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电动汽车传导充电接口的可靠性研究

北极星储能网  来源:北极星输配电网    2017/7/28 8:44:15  我要投稿  

北极星储能网讯:由北极星电力网联合国网电动汽车服务有限公司主办的2017第二届电动汽车及充电基础设施建设运营高峰论坛在北京举行,江苏亨通新能源智控科技有限公司康宁工程师做了名为:电动汽车传导充电接口的可靠性的研究的演讲,以下为演讲全文:

现状:充电枪插拔力大端子耗损严重

现在市场上的充电枪主要问题主要是插拔力大、磨损过热和接触不良。因为过的电流比较大、使用比较频繁,长期使用过程中随着端子的磨损、弹性的衰减,接触电阻增高,会出现接触不良乃至烧毁的现象。技术层面来说,插口的插拔力和防护是造成问题的主要原因,重点是插拔力和关于防护的解决方案。

市面上四种插孔形式,一个是开槽式,插入端子的时候力在前端,特点是结构简单、成本比较低。但是缺点则是,力集中在前端,磨损比较突出,寿命不高。后面三种结构,有类似地方,都是用冲压的簧片和本体结合而成,只是形状不太一样。有的公司采用两体的插孔把簧片压在中间,有的把簧片放进去,靠自身弹性固定,还有一种用激光焊接的形式焊在插孔内部。这三种形式成本相对比较高,为了保持比较高的寿命,这个簧片大多数都是用铍铜做成,本身导电性比较低、热处理也比较复杂。

测试过程中发现两个比较突出的问题。一个是端子表面的磨损,集中在接触端,这种端子就是在1万次的插拔之后,基体金属损伤比较严重。插拔力大的问题,在于一个充电枪整体插拔力构成中,外壳连接结构和密封结构力加起来大约占40%左右,剩下的60%主要就是端子的插拔力,所以说充电枪的插拔力主要还是体现在端子上。

改善:打破传统分阶段接触提高寿命

亨通新能源的端子插入力在基础上降低59%,充电枪的整体降低39%,大约在65N,比国家标准规定的140N低很多,操作就比较简单。这个端子结构在传统的开槽式插孔基础上把前端做成光滑固定的圆弧,这样插入的时候就比较柔和,进一步把前端的圆弧放在不同的高度上,这样在插针插入插孔的时候会有一个分阶段接触,让插拔力有一个循序渐进的过程,感觉不是那么突兀,力整体下降很多。

磨损方面,传统的开槽式端子插针和插孔的接触面理想状态下是两个相切的圆弧,实际过程中放大可以发现,经常还是点接触,而且经常都是锐边划伤表面,亨通新能源采用冲压结构,卷成圆之后每个端面还是一个平面,即使插针和插孔有偏心的现象也不会有很大的磨损,寿命可以达到2万次。插入力方面,端子在整体的实验过程中能够保持比较低的插入力,而且能保持在一个相对稳定的范围内。

温升方面,亨通新能源端子的温升大概在20度左右,比国标的50K低很多。另外一个影响温升的关键因素就是亨通新能源的导线压接方式,6个方向加点的形式进行压接,能够很有效的消除拐角处的间隙,电压降降低到0.02毫伏以下。插孔结构的稳定性,亨通新能源插孔是用两体式的簧片和基体接在一起,接触的地方有一个电阻,亨通新能源截取了一些数据内容,在14000次的插拔过程中和2000次的温度冲击过程中,这个簧片和基体间的接触电阻能够保持稳定。

防护:增配新元件充电枪的双保险

另外一个比较重要的方面是关于防护,根据国标的要求,充电枪和充电插座配合后应该达到IP55,但是亨通新能源实际应用中有时候天气比较恶劣,在充电绝缘性能下降的情况下可能存在安全隐患,因此亨通新能源对密封性结构做了进一步的提高。这是亨通新能源的充电枪结构,采用的是外部排除、内部防护双重保护,这个实验,IP9K,大部分水通过排水系统排出题外,剩余一小部分水对内部防护已经不构成威胁,整体达到IP9K的要求。

泥盐水实验考核防护能力,经过测试之后看到这个结果有着很好的保护功能。关于充电状态的表示,亨通新能源在充电枪上加了一个状态指示器,即使在夜间也能清晰的看见充电是否完成。

未来:大电流、智能化齐头并进

亨通新能源未来的研究方向,包含大电流充电和智能充电,在大电流方向亨通新能源希望在现有的250A尺寸不变的情况下提升它的充电能力,达到500A的目标。在智能方向,亨通新能源正在研究身份识别、防跌落、充电枪的智能插拔技术。同时计划在轻量化、智能化、服务便捷化、物联网、大数据等方面进行更深一步的研究和探索。

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