比尔正在领导一个专注于开发兆瓦级充电系统(MCS)的工作组,这是CharIn电动汽车利益相关者协会正在倡导的新充电标准。MCS利用QCC系统,为电动重型车辆的高效充电创造了一个新的解决方案。预计在2024年,它将提供高达4兆瓦的充电功率。对于在快速增长和快速发展的电动车领域运营的公司来说,为正确的操作找到正确的连接器是一个需要做出的基本决定。幸运的是,这些解决方案触手可及,无论是内部解决方案还是通过史陶比尔这样的专业公司引进的产品。
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