一、高壓連接器和高壓線束

新能源汽車用高壓連接器是機電一體化產(chǎn)品,主要由接觸件、絕緣體、殼體及附件四部分構(gòu)成,其中:接觸件是連接器完成光、電信號連接的核心部件,通過接觸件的插合完成車輛在行車中所需的光、電信號的連接;絕緣體和外殼主要起固定、絕緣和機械保護作用。制造過程集電氣性能設計、數(shù)控機械加工、沖壓工藝技術(shù)、塑壓工藝技術(shù)、精密壓鑄工藝技術(shù)、嚴格的試驗手段等多元技術(shù)組合于一體。

由于高壓連接器產(chǎn)品的質(zhì)量和精度直接影響到連接器的電氣、機械、環(huán)境等性能,進而影響電動車輛的行車安全,因此高壓連接器的質(zhì)量要求和制造精度比較高,屬于連接器領域中附加價值較高的中高端產(chǎn)品。

在新能源汽車產(chǎn)業(yè)領域,高壓連接器是極其重要的元部件,整車、充電設施上均有應用。整車上高壓連接器主要應用場景有:DC、水暖PTC 充電機、風暖PTC、直流充電口、動力電機、高壓線束、維修開關、逆變器、動力電池、高壓箱、電動空調(diào)、交流充電口等。  高壓線束是電動汽車里面的連接器和線纜在整個車運行當中非常關鍵的連接件,影響高壓線束的隱患主要有是過熱或燃燒,以及惡劣環(huán)境對線束的應還有屏蔽性能、進水進塵的風險等。近年來隨著國家的大力支持和推進,中國的新能源汽車的發(fā)展取得了長足進步,各式各樣的新能源汽車已經(jīng)陸續(xù)走進我們的日常生活。主要包括純電動汽車、增程式電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車、氫發(fā)動機汽車、其他新能源汽車等。 

但不管新能源汽車的形式是如何的,他們共同的特點是使用高達300V~600V甚至更高的電壓平臺,涉及到布線,而且他們都有著相同的基本要求,即是在電磁干擾保護系統(tǒng)下的安全傳輸高的電流和電壓。而高壓電纜正是用于連接高電壓電池、逆變器、空調(diào)壓縮機、三相發(fā)電機和電動機,從而實現(xiàn)動力電能的傳輸。但是需要說明的是電動汽車的高壓線束并不等同于我們?nèi)粘Ｉ钪械母邏弘娏斔碗娎|,僅是相對于常規(guī)汽車的低壓系統(tǒng)相對而言的。

我國在電壓高壓線束方面一直都沒有統(tǒng)一的標準,以前實行的GB/T25085、 GB/T25087《道路車輛用60-600V低壓電纜》脫胎于IS06722,對于額定電壓60-600V的單芯或多芯電纜做了規(guī)定和要求,但是對于新能源汽車使用的600V以上的高壓線纜,則一直存在標準的缺失和空白。2016年8月,工信部批準發(fā)布了汽車行業(yè)標準QC/T 1037-2016《道路車輛用高壓電纜》,并于2016年9月1日正式實施。該標準規(guī)定了額定電壓 AC 1000 V/DC 1500 V 及以下道路車輛用高壓電纜的要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝和標記。

由于汽車線束是影響整車電氣性能的關鍵性零配件,所以世界上各大生產(chǎn)商與專業(yè)的線束生產(chǎn)商通常保持了長久而密切的穩(wěn)定合作關系。全球汽車線束廠家高度壟斷,主要的四家生產(chǎn)商占有了超過75%的市場。其中大多數(shù)日本的汽車線纜生產(chǎn)商原本從事于電線線纜的生產(chǎn),有很好的產(chǎn)品技術(shù)傳承,同時,住友等公司還掌握上游的礦業(yè)資源,成本控制力比較好。

由于我國汽車線束產(chǎn)業(yè)起步較晚,目前,大多數(shù)為外資或合資企業(yè),占到我國線束產(chǎn)業(yè)的42%,其次是一些民營的較大型的汽車零部件廠商,占有率為37%,而國營汽車線束企業(yè)占21%。據(jù)統(tǒng)計,目前外商在我國投資的線束企業(yè)已達100余家,國際著名的汽車線束企業(yè)幾乎都在中國建立了合資或獨資企業(yè)。上世紀80年代,日本的矢崎和住友便開始為日本汽車企業(yè)開發(fā)專用的高壓線束,到了20世紀90年代,美國的德爾福開始為通用開發(fā)高壓線束產(chǎn)品,韓國的LS為LG提供高壓線束產(chǎn)品。從技術(shù)方面,日本和美國的高壓線束已形成了體系,并在實際使用中得到驗證和持續(xù)的改善。

二、熔斷器

所謂熔斷器,根據(jù)這么名字也能明白個一二,即熔化、斷開的器件。其作用原理非常簡單:我們知道,當電路如果發(fā)生短路時瞬間的電流會非常高,同時會使導電線發(fā)熱。如果電路中沒有熔斷器來保護,那么很可能就燒壞用電設備了。

為了保護用電設備不會被偶然短路而燒壞,人們發(fā)明了熔斷器并將其串聯(lián)接入電路中,其關鍵部分就是熔點較低的特殊金屬導線或?qū)щ娖?當發(fā)生短路、過載等產(chǎn)生的大電流會時熔斷器的導電部分升溫、達到熔點熔化、斷開而失去鏈接切斷了電流。從而保護了用電設備。保險絲大保險管家應該聽說過,那便是熔斷器了。

在電動汽車高壓配電盒中,輸出端主要連接汽車輔助電源系統(tǒng),在配電盒內(nèi)部一般情況下會包括電加熱風機支路,空調(diào)壓縮機支路,DC/DC支路及充電機支路。這4個支路上,每個支路都需要安裝線路保護熔斷器,目的是在各負載發(fā)生短路時能夠及時切斷電源保護線路,避免車輛火災發(fā)生。熔斷器以體積小、抗震好、價格低的綜合優(yōu)點,得到了廣泛認可和大量使用,成為國內(nèi)外公認的擔當電動汽車短路保護的主要元器件。 

新能源汽車中車載的鋰電池、儲能電容、電動機、變流器和電控線路均屬直流系統(tǒng),都需要直流類型的熔斷器做短路保護,才能保證安全可靠的正常運行和超強能力的短路開斷效果。根據(jù)目前電動汽車行業(yè)使用的熔斷器,大多數(shù)車型的系統(tǒng)最大電壓一般為700VDC 以下,也有少數(shù)車型的會略高于此電壓,所以用于電池保護的熔斷器可分為500VDC 和700VDC兩種為主,電流等級多以200A~630A。

熔斷器的應用領域非常廣泛,如前幾年火爆的光伏市場等。本文主要聊聊在新能源汽車及其配套產(chǎn)業(yè)中的應用,如直流充電樁、DC、水暖PTC 充電機、風暖PTC、動力電池、維修開關、高壓箱、電動空調(diào)等涉及到高電壓需要保護的地方。

三、高壓接觸器

在高壓接觸器應用領域中,除了新能源汽車外,在充電設備、高壓插件、汽車空調(diào)等領域均有較大的需求空間,市場的潛力隨著行業(yè)的發(fā)展將逐漸釋放。經(jīng)過2016年的調(diào)整期,2017年行業(yè)將迎來快速發(fā)展期,2017-2020年是新能源汽車產(chǎn)品快速增多、市場高速發(fā)展階段,對零部件的性能質(zhì)量要求也將提升。因此未來幾年,新能源汽車用高壓接觸器市場將在“質(zhì)”與“量”均呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢。

相比傳統(tǒng)繼電器,新能源汽車用高壓接觸器技術(shù)含量高,生產(chǎn)工藝復雜,從全球市場格局來看,高壓接觸器品牌集中度高。該領域產(chǎn)品生產(chǎn)研發(fā)主要集中于國外企業(yè),中國市場也由跨國公司占據(jù)主導,主要企業(yè)有泰科、松下、歐姆龍等。近年來國內(nèi)品牌也開始應用于新能源汽車,宏發(fā)、國立、安來強電子等企業(yè)均有產(chǎn)品問世,其中宏發(fā)是國內(nèi)優(yōu)勢品牌,位居國內(nèi)企業(yè)榜首。另外國內(nèi)如比亞迪等新能源車企也自己研發(fā)生產(chǎn)繼電器。

高壓接觸器在新能源汽車中的應用,電路電壓一般都大200V,遠高于傳統(tǒng)汽車的12-48V,新能源汽車除需要傳統(tǒng)汽車所需的低電壓繼電器以外,還需配備特殊的高壓接觸器。每臺新能源汽車需配備5-8只高壓接觸器,隨著使用者對新能源汽車的功能要求增多,需求的數(shù)量還會增加。

我個人特意把熔斷器與高壓接觸器放在一起聊聊,細心的讀者或許會問:熔斷器與高壓接觸器都有斷開電流的作用,二者之間是否可以相互替代,或二選一不?在很多電路設計中,熔斷器與高壓接觸器都在同一電路中,二者的放置的順序有一定的要求嗎?同時在電流大小的選擇上也有要求的,這是其一。

其二:100A的熔斷器,在短路電流100A時一定會熔斷嗎? 

以上是對高壓氣件(高壓線束、高壓連接器、高壓接觸器和熔斷器)的一個基礎介紹與分享,在后面的文章會給大家這個行業(yè)的品牌故事、市場亮點、品牌定位、產(chǎn)品特色等等以及在產(chǎn)品選型上的注意事項等,來為大家一一帶來,敬請關注與期待。