大功率充电连接器助推新能源汽车快速发展行业资讯

2022-12-16 09:12:05

大功率充电技术助力新能源汽车的向好发展。

电动汽车电池正在改进和优化互连产品,通过管理高压充电极大提高车辆的安全性和效率。

电动汽车

续航里程焦虑

担心电动汽车的电池续航能力一直是采用电动汽车的关键障碍之一。然而,随着充电基础设施的扩大和电池技术的改进,这一障碍正得到解决。电动汽车数据库显示,电动汽车的平均行驶里程为331公里(205英里),排名最高的车型平均行驶里程为434公里(269英里)。这使得通勤很容易就能在工作范围内完成。看看雪佛兰Bolt电池范围的演变,在2017年Bolt电池容量为60千瓦时,EPA额定续航范围为238英里,然后是电池召回,影响了2017-2019年的车型。该汽车制造商的解决方案是在2022年使用 66千瓦时电池,使汽车续航里程升级13%。在高端市场,特斯拉正在与松下合作开发一个新的高密度电池项目,该项目将使其续航里程增加20%。ModelS目前每次充电可行驶585公里(263英里)。

与此同时,电动汽车充电基础设施也在迅速扩张。欧洲计划到2025年,每60公里至少增加一个快速充电站。仅2022年5月,中国就建设了8.7万个公共充电站。在美国,加州拥有超过14627个公共充电站。即使是人口稀少的北达科他州最近也宣布了一项计划,沿着穿过该州的两条州际公路每50英里增加一个充电站。

连接

图1:电池集成和连接性(来源:TE连接)

电动汽车电池组技术的重大发展包括使用锂钨、氧化锰氧化锌、有机硅电解质、金纳米线凝胶电解质和氢气的新型电池化学材料。汽车制造商、电池和封装厂商的研究人员正在扩大电池储存更多能量、充电更快、在较低温度下运行的能力。这些电池组件通过改进电缆和连接器来支持整个电动动力传动系统,从而减少组件结构的尺寸和电缆,改善热管理,并能更快地通过系统移动高压电流。TE连接公司估计,新电动汽车总材料的40%可以归因于其电池组。尽管性能在提高,但电池成本也在下降。

“为了实现快速充电,我们需要能够在充电周期中载流超过500安培。目前电流功率限制在200安培以内。系统中的所有东西,从充电系统到入口,再到高压连接器和电池单元,都需要能够处理大功率充电。一种方法是对整个系统进行热管理。所以,这可以通过主动冷却系统,使用更大的电缆尺寸、低阻接头、高压连接器。系统中的每个组件都必须处于适当的平衡和热管理状态。”TE连接公司的高级研发研发工程师NateMyer说。指出连接器直接影响电动汽车电池系统中的系统性能。电池的连接器必须平衡机械、电气和热性能,最大限度地提高系统性能。OEM和电池组制造商需要一个低压连接点,在每个接触点上的接触电阻较低,从而减少功率损失。

连接器

TE的NanoMQS和PicoMQS小型化连接器系统支持FFC和FPC电缆的多针脚计数和间距变化,而不牺牲振动稳定性。

在大功率直流电(DC)充电循环中,主电池连接需要高达600安培的持续电流几分钟,并在硬加速期间达到更高的峰值水平。此外,电池需要在-40 ℃到+75℃之间的温度下可靠运行超过180,000英里,或大约10年,连接器需要在+150℃或以上的温度下运行。

这意味着互连必须由耐热、坚固的材料制成,能够承受很长时间的高温波动。充电循环和工作条件都会对零部件施加应力,系统的每个部分都必须保证重量轻、高性能和高可靠性。甚至连焊膏等元素在维持电动汽车电池管理系统的完整性方面也发挥了作用。

连接器

ept的Zero8 PCB连接器采用双面EMC屏蔽功能,确保在密集的汽车环境中的高电磁兼容性。

屏蔽是另一个关键的考虑因素。高密度的汽车环境有来自照明、自主、安全、通信/信息娱乐和传动系统的各种电子信号。电动汽车电池和电池管理系统,电动汽车电池系统的“大脑”,必须保护自己免受电磁干扰。电池组与控制、通信和诊断系统之间使用的板对板连接器必须屏蔽免受干扰,以便每个系统能够尽可能有效地运行。

连接器

Globetech公司的叉子插座是用于连接平面母线的。叉插座使连接母线更容易拧在一起。

连接器

Indium公司的内置离子焊料

Indium公司的内置离子焊料是为了满足制定管理电动汽车独特的电气,机械,和热需求。这些焊料用于电池管理系统、电池单元、直流快速变化系统、储能系统和其它车辆系统,这些组件系统必须承受同样恶劣的汽车表面互连条件,同时确保其互连性能。

“大功率充电真的很令人兴奋。随着更新的电池技术,大功率充电将允许电动汽车可以进行长途旅行。例如,HPC站高压充电为500和1000V,在三到五分钟内可以充满电池的80%。”北美Phoenix Contact E-Mobility主任Vince Carioti说。

连接器

Phoenix Contact CHARX高功率充电连接器

除了CHARX大功率充电系统(入口如上图所示),菲尼克斯电气还提供高性能连接器,用于大型可更换电池单元的直流充电(如下图)。这些连接器可以处理高达电压高达750 V的直流电,以及超过10,000个插入/拔出周期。

连接器

Phoenix Contact 用于 DC 充电方案的高功率连接器

另一种快速充电的方法是换电,将耗尽的电池换成充满电的电池。这一策略正在中国得到广泛实施,由汽车制造商Nio推广的电池交换站,在三分钟内安装了一个新的电池组。在其它市场,替换电池单元被用于公用事业和工作车辆,如叉车、运输车辆和客车。但大多数电动汽车的充电仍是通过一种熟悉的手持式嵌入的充电连接进行的。电动汽车充电连接器为车主提供了在加油站的“加油站体验”。

连接器

 

iConcertor技术公司为电动汽车提供储能和充电解决方案

随着电动汽车采用的加速,我们将看到电动汽车电池的改善和价格下降。新能源汽车将进入快速发展周期。

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