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从快充连接器到高压连接器

最近疫情闹的,生活节奏和工作节奏完全被打乱了,搞的也无心写东西,今天的会几个同行聊了各自的技术方案,听了一会,还是觉得比较有意思的,忙完白天的事,夜深人静,试着想写点啥

目前看下来,我们和欧美在重卡及未来电动工程机械 等大功率商用补能的方向上是完全不同的方向,国内在中电投这几年的推动下,换电补能的方式被作为一个非常重要的技术路线;而欧美在早些年尝试换电路线失败后,就押宝在充电的技术路线上,当然 孰好孰不好,无法下定论,国情、市场环境等都不同,无法直接比较;欧美是在原有的充电上层层递进,从200A 250A 400A 500A-到商用车的MW级充电,更像单行线;

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随着我们chaoji的有望今年落地,我们也会从200A 250A 600A的技术路线递进,同时我们有较大希望这次正式加入到IEC的这个大家庭里,让我们的车企正真无障碍的走出去;同时我们在商用车上推出了换电的系统,也从200A 向400A的技术路线递进,

从实际角度来说,1500V 500A已经是目前的上限了(在不考虑极端的情况下);但是从长远来看,我们的换电商用车的充电技术方向也应该是考虑到未来有可能达到的MW级充电,这个可以和欧美的MW级充电对标,可以面向一切未来一切大功率的商用系统,如电动飞机、游艇、工程机械等,当然如果换电系统仅仅只作为重卡或者矿卡里的一个小范围的选项,那如果未来技术快速发展,我们是否会在更大功率需求的电动化市场缺少延申的补能方式基础?

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虽然技术路线不同,但是从接口端到电池端这条线,很多的技术方向还是值得关注的,去年做了几十场咨询,其实从市场投资的角度来看,大家都认为汽车电子板块国产化的趋势被严重低估了,而且这也是一个大势所趋的方向,聊下来会有些共同的看法:关于车内高压连接器未来几年随着整车不断快速的集成以及连接器大厂的量产自动化的快速落地,会呈现一个单车用量和单价快速下降的趋势,虽然市场车的量在上升,但是高压连接器的壁垒并没有那么大,先发优势也会逐步被替代,成本是核心,一旦过了那个点,车内的高压接口也会趋于互换

我反而觉得在外部接口到电池这条线上未来会有一些难点,比如快充下的液冷是何种方式?比如电池板端到充电座的高压回路是否也要做主动液体冷却?从技术上来说这并不难实现,这个话题早在几年前我和C厂也聊过这个,当时话题搁浅了;最近我看安波福北美的主动液冷充电插座上已经把这个设计出来了,冷却回路可以并到车身冷却回路里,那对于板端的高压连接器是否也需要增加液冷的回路?这个目前我还没看见哪家在做,但是这个也是可以尝试去做的,而且我们在换电连接器上的一些先行的乘用车厂也在考虑换电接口是否能同步兼容冷却回路

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特斯拉在这条线上采用了铝管铝线的加定制busbarbox的形式来解决,把电流直接干到了700安培,其实这种铝管的方式我之前很多文章也挖过,并不是特斯拉主创,来自日系的思路;特斯拉的卡车还没有量产,目前还没有看到其MW级的接口方式是怎么样的,想看其到电池这个路径是怎做系统的热平衡的,特斯拉在电池端的连接器并非走寻常路,这个我之前也聊过这个,连接无绝对的固定形式,busbar的形式,contact的形式都可以,关键是否可以满足技术性能,并无固定的技术路线;

从长远看特斯拉和戴姆勒的卡车比较有代表性,这2家的方案思路基本上可以代表了其未来的方向,这个向未来做欧美商用市场的可以关注关注;

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在冷却的技术路线上,目前主要还是以液体主动冷却为主,前段时间看福特和普渡大学搞了一种新的cable冷却方式,是一种相变沸腾冷却的方式,把液体变成气体冷却的形式,这种技术并不是新的技术,在电池冷却上也不是,但是用在充电线上的确没有,感兴趣的同学可以自己搜搜,如果需要论文的,可以私信我;

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其实今天的会上还聊到一个端子的事情,端子的结构到底应该是什么样子的才能有助于实际的复杂工况下的应用呢?通过国标充电枪座我们之前看到了很多的问题,其中如果泥水沙子沉积在端子孔中是否真的没有任何办法解决?或者只能主动清理或者更换端子;之前看住友的端子或者ODU给特斯拉的端子其实都设计了类似的“排泥”的结构,查了相关资料,这种结构我们在工业里类似“劈槽式”端子结构端子,之前一直被认为接触载流不行,不够稳定,但是我觉得这个思路是可以被借鉴的,同时住友为了解决或者说提高其接触的可靠性,其在加工的工艺上并未采取传统的机加方式,来保证其更高的精度和一致性

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其实聊到端子,连接器的基础的研究内容,我觉得国内厂家还是需要多做深入的研究,而且要往更深材料级去研究,是否连接器除了互换需要设计AK界面,是否一定要AK界面?并不是一定的,从温度对流角度来说,如果连接器是金属的,铝合金的散热效果比锌合金好,而较长的要比较宽的好(来自北邮的连接热插拔实验分析),不同的思考角度决定了设计方向,那比如从屏蔽的角度呢?防护的角度呢?

回头文章开头,这条线上的接口短期内还是会呈现高流高压的双高形式,当电流大较大时,上面说了一种办法,要去主动实现冷却以降低较大的热损和控制成本,同时我们也需要对热源进行监控和检测,这个地方就引出一个老话题了,那温度传感器到底怎么布置是个问题,你直接布置到发热的功率端子上是最合适的,压接的布置一个,插合的布置一个,但是强电势会分分钟窜入检测回路烧毁你的传感器

无论是我们chaoji 或者未来更大电流的连接器都是需要考虑这个点,那既然不能直接布置,那放靠近发热源是否可以,那其实就没有办法实时检测温度变化了,温度一旦失控的速度是很快的,目前看大家要么就是把传感器做绝缘封装贴近端子,要么就是放置在贴近发热源的较近的绝缘地方;

其实这个问题,我看IEC最新的第3部分里2020版的给了一种思路,IEC里对接触端子的温度是要求不能超过90°,他的做法类似一种斜率方程式,通过检测一种温控装置的温度变化曲线来检测实际的温度变化曲线,来捕捉这个曲线之间的变化值,这是个比较有意思的思路,IEC的第3部分是兼容了400A95方的,在电压电流的角度来说和连接器及相关产品比较相似,这种检测方式感兴趣的同学也可以自己实验室试试

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