Inverter elektrisõidukites ja pistikühenduste nõuded
Energiakorraldus ja intelligentne toitevarustus
Akuhaldussüsteemid ja võimsuselektroonika mängivad elektrisõidukite valdkonnas võtmerolli, kuna need ühendavad omavahel elektriauto erinevaid komponente. Inverterite sisemise ühendamise funktsiooni täidavad pistikühendused. Nendelt nõutakse, et nad suudaksid keerulistes kasutustingimustes signaale, andmeid ja suuri voolu usaldusväärselt, turvaliselt, kiiresti ja kadudeta juhtida ning edastada. Selleks peavad pistikühendused vastama teatud nõuetele temperatuuri taluvuse, kompaktsuse ja paindlikkuse ning võimsuse ja vastupidavuse osas.
Taust: üleminek elektrisõidukitele
Autotööstuses on viimastel aastatel toimunud nihe elektrisõidukite suunas.
Seda nihet iseloomustab elektrisõidukite tootmise ja müüginumbrite kasv ning elektrisõidukite laadimisinfrastruktuuri arendamine. Tarbijate nõudlus jätkusuutlikumate transpordivõimaluste järele kasvab pidevalt. Samuti on tehtud suuri investeeringuid akutehnoloogiasse, et saavutada edu elektrisõidukite sõiduulatus, võimsus ja kulude osas. Valitsuse stiimulid elektrisõidukite kasutuselevõtuks, autotootjate kohustused sisepõlemismootorist loobuda ning karmistunud heitgaasiregulatsioonid annavad elektrisõidukite kasutuselevõtule jätkuvalt hoogu.
Selle tulemusena suurendavad traditsioonilised autotootjad elektrisõidukite tootmist.
Seda nihet iseloomustab elektrisõidukite tootmise ja müüginumbrite kasv ning elektrisõidukite laadimisinfrastruktuuri arendamine. Tarbijate nõudlus jätkusuutlikumate transpordivõimaluste järele kasvab pidevalt. Samuti on tehtud suuri investeeringuid akutehnoloogiasse, et saavutada edu elektrisõidukite sõiduulatus, võimsus ja kulude osas. Valitsuse stiimulid elektrisõidukite kasutuselevõtuks, autotootjate kohustused sisepõlemismootorist loobuda ning karmistunud heitgaasiregulatsioonid annavad elektrisõidukite kasutuselevõtule jätkuvalt hoogu.
Selle tulemusena suurendavad traditsioonilised autotootjad elektrisõidukite tootmist.
Elektriauto inverter
Inverterid vastutavad elektriautodes aruka toitevarustuse ja energiahalduse eest. Need ühendavad elektriauto aku sõiduki elektritarbijatega ning laadimise ajal ka avaliku elektrivõrguga. Selleks on vaja erinevaid pingetasemeid.
Elektriautodes kasutatakse peamiselt kahte tüüpi invertereid: DC/DC-inverterid ja AC/DC-inverterid. DC/DC-inverterid muudavad alalisvoolu pinget. AC/DC-inverterid (alalis- või vahelduvvoolu muundurid) muudavad alalisvoolu vahelduvvooluks või vastupidi. Seega muundavad inverterid elektrienergia tarbijale vajalikuks pingetasemeks ja -vormiks, et tagada optimaalne võimsus.
Seega tagavad inverterid elektriautos tõhusa energiaülekande aku ja elektrimootori vahel, et tagada võimalikult suur sõiduulatus. Lisaks peavad inverterid täitma mitmesuguseid kaitsetöid, et kaitsta elektriautot ja selle komponente ülekoormuse, ülepinge ja ülekuumenemise eest. Kokkuvõttes aitavad inverterid kaasa sellele, et elektriauto töötab ohutult, tõhusalt ja usaldusväärselt ning saavutab suure jõudluse.
Elektriautodes kasutatakse peamiselt kahte tüüpi invertereid: DC/DC-inverterid ja AC/DC-inverterid. DC/DC-inverterid muudavad alalisvoolu pinget. AC/DC-inverterid (alalis- või vahelduvvoolu muundurid) muudavad alalisvoolu vahelduvvooluks või vastupidi. Seega muundavad inverterid elektrienergia tarbijale vajalikuks pingetasemeks ja -vormiks, et tagada optimaalne võimsus.
Seega tagavad inverterid elektriautos tõhusa energiaülekande aku ja elektrimootori vahel, et tagada võimalikult suur sõiduulatus. Lisaks peavad inverterid täitma mitmesuguseid kaitsetöid, et kaitsta elektriautot ja selle komponente ülekoormuse, ülepinge ja ülekuumenemise eest. Kokkuvõttes aitavad inverterid kaasa sellele, et elektriauto töötab ohutult, tõhusalt ja usaldusväärselt ning saavutab suure jõudluse.
Inverteritele esitatavad nõuded
Inverterid peavad vastama mitmesugustele nõuetele. Nende hulka kuuluvad muu hulgas ühilduvus, integreeritavus ja tõhusus. See tähendab, et inverterid peavad olema ühilduvad elektriauto teiste süsteemidega, nagu aku, elektrimootor ja juhtimismoodul. Lisaks peavad inverterid olema lihtsalt integreeritavad, et lihtsustada elektriauto kokkupanekut ning säästa aega ja kulusid. Samuti on suur tõhusus hädavajalik, et võimaldada suurt sõiduulatust.
Samuti peavad olema tagatud töökindlus, kulutõhusus ja ülekoormuskaitse. Usaldusväärne toimimine on vajalik, et tagada stabiilne töö ohutu ja katkematu sõidu tagamiseks. Inverterid peavad olema elektriauto majanduslikele nõuetele vastavalt taskukohased. Samuti peavad inverterid olema varustatud ülekoormuskaitsega, et vältida ülekoormust ja ülepingeid ning kaitsta elektriautot ja selle komponente. Tehniliste
nõuete osas mängivad keskset rolli temperatuuritaluvus, kompaktsus, võimsus ja vastupidavus. Seega peavad inverterid:
Samuti peavad olema tagatud töökindlus, kulutõhusus ja ülekoormuskaitse. Usaldusväärne toimimine on vajalik, et tagada stabiilne töö ohutu ja katkematu sõidu tagamiseks. Inverterid peavad olema elektriauto majanduslikele nõuetele vastavalt taskukohased. Samuti peavad inverterid olema varustatud ülekoormuskaitsega, et vältida ülekoormust ja ülepingeid ning kaitsta elektriautot ja selle komponente. Tehniliste
nõuete osas mängivad keskset rolli temperatuuritaluvus, kompaktsus, võimsus ja vastupidavus. Seega peavad inverterid:
- töötama laias temperatuurivahemikus ja olema stabiilsed, et neid saaks kasutada
- sõidukis; olema ruumisäästlikud ja kerged, sest iga lisakaal vähendab elektriauto sõiduulatust;
- tagama suure jõudluse voolu- ja andmeedastuses, et vastata elektrimootori ja teiste
- süsteemide vajadustele; olema vastupidavad keskkonnamõjudele, löökidele ja vibratsioonile nii paigaldus- ja monteerimisprotsessis kui ka automatiseeritud ühendamisel ja töötamisel.
Otsite sobivat pistikühendust?
Toote nimekiri
Inverteris kasutatavate pistikühenduste nõuded
Inverterid ühendavad sõiduki erinevaid komponente, näiteks akupanga ja elektrimootorit. Selleks peavad inverterid vastama eespool loetletud nõuetele, et edastada andmeid ja voolu reaalajas ning usaldusväärselt. Inverterite sisemiste
trükkplaatide vahelise ühenduse tagavad pistikühendused. Pistikühendused peavad edastama signaale, andmeid ja voolu keerulistes keskkonnatingimustes usaldusväärselt, turvaliselt, kiiresti ja kadudeta. Seetõttu kehtivad pistikühenduste suhtes sarnased kvaliteedinõuded.
trükkplaatide vahelise ühenduse tagavad pistikühendused. Pistikühendused peavad edastama signaale, andmeid ja voolu keerulistes keskkonnatingimustes usaldusväärselt, turvaliselt, kiiresti ja kadudeta. Seetõttu kehtivad pistikühenduste suhtes sarnased kvaliteedinõuded.
Temperatuuritaluvus
Pistikühenduste materjalid peavad taluma kõrgeid temperatuure, kuna seda nõuavad kasutustingimused autos. Õige pistikühenduse valimisel on isolatsioonikorpuse jaoks saadaval mitmesuguseid plastmaterjale. Siinkohal on väga head omadused aga materjalil LCP (vedelkristallpolümeerid). LCP-isolatsioonikorpus paistab silma erakordse mõõtmete ja soojusstabiilsuse, suure jäikuse (isegi õhukese seinaga detailide puhul) ning madala lineaarsete soojuspaisumisteguriga. Tuleohutusklassist UL 94 V-0 tulenevad LCP-isolatsioonikorpusega pistikühenduste töötemperatuurid vahemikus -55 °C kuni +125 °C.
Kompaktsus ja paindlikkus
Väikese rastermõõduga pistikühendused sobivad väga hästi kasutamiseks inverteris, kuna need on ruumisäästlikud, vajavad trükkplaadil vähe paigutusruumi ja vastavad seega kompaktsuse nõuetele. Selleks kasutatakse näiteks süsteeme rastermõõduga 1,27 mm, 0,8 mm või 0,5 mm. Kuid pistikud ei peaks olema mitte ainult väikesed, vaid ka kohandatavad kõige erinevamate nõudmistega. See puudutab näiteks vajalikke kõrgusi, klemmide arvu või trükkplaatide paigutust. Selliste pistikühenduste puhul nagu ept-i One27 võimaldab mitmekesine konstruktsioon ühendada trükkplaate paralleelselt, horisontaalselt või risti ning ühendada trükkplaadile lintkaableid.
Sobiv kontaktisüsteem:
ept-i toode One27 võimaldab sujuvalt saavutada horisontaalseid trükkplaatide vahekaugusi vahemikus 8 mm kuni 20 mm. Selle teeb võimalikuks pistikupinna konstruktsioon, mille kontaktide kattuvus on 2,4 mm. Kaabelühenduse kasutamisega on võimalik vastavalt rakendusele kompenseerida tolerantsid kõikides suundades ja saavutada individuaalselt vajalikud trükkplaatide vahekaugused.
Lisateavet toote kohta leiate siit:
One27 »
ept-i toode One27 võimaldab sujuvalt saavutada horisontaalseid trükkplaatide vahekaugusi vahemikus 8 mm kuni 20 mm. Selle teeb võimalikuks pistikupinna konstruktsioon, mille kontaktide kattuvus on 2,4 mm. Kaabelühenduse kasutamisega on võimalik vastavalt rakendusele kompenseerida tolerantsid kõikides suundades ja saavutada individuaalselt vajalikud trükkplaatide vahekaugused.
Lisateavet toote kohta leiate siit:
One27 »
Töövõime
Hea signaali terviklikkus, mis tagab andmete edastamise kvaliteedi saatjalt vastuvõtjale, ning signaalide kaitse on inverterites kasutamise põhitingimus. Sest pistikühenduse kaudu edastatavad andmed võimaldavad inverteril edastada andmeid ühendatud tarbijatele intelligentselt ja reaalajas. Andmeedastuse kvaliteet sõltub kolmest kriteeriumist:
- Impedantsi muutumine: niipea kui impedants ülekandeteel muutub, peegeldub signaal tagasi, mis halvendab andmeedastuse kvaliteeti. Juba materjali või geomeetria muutus võib põhjustada impedantsi kõikumist.
- Sisestuskaotus (Insertion Loss): See parameeter aitab hinnata, kas vastuvõtja suudab signaali kogu ülekandetee ulatuses üheselt identifitseerida. Kui ept-i Zero8-pistikühenduse (SMT-pistikühendus 0,8 mm rasteriga ja ScaleX-tehnoloogiaga) andmeedastuskiiruse kriteeriumiks võtta sisestuskao tüüpilist väärtust -3 dB, saadakse 8 GHz juures andmeedastuskiiruseks vähemalt 16 Gbit/s.
- Signaaliülekande ülekandekõrvamüra: Ülekandekõrvamüra on teise liini signaali poolt ühele signaalile avaldatav soovimatu mõju, kusjuures mõju tüübi järgi eristatakse lähi- ja kaugülekandekõrvamüra. Ülekandekõrvamüra tugevus sõltub olulisel määral signaali- ja maandusviikude paigutusest.
Pistikühenduse signaali terviklikkuse omadusi on võimalik oluliselt parandada elektromagnetilise ühilduvuse (EMC) kaitsemeetmetega. Elektromagnetiline ühilduvus tähendab tehnilise seadme võimet mitte lasta end häirida soovitud või soovimatutel elektrilistel või elektromagnetilistel mõjudel ega häirida teisi. Elektromagnetilisi häireid on võimalik pistikühenduste puhul vähendada varjestuskontseptsiooni abil. Sidestusinduktiivsus simuleerib pistikühendust nii häireallikana kui ka häireneeldurina. Sidestusinduktiivsuse värviliste kõverate ja väärtuste abil on järgneval joonisel selgelt näha varjestuskontseptsiooni mõju.
Varjestatud Zero8-pistikühenduse kasutamine võimaldab paigutada trükkplaadil häireallikad ja häireneeldurid üksteisele lähemale ning saavutada elektriseadme kõrgemad võimsusklassid ettenähtud impulss- ja pingehüppekatsetel.
Lisaks signaali terviklikkuse omadustele on ka pistikühenduse voolukandevõime võimsuse edastamisel oluline põhikompetents. Voolukandevõime kõverate abil saab kindlaks teha, kui palju voolu võib antud ümbritseva õhutemperatuuri juures kontakti kaudu juhtida, et mitte ületada komponendi maksimaalset lubatud piirtemperatuuri. Järgnev derating-kõver näitab näitepõhiselt, kuidas Zero8-pistikühendusel tekivad erinevad vooluandmed kontakti kohta sõltuvalt pooluste arvust ja voolu juhtivate kontaktide arvust.
Nagu joonisel näha, saavutab 12-pooluseline pistikühendus (sinine kõver) parema voolukandevõime võrreldes 80-pooluselise pistikühendusega (roheline kõver). Selle põhjuseks on väiksem kuumkohtade teke väiksema polaararvuga pistikühenduste sisemuses: siin tekib vähem soojust ja seda on võimalik paremini jaotada. Soojus juhitakse veelgi paremini ära, kui vool juhitakse läbi vaid väikese osa kontaktidest (punane kõver).
Nagu joonisel näha, saavutab 12-pooluseline pistikühendus (sinine kõver) parema voolukandevõime võrreldes 80-pooluselise pistikühendusega (roheline kõver). Selle põhjuseks on väiksem kuumkohtade teke väiksema polaararvuga pistikühenduste sisemuses: siin tekib vähem soojust ja seda on võimalik paremini jaotada. Soojus juhitakse veelgi paremini ära, kui vool juhitakse läbi vaid väikese osa kontaktidest (punane kõver).
Vastupidavus
SMT-pistikühenduste puhul väljendub ühenduse vastupidavus näiteks kahepoolse kontaktiga noa- ja vedruriba vahelise kontaktipõhimõtte lahenduses, kontaktide kattekihi kvaliteedis, mis tagab väikese pinnakulumise, või jootmisjalgades, mis peavad olema konstrueeritud optimaalse meniski tekkimise tagamiseks. Ka SMT-pistikühenduste töötlemisel ja käsitsemisel võib olla oluline, et need oleksid võimalikult vastupidavad. Pistikühenduse ühendamisel võimaldavad sisselükkamise kaldenurgad ja suuremõõtmeline haardepind suurt tolerantsi kompenseerimist ning aitavad muuta pistikühenduste käsitsemist võimalikult lihtsaks.
Pistikühendused on inverteris suurele löökkoormusele ja vibratsioonile avatud, kuna need paigaldatakse tavaliselt mootori lähedusse. Löökkoormus ja vibratsioon ohustavad püsivat ja häireteta kontakti trükkplaadi ja pistikühenduse vahel ning ka pistikühenduste omavahelist kontakti. Usaldusväärse ja püsiva kontakti saavutamiseks pistikühenduse ja trükkplaadi vahel kasutatakse näiteks sissepressimistehnikat. Sissepressimistehnika eesmärk on saavutada võimalikult suured hoidejõud pistikühenduse ja trükkplaadi vahel. Sest kinnitusjõud määravad mehaanilise ühenduse, mis peab omakorda vastu pidama löökidele ja vibratsioonile. See ühendustehnika on end tõestanud meetod, mille puhul surutakse sissepressimisvarras trükkplaadi avasse ning varrase mehaanilise deformatsiooni tulemusel tekib gaasikindel, korrosioonivaba, madala takistusega ja elektriliselt ohutult juhtiv mehaaniline ühendus, mis sobib ka valamiseks. ept GmbH pakub selle töötlemistehnika abil nii kataloogitooteid kui ka kliendispetsiifilisi lahendusi.
Selle meetodi puhul on sissepressitava tihendi diagonaal suurem kui trükkplaadi augu läbimõõt. Pistikühenduse tihend on sissepressimistsoonis paindlik, et trükkplaat ei deformeeruks ega saaks kahjustada sissepressimise käigus tekkivate füüsikaliste jõudude tõttu. Deformatsioon piirdub seega ainult sissepressimispiirkonnaga. Sissepressimise käigus tekib kontaktvarraste ja trükkplaadi metalliseeritud ava vahel külmkeevitus, mis muudab ühenduse mehaaniliselt väga vastupidavaks, ilma et trükkplaati soojuslikult jootmisprotsessiga koormataks. Lisaks on see spetsifitseeritud standardis DIN EN 60352-5 ning säilitab kindla kontakti ka väga suurte mehaaniliste ja termiliste koormuste korral, nagu vibratsioon, painutamine ja tugevad temperatuurikõikumised, ning talub löökkoormusi kuni 200 g. Surumistehnika tõttu paistab ept-i Flexilink-pistikühendus silma eriti heade kvaliteedinäitajatega:
Selle meetodi puhul on sissepressitava tihendi diagonaal suurem kui trükkplaadi augu läbimõõt. Pistikühenduse tihend on sissepressimistsoonis paindlik, et trükkplaat ei deformeeruks ega saaks kahjustada sissepressimise käigus tekkivate füüsikaliste jõudude tõttu. Deformatsioon piirdub seega ainult sissepressimispiirkonnaga. Sissepressimise käigus tekib kontaktvarraste ja trükkplaadi metalliseeritud ava vahel külmkeevitus, mis muudab ühenduse mehaaniliselt väga vastupidavaks, ilma et trükkplaati soojuslikult jootmisprotsessiga koormataks. Lisaks on see spetsifitseeritud standardis DIN EN 60352-5 ning säilitab kindla kontakti ka väga suurte mehaaniliste ja termiliste koormuste korral, nagu vibratsioon, painutamine ja tugevad temperatuurikõikumised, ning talub löökkoormusi kuni 200 g. Surumistehnika tõttu paistab ept-i Flexilink-pistikühendus silma eriti heade kvaliteedinäitajatega:
- Väike düüsi mõju (st juhtmejoone deformatsioon) Külmade
- jootekohtade ja lühiste vältimine jootesildade abil
- Suur tugevus ja vastupidavus koos suurepäraste vedruomadustega
- Protsessikindel töödeldavus tänu optimaalsele kohandamisele töötlemistehnikale
- Usaldusväärne tootmise korratavus tänu pressitud kujundusele
- Vastab autotööstuse juhtivate tootjate
- kõrgeimatele nõudmistele Kõrgeim usaldusväärsus ja töökindlus, mis on miljardite kordade jooksul tõestanud oma väärtust
Soovite saada veelgi põhjalikumat erialateadmist surumis tehnika kohta?
Surumis tehnika aluste kohta saadame teile meeleldi meie tasuta teabelehe:
telli teabeleht »
Surumis tehnika aluste kohta saadame teile meeleldi meie tasuta teabelehe:
telli teabeleht »
Kas on veel küsimusi?
Siis võtke meiega ühendust!
Pöörduge meile vormi
kaudu +49 8861 2501 0
sales@ept.de
Siis võtke meiega ühendust!
Pöörduge meile vormi
kaudu +49 8861 2501 0
sales@ept.de