在創(chuàng)建一個(gè)高效且盈利的電動(dòng)汽車(chē)(EV)系統(tǒng)中,找到適合的連接器來(lái)傳輸電力是至關(guān)重要的一步。
電動(dòng)汽車(chē)(EV)似乎正在全球范圍內(nèi)迅速普及,不僅在消費(fèi)者汽車(chē)領(lǐng)域,在工業(yè)和商業(yè)用途中也是如此。持續(xù)推動(dòng)EV的采用面臨的最大挑戰(zhàn)之一是如何使其更加高效。但還有另一個(gè)可能對(duì)EV市場(chǎng)增長(zhǎng)產(chǎn)生同等重大影響的因素:強(qiáng)大而高效的充電器的可用性。而充分發(fā)揮充電器的效能的關(guān)鍵可能在于連接電池與電源的連接器。事實(shí)上,眾多挑戰(zhàn)和成本都來(lái)自于各種EV系統(tǒng)之間的接口,比如動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、電池和充電站之間的接口。
這些接口——連接器——起著重要的作用,不僅適用于你車(chē)庫(kù)里可能正在充電的EV,也適用于工業(yè)設(shè)施、可再生能源、電力傳輸與分配、鐵路、港口、焊接自動(dòng)化(包括實(shí)際焊接EV的機(jī)器人)、測(cè)試與測(cè)量以及電動(dòng)出行等領(lǐng)域中的商業(yè)用途的EV。
連接器被認(rèn)為是一種成熟的技術(shù),但實(shí)際上并非如此。工程師們需要解決的挑戰(zhàn)包括性能、耐久性、生產(chǎn)、合格和監(jiān)管要求,當(dāng)然還有成本。
一家公司可能會(huì)考慮利用內(nèi)部解決方案來(lái)解決其連接器的問(wèn)題。但是,你的內(nèi)部設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)是否擁有必要的資源來(lái)與多種聚合物和金屬的組合一起創(chuàng)建解決方案呢?而采用內(nèi)部解決方案的機(jī)會(huì)成本又是多少?對(duì)于生產(chǎn)有連接器的裝配線(xiàn)來(lái)說(shuō),內(nèi)部團(tuán)隊(duì)能否提供具備投產(chǎn)準(zhǔn)備的零部件解決方案,并協(xié)調(diào)供應(yīng)鏈以提供足夠的組件?還有一個(gè)人為因素需要考慮:裝配線(xiàn)人員能否可靠地、準(zhǔn)確地、安全地安裝連接器,而不會(huì)損壞潛在敏感的組件?
如果內(nèi)部解決方案無(wú)法滿(mǎn)足公司的需求,可以引入專(zhuān)門(mén)從事高電流連接器設(shè)計(jì)的外部供應(yīng)商,例如St?ubli,而且越早引入這樣的顧問(wèn),當(dāng)裝配線(xiàn)開(kāi)始生產(chǎn)最終產(chǎn)品時(shí),連接器就不太可能成為你的困擾之一。
在設(shè)計(jì)連接器時(shí),不僅僅考慮電流容量是不夠的,電流容量指的是連接器在不超過(guò)其溫度額定值的情況下能夠連續(xù)承載的最大電流量。連接器還必須設(shè)計(jì)能夠承受最壞情況下的峰值電流、持續(xù)電流、溫升和管理、電源周期波動(dòng)、環(huán)境條件(包括潮濕或冬季環(huán)境中的濕度、沿海地區(qū)的腐蝕性鹽以及沙塵等),以及安全性和人為因素。
通過(guò)使用電流傳感器或嵌入式傳感器,可以監(jiān)控和控制溫升。然而,這要求工程師平衡競(jìng)爭(zhēng)性的復(fù)雜性;例如,充電算法的復(fù)雜性增加與連接器本身使用高溫材料的成本增加之間的平衡。
這些連接器還必須考慮到一個(gè)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn):自動(dòng)化。由于目前電池技術(shù)的限制,車(chē)輛需要頻繁充電,因此對(duì)機(jī)器人連接越來(lái)越感興趣。這些機(jī)器可以在車(chē)輛停下來(lái)裝載和卸載時(shí)連接到充電器上。它還為移動(dòng)充電提供了可能性,即機(jī)器人前來(lái)為車(chē)輛充電。在這些情況下,連接器可能需要與目前市場(chǎng)上的連接器具有不同的設(shè)計(jì)要素和標(biāo)準(zhǔn)。
這些只是St?ubli這樣的專(zhuān)家可以提供專(zhuān)業(yè)知識(shí)和組件的一些難題。
例如,對(duì)于與車(chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)相關(guān)的高要求操作,St?ubli提供了PerforMore電動(dòng)傳動(dòng)連接器,該連接器專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現(xiàn)電池、逆變器和高壓充電進(jìn)線(xiàn)之間的穩(wěn)定高電流傳輸。
St?ubli電力連接器北美銷(xiāo)售負(fù)責(zé)人David Rababy表示:“這款連接器是市場(chǎng)上功率最高的連接器?!?PerforMore在40攝氏度下額定為600安培,并采用了雙級(jí)鎖定設(shè)計(jì)以確保安全性,在緊湊設(shè)計(jì)的同時(shí)保持了高工作電壓所需的間隙和距離。
由于采用了St?ubli的Multilam連接器技術(shù),它還具有出色的抗振性能。該連接器由一系列的凹槽和接觸點(diǎn)組成,可以集中電流并最小化接觸電阻,從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定一致的電流傳輸并減少功率損耗。
因此,PerforMore非常適合用于具有高技術(shù)要求的各種直流接口,比如電池,以及涉及到大量振動(dòng)或連接器處于惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。
對(duì)于需要一定定制化的應(yīng)用,St?ubli還提供CombiTac模塊化連接器,可以輕松調(diào)整以滿(mǎn)足每個(gè)應(yīng)用的要求。它可以配置用于連接電力和電信號(hào),以及冷卻劑、光纖、熱電偶和以太網(wǎng)線(xiàn)等流體。它們還可以配置為不同的外殼終端。
Rababy表示:“這些類(lèi)型的連接器的插拔次數(shù)約為標(biāo)準(zhǔn)充電插頭的十倍?!彼鼈儓?jiān)固耐用,并且可以根據(jù)要求進(jìn)行配置。
St?ubli還提供在線(xiàn)配置CombiTac的選項(xiàng)——從規(guī)劃到查詢(xún)、投產(chǎn)到售后溝通。這使得即使沒(méi)有太多先前知識(shí)的用戶(hù)也能夠創(chuàng)建自己的CombiTac解決方案,并根據(jù)其個(gè)體需求進(jìn)行定制。
這種連接器非常適合需要獨(dú)特充電解決方案的應(yīng)用,例如自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)輛(AGV)或機(jī)器人系統(tǒng)。大多數(shù)使用CombiTac的應(yīng)用都是工業(yè)應(yīng)用,例如采礦、公共事業(yè)電力、建筑和農(nóng)業(yè)。它們還可用于商用車(chē)輛的電池更換的電動(dòng)出行領(lǐng)域。此外,該組件非常適合電池組測(cè)試;它可以插拔數(shù)十萬(wàn)次進(jìn)行測(cè)試。
對(duì)于自動(dòng)化操作,St?ubli提供了Quick Charge Connector(QCC),這是一種專(zhuān)為自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的連接設(shè)備,可以集成到各種車(chē)輛和應(yīng)用中。盡管體積小巧,但它能夠?qū)崿F(xiàn)高功率傳輸;實(shí)際上,它所能處理的充電功率比目前市場(chǎng)上的1、2、3級(jí)充電器高一個(gè)數(shù)量級(jí)。QCC完全絕緣防護(hù),防止接觸和水污染,可在公共區(qū)域和各種環(huán)境中使用。該連接器可應(yīng)用于從渡輪到港口、重型礦山和商業(yè)設(shè)備等各種高功率和/或關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用,并不適用于消費(fèi)者車(chē)輛。
Rababy表示:“QCC最適合于耐用、高功率和/或關(guān)鍵任務(wù)的應(yīng)用,其中停機(jī)時(shí)間和非計(jì)劃維護(hù)成本高昂,在這些應(yīng)用中,將終端用戶(hù)從充電連接過(guò)程中解放出來(lái),并且需要高功率以?xún)?yōu)化運(yùn)營(yíng)成本。”
事實(shí)上,QCC已經(jīng)被應(yīng)用于加利福尼亞州長(zhǎng)灘港口的一批33輛電動(dòng)拖車(chē)的高功率充電器中。QCC系統(tǒng)采用了一個(gè)封閉式的插銷(xiāo)設(shè)計(jì),連接器兩側(cè)都具有防觸電保護(hù),并且能夠在拖車(chē)嘗試連接充電器時(shí)快速而輕松地進(jìn)行糾正。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了充電器與每輛車(chē)輛的充電端口的自動(dòng)連接,這些充電端口已經(jīng)改裝到每輛車(chē)輛上。
正如前面提到的,連接器仍然是一個(gè)不斷發(fā)展的技術(shù)。連接器行業(yè)面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn),特別是在工業(yè)4.0時(shí)代,是通過(guò)在使用不同技術(shù)的不同系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)?;?。歐洲、亞洲和北美都遵循不同的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);跨司法管轄區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)化將有助于隨著時(shí)間的推移實(shí)現(xiàn)互操作性,并幫助公司避免設(shè)備無(wú)法與不同或更新的OEM產(chǎn)品配合使用。
St?ubli正在領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)Megawatt Charging System(MCS)的工作組,該工作組由CharIn E-Mobility利益相關(guān)者協(xié)會(huì)主導(dǎo)。MCS利用QCC系統(tǒng)創(chuàng)建了一種用于高效充電重型電動(dòng)車(chē)輛的新充電標(biāo)準(zhǔn)。它可以提供高達(dá)四兆瓦的充電功率,并計(jì)劃于2024年推出。
對(duì)于在快速增長(zhǎng)和快速發(fā)展的電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域運(yùn)營(yíng)的公司來(lái)說(shuō),找到適合其運(yùn)營(yíng)的正確連接器是一個(gè)重要的決策。幸運(yùn)的是,這些解決方案已經(jīng)可行——無(wú)論是內(nèi)部解決方案還是通過(guò)像St?ubli這樣的專(zhuān)業(yè)公司引入的產(chǎn)品。
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