- 确保最高安全性——防止乘员受伤,保护车辆,并维护制造商的声誉。-
使车辆尽可能高效运行——使车主避免频繁充电的不便,并能行驶更远的距离。
然而,实现这两个目标对负责完成这些目标的工程师来说是一项复杂的挑战。而要实现更快的充电速度,则需要采用更高的电压(800V)。因此,由于这种日益增长的复杂性,任何现代电动汽车的动力系统设计都至关重要。制造商必须开发高度复杂的车载网络功能,并具备必要的监控和诊断功能。
获取关键数据:
电动动力系统需要高性能的数据采集基础设施来确保其效率和安全性。通过该基础设施,动力系统的各个部件会受到持续监控,任何故障迹象都会被发送到相关的电子控制单元 (ECU),以便采取相应的纠正措施。此外,正如我们将看到的,电动汽车设计所受到的限制意味着该基础设施(及其使用的组件)需要具备特定的技术特性。
电动汽车动力系统的关键部件
电动汽车动力系统内部或与其直接相关的六个主要系统如下:
- 车载充电器 (OBC) - 负责将交流电转换为合适的直流电压,为电池充电。
- 电池组 - 储存充电后的能量,随时准备输出。
- 牵引逆变器 - 将电池的直流电转换为交流电,驱动电动汽车的电动机。
- 电机控制器 - 通过数字电路接收驾驶员踩下车辆刹车和油门踏板的力,并将其转换为改变电机扭矩的指令(用于加速或减速车辆)。
- 电池管理系统 (BMS) - 监控电池组内的各种参数,以确保每个电芯正常工作。
- 直流-直流转换器 - 降低电池电压,以便用于其他功能(例如照明、空调、信息娱乐系统等)。
车载电脑(OBC)、电池管理系统(BMS)、牵引逆变器、电机驱动器和电机控制器必须持续地与其对应的电子控制单元(ECU)进行实时数据传输或接收。这些实时数据将有助于提高动力系统效率、延长车辆使用寿命、增强可靠性并提升安全性。
电动汽车的数据依赖性:
众所周知,电动汽车电池组由锂离子电芯组成,必须考虑潜在的火灾隐患。因此,持续的系统监控至关重要。电池管理系统 (BMS) 通过采集电芯的实时数据(例如温度、电压和电流),了解电池组的整体健康状况。然后,它确保每个电芯都保持在安全的工作参数范围内。BMS
凭借其众多的诊断功能,可以检测出任何可能导致过热的电芯潜在问题,并将其断开(防止危险的热失控情况)。但是,如果出现更严重的问题,影响到电池组的大部分区域,则可能需要完全关闭车辆。BMS
还可以进行电芯均衡。电池组中各电芯的结构存在差异,有些电芯的储电量高于其他电芯。电芯均衡意味着将电量更好地分配到整个电池组中,从而使性能较低的电芯使用寿命更长。
其他组件,例如车载电脑 (OBC)、牵引逆变器等,也需要数据来快速响应动力系统状况的变化。与电池管理系统 (BMS) 一样,连接器也需要高速连接才能实现确定性运行。
基本互连要求:
在任何汽车应用中使用连接器都需要具备几个基本特性。首先,空间有限,因此连接器组件的尺寸必须考虑到这一点,同时还要提供高接触密度。此外,所选连接器必须足够坚固,能够承受汽车应用的严苛环境。它们必须能够抵抗冲击、振动和高温。此外,还必须具备完全的防尘防潮性能。
它们还必须支持符合现代车辆通信网络要求的高数据速率,并保持良好的信号完整性(即使这些连接器将处于嘈杂的电磁环境中)。此外,建议采用防止装配过程中出现插接错误的机制。最后,电动汽车行业竞争日益激烈,这意味着所使用的连接器必须具有价格竞争力,并且不能过高地增加物料清单的总成本。
高密度紧凑型互连解决方案:
多家制造商已将 Archer Kontrol 连接器应用于其电动汽车动力系统,而 Harwin 在该领域不断增长的应用方面也积累了丰富的经验。这些高可靠性的板对板连接器已集成到车载电脑 (OBC)、电机控制器和牵引逆变器中。它们为汽车工程师提供了电动汽车动力系统数据基础设施所需的所有关键技术特性,并且对于采购商而言,它们在商业上也具有优势。此外,这些间距为 1.27 毫米的连接器尺寸小巧,并可选择垂直或水平方向安装,因此能够安装在狭小的空间内。
除了125°C的耐温等级(足以承受动力总成模块内部的高温)外,这些组件还具有卓越的抗振性能(经10–2,000 Hz、1.5 mm、198 m/s² (20 G) 的循环测试,持续12小时)。此外,凭借3 Gbps的传输能力,它们能够轻松支持基于以太网的车载通信网络的数据速率。这些组件采用高耐久性的磷青铜触点,并镀有金锡涂层。触点嵌入坚固的塑料外壳中,外壳阻燃等级达到UL94V-0。Archer
Kontrol连接器采用全屏蔽设计(防止损坏),并内置极化功能,可防止在汽车制造商的生产线上出现插接错误。8 mm至20 mm的堆叠高度选项提供了更大的灵活性,可实现合适的组合以满足特定的设计要求。此外,还提供即用型电缆组件(长度为150 mm和300 mm),并带有应力消除紧固件。
结论:
实时数据采集与传输是电动汽车长期运行的基础,能够提高动力系统效率、延长电池寿命并增强安全性。哈温与众多世界领先的电动汽车制造商紧密合作,为其提供所需的连接器,助力其动力系统达到最佳性能水平。凭借不断发展的互连技术和创新改进,下一代电动汽车将更好地满足市场预期。
