Power.S3:满足电动汽车和混合动力汽车连接器需求

2010-09-06 17:33:38来源: EEWORLD

     
      连接器制造商之一FCI,提供开始量产的种类齐全的连接器和充电插头,满足电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)市场的独特需求。Power.S3系列产品是由FCI和全球领先的汽车公司紧密合作开发的,在安全性、耐久性、可靠性、紧凑性和减轻重量方面——电动汽车和混合动力汽车应用的基本要求——进行了优化。新型FCI产品同样具有成本竞争力,而这一点对于低排放和零排放汽车是至关重要的。包括16/32A充电插头和高压连接器在内的Power.S3系列的亮点在于这是专为新一代充电电池驱动的插电式混合动力汽车和电动汽车设计的产品。

电动汽车/混合动力汽车市场已成形
 
      受飙升的燃油价格、环保意识的提高以及政府规定和刺激政策的驱使,电动汽车和混合动力汽车市场持续快速发展。各大整车厂不是向现有市场推出低排放车型,就是制定相关的改进方案。此外,在未来两年内许多大公司将开始批量生产全电动汽车。

      虽然低排放和零排放汽车的势头很猛,但对消费者接受这项新技术的速度的估计还存在很大差别。据预测,到2015/20年,它们大约占全球汽车市场1%~10%的份额。尽管这个比例偏低,但它代表了一个不容忽略的新兴市场,为参与设计和制造这类汽车的企业带来独一无二的挑战和机遇。

      尽管各大整车厂致力于开发低排放和零排放汽车,但对于哪些具体的电动汽车和混合动力汽车技术将取得成功还存在一定的争议。全球不同的生产商正在寻求不同的发展路径。因此,在未来两到三年内消费者将拥有越来越多的电动汽车和混合动力汽车车型的选择。将来会出现各种各样的混合动力汽车,包括弱混合动力汽车(停车时,传统发动机自动停止转动,之后再重新发动)、中混合动力汽车(例如丰田Prius)、全混合动力汽车(电动机和传统发电机都能够为汽车提供足够动力)和插电式混合动力汽车(即能够用充电插座为蓄电池充电的全混合动力汽车)。即将面市的Chevrolet Volt则代表了另一种略微不同的思路:采用续航能力为65km的蓄电池辅之以增程型传统内燃机的模式。

      同样,电动汽车(仅由充电电池提供动力)的规模化生产计划也在进行中。计划推出的车型中包括一款即将于2011年面市的Renault/Nissan车型,其典型的电池续航能力为160km。

      除了汽车自身的性能特征,电动汽车/混合动力汽车市场的成形还取决于电池技术在重量、成本和容量方面的提高以及充电基础设施的覆盖面和建造速度。事实上,即使电动汽车作为仅用于短途旅行的“第二辆车”来使用,里程焦虑仍是电动汽车的一个关键的局限因素。而这个问题似乎只有在消费者能够随时获得快充供电站的时候才能完全解决。设想只为一辆传统汽车加大约8升汽油——相当于当前电动汽车的最大里程——再想想司机的焦虑…

迎接新型连接器和充电插头需求的挑战

      使用大容量锂电池是电动汽车和混合动力汽车设计多样化选择的一个共同点。工作电压的范围为400V~600V。这至少是传统汽车标准14V铅酸电池的10倍以上,也因此开发了应用专门的连接器和充电插头的全方位的解决方案。

       这些新的连接器和充电插头需要解决许多重大的问题。其中,最首要的就是安全问题,因为工作电压的范围为400V~600V,工作电流的范围达到50A~300A甚至更高。考虑到操作工在汽车的整个生命周期中会不可避免地接触发动机舱,高标准的防触电保护需求是显而易见的。此外,在如此高的功率下,电磁干扰是另一个重要问题。还有,在连接器插拔操作中会产生电弧,这会严重危害到电气连接和电子设备,并且可能引起汽车燃烧。
 
      随着大容量锂电池的出现,在一些案例中引发了危险的失效模式。这也将引火风险提到了议事日程的首页。此外,如何降低电池的重量和成本仍是一项难题:一方面,增加电动汽车的续航里程和电池的容量意味着每个元件的重量都要减轻;另一方面,由于新一代电动汽车牢牢地定位于大众市场,经济性同样扮演着极为重要的角色。而仅电池成本就可能高达数千欧元,因此,降低汽车内其他配置成本的压力就更大了。

      为了迎接这这所有的挑战,FCI的Power.S3系列的新型连接器和充电插头产品在高功率操作,成本竞争力,耐久性,紧凑性,人体工学和人员安全方面做了最优化的设计。

合作开发连接器和充电插头的方式

      事实证明,FCI已合理地定位于电动汽车和混合动力汽车市场,提供新型连接器和充电插头。关键在于本公司能够将连接器技术的专业知识和汽车市场的特定需求相结合。多年来,FCI携手主要整车厂(OEM)设计和制造新型连接器解决方案和产品。这对于目前缺少既定标准的电动汽车/混合动力汽车市场具有极其重要的意义。因此,成功有赖于真诚合作。经过与领先汽车制造商的多年合作,本公司目前已能够提供一整套的解决方案,批量生产一系列产品,即Power.S3:充电插头和高功率连接器(创新性小型化设计的连接器塑壳以及高性能端子)。

Power.S3 16/32A充电插头

      弱混合动力汽车和中混合动力汽车已投放市场,低/零排放汽车的下一个里程碑将是推出电动汽车和插电式混合动力汽车。为了满足这些开创性意义的汽车对新充电插头解决方案的需求,FCI与REMA携手合作。REMA是一家制造电动叉车用插头和插座的专业生产厂家。最先推出的合作成果是单相16/32A充电插头和插座,符合SAE J1772和IEC62192-1标准:“慢充”电动汽车/混合动力汽车应用方面的国际通用标准。这些产品用于在公共充电站或在家对汽车的锂电池充电,充电时间为4~8小时。

      由于结合了REMA在高压电池充电方面的经验和FCI在汽车连接器市场中的专业知识,该设计具备许多独特的创新特点。

      具体说来,这些特点包括:复合弹片式母端子,带有一个弹片保护装置,用于准确控制插/拔力,有助于实现数千次插/拔循环操作。根据高等级故障安全保护和绝缘的需求,该设计提供等级为IP67的防尘防水保护,具备全新的防冻保护,特殊的导水通道能够排除液体和灰尘。为了保证舒适和方便使用,还对人机工程学作了细致考虑。

      众所周知,要让消费者接受全电动汽车和插电式混合动力汽车,汽车要具备“快充”能力,即通过专门的充电站在数分钟内将电池充满电。目前FCI和REMA关于16/63A快充插头的研发已处于最后阶段。该产品的设计符合IEC 62196-2-2标准(尽管该标准目前还未定型)。因为可能要在单相、二相或三相条件下使用,该产品具备故障安全保护功能和高插拔循环性能。

Power.S3 – 种类齐全的端子

      FCI提供的端子选择体现了各种各样的电动汽车/混合动力汽车设计的典型应用。Apex-280是根据子系统(例如空调、加热、车内充电插头互连装置)的35A需求而量身定做的;而RCS-800解决了电池、接线盒和逆变器这类装置的高电流、高电压的直流连接的需求。Apex-950处于两者之间,具备150A的载流能力。
 
Apex-280: 2.8mm 扁平端子35A @ 70ºC(4mm2 电缆)
Apex-950: 9.5mm扁平端子150A @ 70ºC(35mm2 电缆)
RCS-800:  8mm圆形端子   230A @ 70ºC(50mm2 电缆)

      这些端子中值得注意的创新之处包括RCS-800端子,其全新的8毫米圆形端子的设计比同等载流能力的扁平端子更加有效地利用空间。这些圆形RCS端子有很多接触点,根据用户的需求规范,工作电流可达250A,甚至更高。此外,采用特殊表面镀层能够防止电弧放电造成的损坏,另一方面,塑料盖帽提供等级为IP2-x的保护,以防发生电击操作工的危险。

Power.S3 – 创新性塑壳解决方案

      对于APEX-280和RCS-800连接器,FCI研制出同样创新的塑壳解决方案。其中的一项创新是获得专利的互锁装置:确保一拔出连接器就立即断电——而且独特的“两步式”释放过程为互锁装置的工作提供足够的时间,这样,通电时就不会出现断开现象。用户确实须进行两个独立的动作,切断电源和拔出连接器之间会有五秒钟的延迟。这些新颖的安全装置还拥有许多其他特点。端子被固定在塑料防护孔格后,防止手指的碰触。FCI的ErgoMate齿轮轴向连接系统在帮助实现更小尺寸的解决方案的同时显著减小匹配力。一旦对配到位,连接器二次锁止会被关闭,以此保证100%稳固的连接。此外,采用高等级的屏蔽和密封保护的同时,实现了小型化紧凑设计。

客户定制研发仍是常态

      电动汽车/混合动力汽车市场仍未定型且变化迅速。涉及这些新型汽车设计和制造的公司都处于快速上升的学习阶段,而对于产品在实际应用中的性能,还有许多东西有待我们学习。FCI一直积极研发新产品。除了上述的快充插头以外,还包括:

• 两孔弯角(90º)连接器。考虑到电动汽车/混合动力通常采用的电缆很粗,与折弯电缆相比,使用这种弯角连接器是一种更好的选择。
• 两孔维修连接器,带有集成式独立开关,用于维护、检修和紧急情况下手动断开电池充电器。

      随着Power.S3系列产品的推出,FCI已确立了在此领域世界领先的地位,为电动汽车/混合动力汽车市场提供开始量产的种类齐全的具有价格优势的的解决方案。但是,对于可预见的未来,这个市场将仍以客户定制研发需求为特征。不同的汽车制造商寻求各自的发展策略。在这个快速兴起的技术领域,FCI携手客户创造商业化定制解决方案的意愿则成为另一种关键的竞争优势。在这个领域,关键的成功因素是以客户为中心的理念,项目管理能力,专业技术以及模拟分析设计工具。这些工具和方法论将有助于FCI及其合作伙伴设计出高性能连接器并在设计阶段模拟这些连接器的性能指标。在这个具有开拓性的技术领域,这种针对性能的模拟和分析对于电动汽车和混合动力汽车的设计者来说是至关重要的。

关键字:Power.S3  电动汽车  混合动力汽车  连接器

编辑:于丽娜 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/0906/article_2524.html
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