Elementy złączne do pojazdów elektrycznych: niemagnetyczne i HV.

Elementy mechaniczne pojazdów elektrycznych to precyzyjne elementy złącz ne, podkładki i mocowania zaprojektowane z myślą o czterech ograniczeniach, które nie miały znaczenia w tradycyjnej konstrukcji samochodu ICE: izolacja wysokonapięciowa (HV), niska przepuszczalność magnetyczna, odporność na cykl termiczny i cele wagowe na poziomie gramowym.

Każde mocowanie wewnątrz nowoczesnego pojazdu elektrycznego dotyka co najmniej jednego z tych ograniczeń, dlatego elementy złączne do zastosowań EV gwałtownie odbiegły od ich odpowiedników silników spalinowych w ciągu ostatniej dekady. Niewłaściwie określona śruba na poziomie akumulatora, szyn zbiorczych lub falownika może obniżyć wydajność, zagrozić bezpieczeństwu lub unieważnić certyfikację.

Ten przewodnik przedstawia komponenty łączników do pojazdów elektrycznych, które konstruktorzy określają najczęściej, decyzje materiałowe, które za nimi stoją oraz asortyment Accu i produkty, które je dostarczają, z obiektywem skierowanym do produkcji opartym na pracach rozwojowych sportów motorowych.

Zawartość:

• Różnice elementów złącznych w silnikach spalinowych a pojazdach elektrycznych

• Zespół akumulatorów: komponenty pod obciążeniem, napięciem i ciepłem

• Zespół szyn zbiorczych: gdzie mechanika spotyka się z elektrycznością

• Infrastruktura ładowania: zbudowana na zewnątrz, zbudowana tak, aby trwała

• Mocowania silników, falowników i układów napędowych

• Od Formula Student do Produkcji: Czego Uczy nas EV Racing

• Gama komponentów mechanicznych pojazdów elektrycznych firmy Accu w skrócie

Różnice elementów złącznych w pojazdach elektrycznych a silnikach spalinowych.

Specyfikacja łączników spalinowych jest zdominowana przez powtarzalność ciepła, wibracji i momentu obrotowego, dojrzałe wyzwania inżynieryjne z dobrze zrozumiałymi rozwiązaniami. Cztery ograniczenia EV związane z izolacją wysokiego napięcia (HV), niską przepuszczalnością magnetyczną, odpornością na obieg termicznym i celami wagowymi na poziomie gramowym zmieniają materiały i gatunki, po które inżynierowie sięgają jako pierwsi, nawet jeśli geometria połączenia wygląda identycznie jak odpowiednik spalania.

Praktyczna różnica w doborze łączników przejawia się w wyborze materiału.

• Silnik spalinowy rzadko potrzebuje śruby niemagnetycznej; moduł akumulatora EV określa je domyślnie w pobliżu systemu zarządzania akumulatorem.

• Kolektor wydechowy ICE ma pierwszeństwo odporności na ciepło; szyna elektryczna EV priorytetowo traktuje ciągłość elektryczną podczas pracy oraz odporność na korozję przed solą i wilgocią.

• W przypadku gdy silnik spalinowy może obsługiwać zwykłe śruby 8,8 w połowie swojego zespołu, EV określa 12.9 dla połączeń krytycznych dla zaciskania, stal nierdzewna BUMAX dla niemagnetycznych położeń konstrukcyjnych i tytan klasy 5, gdzie dominuje masa obrotowa lub masa krytyczna dla zasięgu.

Każdy podsystem jest regulowany przez inne ograniczenie dominujące: izolacja akumulatora, gęstość prądu na szynach zbiorczych, odporność na warunki atmosferyczne ładowarki i ciężar układu napędowego. Poniższe sekcje odnoszą się do każdego ograniczenia inżynieryjnego po kolei w odniesieniu do konkretnego przykładowego obszaru w samochodzie elektrycznym.

Zespół akumulatorów: komponenty pod obciążeniem, napięciem i ciepłem.

Zespoły akumulatorów łączą trzy wymagania mechaniczne, które rzadko pokrywają się gdzie indziej: precyzyjna siła zacisku ogniw, które pęcznieją wraz ze stanem naładowania, izolacja elektryczna między setkami połączeń pod napięciem oraz neutralność magnetyczna w pobliżu systemu zarządzania baterią (BMS) i czujników prądu. Każdy element mocujący akumulator EV musi zadowolić wszystkie trzy, zanim zdobędzie swoje miejsce w zespole.

Elementy akumulatorów do samochodów elektrycznych są określone zgodnie z pełnym zestawem ograniczeń, nie tylko dominującym, na przykład stalowa śruba 12,9 z doskonałym obciążeniem wstępnym jest nadal niewłaściwą częścią obok czujnika Hall-Effect, ponieważ jego ferromagnetyzm zniekształca pole magnetyczne wykrywające prąd.
Dyscyplina mocowania akumulatorów EV polega na zapewnieniu, że wybrane mocowania spełniają wszystkie wymagania mechaniczne, nie tylko podstawowe.

Stal nierdzewna o niskiej przepuszczalności magnetycznej należy do BMS.

Stal nierdzewna A4 (316 morska) jest domyślnym wyborem dla elementów złącznych niemagnetycznych w pobliżu BMS, czujników prądu z efektem Halla i rezystorów bocznikowych.

W stanie wyżarzonym roztworem stal nierdzewna A4 znajduje się znacznie poniżej progu 1,01 µr (względna przepuszczalność), który inżynierowie zwykle określają dla zbliżeniowego czujnika, nadając mu wyjątkową odporność na magnetyzację w czasie.

Ta odporność ma znaczenie, ponieważ austenityczna stal nierdzewna nie jest automatycznie niemagnetyczna. Praca na zimno podczas walcowania lub montażu podnosi wymiernie przepuszczalność, a klasa A2 przesuwa się o więcej niż A4 pod tymi samymi naprężeniami. Tam, gdzie zakłócenia magnetyczne w pobliżu czujników nie podlegają negocjacjom, A4 zachowuje niższą przepuszczalność niż A2 obrabiany na zimno. Warianty ze stali nierdzewnej BUMAX obejmują zastosowania wymagające również wstępnego obciążenia klasy 12,9.

Kontrola siły zacisku i momentu obrotowego w modułach akumulatorów.

Siła zaciskowa utrzymuje stos modułu akumulatora ściśnięty, dzięki czemu ogniwa, płyty chłodzące i szyny zbiorcze nie mogą przesuwać się pod wpływem wibracji, wstrząsów lub cyklu termicznego. Ta siła pochodzi z wstępnego obciążenia śruby. W rozmiarach M6—M10, 12,9 śrub z łbem nasadkowym o wysokiej wytrzymałości zgodnie z normą DIN 912 zapewnia najwyższe obciążenie wstępne na średnicę. Tam, gdzie potrzebna jest odporność na korozję lub niska sygnatura magnetyczna, BU MAX zapewnia porównywalną klasę obciążenia wstępnego w austenitycznej stali nierdzewnej.

Sam moment obrotowy może być niewiarygodny. Tarcie gwintu zmienia się w zależności od poszycia i smaru, co oznacza, że część przyłożonego momentu obrotowego jest zużywana przez to tarcie, a nie przekształcana w napięcie śruby. Dokręcanie momentu obrotowego (TTY) rozwiązuje to poprzez rozciąganie śruby poza granicę sprężystości, tworząc powtarzalne obciążenie wstępne niezależne od współczynnika tarcia.

W przypadku gdy TTY nie jest określony dla modułu akumulatora, powłoka gwintu o kontrolowanym tarciu, taka jak AccuLock, Precote 80 lub Anu-Lok 180, połączona z kontrolowanym dokręcaniem opartym na momencie obrotowym, zawęża okno kalibracyjne.

Nylon 66 Podkładki na ramię do izolacji wysokiego napięcia.

To, co branża pojazdów elektrycznych nazywa podkładkami izolowanymi HV, Accu wymienia jako podkładki na ramię Nylon 66. Część ma dwie powierzchnie izolacyjne: kołnierz, który znajduje się pod głowicą śruby i izoluje ją od powierzchni przewodu oraz tuleję przez otwór prześwitowy, który izoluje trzpień śruby od otworu przewodu. Razem przerywają obie ścieżki zwarciowe na złączu. Nylon 66 jest odporny na kwasy, oleje, smary i chemikalia przemysłowe typowe dla obudów akumulatorów.

Zazwyczaj są one wyposażone w sparowaną standardową płaską podkładkę na tylnej powierzchni do dwustronnej izolacji lub pełną śrubę z głowicą nasadową z nylonu, poliwęglanu lub PEEK, gdzie cały element mocujący musi być nieprzewodzący. Typowe pozycje obejmują zakończenia szyn zbiorczych, mocowania BMS i mocowania PCB wewnątrz akumulatora wysokiego napięcia.

Kompresja komórek za pomocą stosów pralek Belleville.

Ogniwa akumulatora pęcznieją podczas ładowania i kurczą się podczas rozładowania. Moduł akumulatora musi wchłonąć tę zmianę wymiarową bez utraty ciśnienia kontaktowego lub miażdżenia ogniwa.

Zwykła pralka nie może się w ten sposób dostosować: po momentu obrotowego nie ma już ruchu. Pralka Belleville jest wyposażona w sprężynę, która magazynuje obciążenie wstępne po odchyleniu i uwalnia je w miarę oddychania ogniwa, pracując nad utrzymaniem modułu w zakresie około 100—300 kPa przez cały okres eksploatacji akumulatora.

Accu oferuje podkładki Belleville zgodnie z DIN 6796 ze stali nierdzewnej A2 i acetalu, metryczne M3—M24, do tolerancji grubości ± 0,13 mm. Warianty acetalowe pasują do pozycji wymagających kompresji niemetalowej w pobliżu zacisków HV.

Stosy pralek Belleville

Podkładki Belleville są wyjątkowe ze względu na to, jak zachowują się w stos; ta sama podkładka może zapewnić bardziej miękki ruch lub sztywniejsze mocowanie w zależności od tego, jak jest zorientowana na sąsiadów.

 

 

 

Gdy jest szeregowo: Przy podkładkach umieszczonych w naprzemiennych kierunkach każda podkładka odchyla się niezależnie pod tym samym obciążeniem. Ugięcie z grubsza podwaja się na podkładkę dodaną do stosu, podczas gdy obciążenie pozostaje stałe, co zapewnia miękkość ruchu złącza i dłuższy zakres roboczy. Jest to właściwy układ, w którym złącze śrubowe musi wchłonąć więcej zmian wymiarowych niż pojedyncza podkładka mogłaby pomieścić, takie jak większe wahania temperatury lub ogniwa o większym pęcznieniu w cyklu ładowania.

 

 

 

 

 

 

 

Gdy równolegle: Przy podkładkach zagnieżdżonych w ten sam sposób stos działa jak pojedyncza grubsza podkładka o wyższym współczynniku sprężyny. Obciążenie z grubsza podwaja się na każdą dodaną podkładkę, podczas gdy ugięcie pozostaje stałe, zapewniając sztywniejsze mocowanie i większą siłę trzymania. Pasuje to do połączeń, w których utrzymanie obciążenia wstępnego jest priorytetem, a absorbowana zmiana wymiaru jest niewielka, na przykład połączenia szyn zbiorczych podczas cyklu termicznego.

Zespół szyn zbiorczych: tam, gdzie mechanika spotyka się z elektrycznością.

Złącza szyn zbiorczych to elementy złączne konstrukcyjne, które muszą również przenosić prąd, co oznacza, że wybór materiału, wykończenia i mocowania oddziałuje z rezystancją i wytwarzaniem ciepła przez cały okres eksploatacji opakowania. Śruba szyny zbiorczej dokręcona prawidłowo pierwszego dnia może nadal uszkodzić opakowanie tysiące cykli później, jeśli siła styku się rozluźniła lub wkracza korozja.

Korozja bimetaliczna między szynami aluminiowymi i miedzianymi.

Aluminium i miedź znajdują się w odległości około 0,5 V od siebie w skali galwan icznej, ranking elektrochemiczny, który wymienia metale według tego, jak łatwo oddają elektrony w obecności elektrolitu. Im szersza szczelina napięciowa między dwoma metalami na wadze, tym bardziej agresywnie metal mniej szlachetny koroduje, gdy dotyka się w wilgotnym środowisku. Gdy wilgoć lub sól łączy aluminium i miedź, ta szczelina 0,5 V przepływa niewielki prąd przez złącze. Aluminium staje się anodą i rozpuszcza się; miedź jest chroniona jako katoda. Rezultatem jest utlenianie na styku, wzrost rezystancji styku, zlokalizowane ogrzewanie i ostatecznie obwód otwarty. Wilgotność opakowania, sól w rozpylaniu drogowym i kondensacja z cyklu termicznego przyspieszają reakcję.

Dwa kroki łagodzenia są dobrze układane, aby temu zapobiec.
Najpierw rozbij parę materiału na powierzchni styku; cynowanie lub niklowanie na szynach zbiorczych lub łatwiej na głowicy śruby oznacza, że aluminium i miedź nigdy się nie spotykają bezpośrednio.
Po drugie, odizoluj sam łącznik. Pod kładka na ramię Nylon 66 plus nylonowa tuleja utrzymują trzpień śruby przed kontaktem z obydwoma przewodami, a podkładka uszczelniająca połączona z EPDM pod głowicą blokuje wnikanie wilgoci na powierzchni stawu.

Te dwa środki są dodatkowymi, a nie alternatywami, a opakowania produkcyjne zazwyczaj wykorzystują oba, w połączeniu z innymi względami projektowymi.

Podkładki Belleville do utrzymywania siły styku.

Szyny rozluźniają się z innego powodu niż ogniwa akumulatorów.
Komórki pęcznieją, jak wcześniej omówiono, podczas gdy szyny zbiorcze krążą termicznie pod obciążeniem prądowym, rozszerzając się w miarę nagrzewania i rozluźniając się podczas chłodzenia. Pętla awaryjna jest dobrze udokumentowana i samonaprawiająca: obciążenie zacisku łącznika z czasem spada, co powoduje wzrost rezystancji styku, wzrost nagrzewania, dalsze mięknięcie złącza i pogorszenie zespołu szyn zbiorczych.

Stos Belleville Washer pomaga przerwać pętlę, utrzymując siłę osiową na powierzchni roboczej ugięcia, pomagając złączu utrzymać obciążenie wstępne podczas oddychania metalu. Wybór produktu na szynach zbiorczych zależy od rozmiaru śruby i środowiska. Belleville ze stali nierdzewnej A2 może obsługiwać dołączone opakowania.

W przypadku suchych, zamkniętych zestawów akumulatorów, podkładki ze stali nierdzewnej A2 Belleville obejmują standardową gamę elementów złącznych metrycznych. W przypadku mniejszych zakończeń, gdzie rozmiar śruby znajduje się poniżej linii Belleville, kontrolę przejmują podkładki sprężynowe tarczowe Accu ze stali nierdzewnej A4 (316). Klasa A4 zwiększa odporność na korozję na zakończeniach narażonych na działanie wilgoci lub soli w tych samych warunkach, które powodują korozję bimetaliczną w innym miejscu szyny zbiorczej.

Wybór materiału i poszycia dla śrub szyn zbiorczych.

Śruba szyny zbiorczej przenosi jednocześnie dwa obciążenia: mechaniczne obciążenie wstępne utrzymujące złącze razem oraz prąd elektryczny przez korpus śruby za każdym razem, gdy powierzchnie styku się rozluźniają. Wybór materiału ustawia równowagę między nimi.

Stal nierdzewna A4 (316) jest odporna na korozję w opakowaniach wilgotnych lub narażonych na sól, ale ma około 40-krotną rezystywność miedzi, dzięki czemu znacząco przyczynia się do nagrzewania połączenia przy wysokim prądzie.
12.9 stal o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie zapewnia najwyższe obciążenie wstępne na średnicę dla połączeń szyn konstrukcyjnych, ale goła stal utlenia się na powierzchni styku i wymaga niklowania lub cyny, aby czysto przenosić prąd.

Wybór poszycia ustawia następnie wartość momentu obrotowego. Różne płytki zmieniają tarcie na interfejsie gwintu, co zmienia to, ile przyłożonego momentu obrotowego zamienia się na rzeczywiste obciążenie wstępne śruby, a nie jest tracona w wyniku tarcia. Opublikowane tabele momentu obrotowego zakładają określone poszycie i współczynnik K, więc współczynniki K smarowane lub składowane na sucho są zwykle wywoływane bezpośrednio na rysunku połączenia.

Infrastruktura ładowania: Zbudowana na zewnątrz, zbudowana tak, aby trwała.

Sprzęt infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych jest przeznaczony do brutalnych środowisk pracy: ekspozycji na promieniowanie UV, deszczu, rozpylania soli, cyklu zamrażania i rozmrażania i uderzeń mechanicznych, często przez przewidywany 20-letni okres użytkowania. Mocowania EV są tutaj wybierane zarówno pod kątem zachowania uszczelnienia obudowy, jak i wytrzymałości na rozciąganie i właściwości izolacyjnych.

Stabilne na promieniowanie UV mocowania polimerowe.

Standardowy nylon pęka pod wpływem długotrwałej ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe (UV), osłabiając polimer i prowadząc do mikropęknięć powierzchniowych. Powoduje to, że łącznik traci wytrzymałość na rozciąganie na długo przed tym, jak zacznie wyglądać na zdegradowany.

Prawidłowy wybór klasy materiału rozwiązuje to.

• PA66 (Nylon 66) przewyższa PA6 pod względem stabilności UV dla okuć zewnętrznych, w tym infrastruktury ładowania.

• PEEK i PPS obsługują ciągły cykl wysokotemperaturowy i agresywny kontakt chemiczny, taki jak rozpryski elektrolitu lub przewody chłodziwa.

• Poliwęglan zachowuje swoją udarność w niskich temperaturach lepiej niż nylon, co ma znaczenie dla urządzeń ładujących w zimnym klimacie.

• RENY (PA wypełniony szkłem) znajduje się tam, gdzie potrzebna jest wytrzymałość metaliczna bez przewodności.

Równie ważna jest łatwopalność. UL 94 to standard Underwriters Laboratories, który klasyfikuje, jak tworzywa sztuczne reagują na mały płomień. Ocena V-0 to ich najwyższa stopień spalania pionowego, co oznacza, że polimer gaśnie samoczynnie w ciągu 10 sekund i nie kapie płonącego materiału. V-0 jest podstawą dla ładowania sprzętu sąsiadującego z przewodami pod napięciem. PEEK domyślnie spełnia V-0; Nylon i poliwęglan muszą być specjalnie opracowane do oceny, w zależności od zastosowania, więc zawsze sprawdzaj ocenę UL swoich elementów złącznych lub porozmawiaj z naszymi inżynierami.

Podkładki uszczelniające dla integralności obudowy.

Stopień ochrony IP IP67 wymaga, aby zespół przetrwał tymczasowe zanurzenie w wodzie. Ta ocena dotyczy nie tylko ogólnego uszczelnienia obudowy, ale także wszelkich penetrujących elementów złącznych. Podkładki uszczelniające ze stali nierdzewnej 18-8/304 ze sklejonym gumowym pierścieniem EPDM deformują się pod wpływem momentu obrotowego, wpadając w nierówności powierzchni zarówno na głowicy śruby, jak i na powierzchni łączącej, tworząc wodoszczelne uszczelnienie.

EPDM jest odporny na działanie ozonu, promieniowania UV i płynów na bazie wody, w tym płynu chłodzącego, płynu do mycia przesiewu, środka do czyszczenia hamulców i solą natrysku drogowego, co czyni go domyślną mieszanką do wlotów ładowania, pokryw skrzynek połączeniowych i obudów ładowarek pokładowych. EPDM nie działa dobrze w przypadku paliw, olejów mineralnych lub rozpuszczalników węglowodorowych.
Odpowiednią parą w pojazdach elektrycznych do uszczelniania podkładek są śruby ze stali nierdzewnej A4 (316), w których problem jest rozpylany solą lub w przypadku wariantów PEEK/poliwęglanu, gdzie sama śruba musi być izolowana elektrycznie.
Podczas pracy z podkładkami uszczelniającymi kluczowe znaczenie ma moment obrotowy łącznika zgodnie ze specyfikacją producenta pralki, a nie specyfikacją śruby, ponieważ nadmierna kompresja trwale ustawia EPDM i może powodować wycieki podczas następnego cyklu serwisowego.

Mocowania silnika, falownika i układu napędowego.

Zespoły silnika, falownika i układu napędowego umieszczają inne wiązania na łącznikach niż sprzęt akumulatora lub szyn zbiorczych. Tutaj dominującym problemem jest masa, a konkretnie miejsce, w którym znajduje się masa, ponieważ masa obrotowa wpływa na przyspieszenie, reakcję hamowania i precyzję kierowania w sposób, w jaki masa statyczna nie ma. Cykl termiczny i wibracje znajdują się obok ciężaru jako dodatkowe ograniczenia, a odpowiedni zapięcie musi zrównoważyć wszystkie trzy.

Tytan klasy 5 do masy obrotowej i strukturalnej

Tytan klasy 5 (Ti-6Al-4V) to domyślna specyfikacja, w której oszczędność masy ma największe znaczenie, zapewniając idealne rozwiązanie dla elementów złącznych do silników w pojazdach elektrycznych. Przy wytrzymałości na rozciąganie powyżej 895 MPa i około 40% gęstości stali śruba tytanowa zapewnia porównywalne obciążenie wstępne do stali nierdzewnej przy ułamku bezwładności obrotowej. Słupki zawieszenia, piasty kół, mocowania zacisku hamulcowego i opaski konstrukcyjne silnika to typowe strefy zastosowania. Premia kosztowa w porównaniu ze stali nierdzewnej wyklucza tytan jako łącznik układu napędowego ogólnego przeznaczenia, ale w każdym złączu, w którym masa obrotowa lub nieodprowadzana bezpośrednio wpływa na wydajność, zaoszczędzona waga może szybko odzyskać premię.

Aluminium 7075 T6 do obudów i statycznych mocowań konstrukcyjnych

Aluminium 7075 T6 klasy lotniczej obejmuje drugi poziom zastosowań krytycznych pod względem wagi, gdzie złącze jest konstrukcyjne, ale nie obracające się. Obudowy falownika, osłony silnika, mocowania skrzyni biegów i mocowania akcesoriów to typowe pozycje.
Oznaczenie T6 odnosi się do procesu obróbki cieplnej, który doprowadza stop do szczytowej wytrzymałości, po którym następuje obróbka roztworem, która z grubsza podwaja wytrzymałość aluminium. Rezultatem jest łącznik, który utrzymuje gwinty czysto podczas wielokrotnego montażu i demontażu, co ma znaczenie w przypadku paneli dostępowych i nadających się do użytku obudowy, w których miękki gatunek aluminium byłby żółkły lub zdejmowany.

Ochrona przed wibracjami i cyklami termicznymi

Złącza układu napędowego znajdują się bliżej źródła wibracji niż prawie jakakolwiek inna pozycja mocowania w pojeździe. Silnik, skrzynia biegów, hamowanie regeneracyjne i zasilanie drogowe ciągłe oscylacje o wysokiej częstotliwości do otaczających zespołów śrubowych, wraz z cyklem termicznym spowodowanym stratami przełączania falownika i ciepła silnika.
Tam, gdzie zaciski akumulatora rozluźniają się przez pęcznienie ogniw, a śruby szyn zbiorczych poprzez rozszerzalność cieplną przewodnika, śruby układu napędowego poluzowują się poprzez czysty mikroobrót: każda oscylacja wspiera śrubę ułamkowo, a efekt kumulacyjny odwija złącze przez tysiące cykli.

Wstępnie zastosowane mieszanki gwintowe są standardowym licznikiem, a wybór zależy od szczytowej utrzymanej temperatury połączenia: AccuLock do pracy w otoczeniu i na ciepło, Anu-Lok 180 dla pasma środkowego i Precote 80 do około 200° C w położeniach sąsiadujących z falownikiem i sąsiadujących z silnikiem.

Nakrę@@ tki nyloc obsługują geometryczne przypadki, których nie mogą zastosować wstępnie nałożone związki: połączenia śrubowe, w których śruba jest zamocowana przez geometrię zespołu i tylko nakrętka jest dostępna przy końcowym momencie obrotowym. Typowym przykładem jest mocowanie silnika, w którym śruba przechodzi przez wspornik podwozia i zaciska obudowę silnika po drugiej stronie; głowica śruby znajduje się uchwycona do wspornika i nie można jej załatać, więc funkcja blokowania musi działać po stronie nakrętki.

Od Formula Student do Produkcji: Czego nas uczy EV Racing.

Programy Formula Student EV kompresują dziesięciolecia wiedzy na temat produkcji pojazdów elektrycznych do rocznego cyklu budowy, co czyni je przydatnym poligonem do specyfikacji elementów złącznych.
Elektryczny samochód wyścigowy USM23 zespołu University of Strathclyde Motorsport jest przykładem, udokumentowanym w studium przypadku Strathclyde USM23. Ich konstrukcja akumulatora wykorzystuje nylonowe elementy złączne Accu specjalnie do roli izolacji HV, wzór specyfikacji, który stał się standardem w przypadku elementów złącznych pojazdów elektrycznych na poziomie ogniw, modułów i opakowania.

„Izolujące elektrycznie nylonowe elementy złączne firmy Accu są niezbędne do montażu krytycznych dla bezpieczeństwa komponentów w naszym akumulatorze wysokonapięciowym. Ponieważ są izolacyjne, pozwalają nam bezpiecznie zabezpieczyć wszystko bez ryzyka zwarcia, chroniąc kierowcę i wszystkich zaangażowanych”.

Taylor Phillips, szef
działu akumulatora, University of Strathclyde Motorsport.

Najważniejsze jest to, że konstrukcja akumulatorów do pojazdów elektrycznych ma te same podstawowe problemy ze specyfikacją jak akumulator USM23, tylko w innej skali i cyklu życia. Budżet wagowy, izolacja pojazdów ciężarowych, neutralność magnetyczna i dyscyplina obciążenia wstępnego przekładają się bezpośrednio z wyścigów na produkcję.

Gama komponentów mechanicznych pojazdów elektrycznych firmy Accu w skrócie.

Każdy komponent ma bezpłatny model 3D CAD na swojej stronie produktu, a po zakupie standardowo certyfikat zgodności, co daje zespołom projektowym ścieżkę dokumentacji potrzebną do certyfikacji bezpieczeństwa HV od prototypu do produkcji.

W przypadku wersji brytyjskich i amerykańskich AccuPro odblokowuje nieograniczoną dostawę ekspresową przy każdym zamówieniu, dużym lub małym. Komponenty magazynowe wysyłane tego samego dnia roboczego na typowe zamówienia prototypowania pojazdów elektrycznych, co oznacza ponowne określenie ze śruby A2 na BUMAX lub ze stali nierdzewnej na tytan klasy 5, rzadko kosztuje więcej niż jeden dzień zgodnie z harmonogramem budowy. Jako jeden z wiodących dostawców komponentów do samochodów elektrycznych, Accu posiada w magazynie kompleksową gamę elementów mocujących do pojazdów elektrycznych w zakresie akumulatorów, szyn zbiorczych, ładowania i układów napędowych.

Opakowanie: elementy złączne do pojazdów elektrycznych.

Podsumowując naszą podróż przez specyfikację elementów złącznych EV: cztery ograniczenia: izolacja wysokiego napięcia, niska przepuszczalność magnetyczna, odporność na cykl termiczny i efektywność wagowa zmieniają wybór materiału w każdym podsystemie, od akumulatora przez szynę zbiorczą po obudowę ładującą.

Odpowiednie uzyskanie specyfikacji na poziomie łączników sprawia, że pojazdy elektryczne produkcyjne są bezpieczne, wydajne i certyfikowane przez 20 lat użytkowania. Jako producent elementów złącznych do samochodów elektrycznych z siedzibą w Wielkiej Brytanii i dostawca precyzyjnych komponentów, Accu oferuje pełną gamę pojazdów elektrycznych z jednym katalogiem z bezpłatnym pobieraniem 3D CAD i certyfikatem zgodności w standardzie.

Dalsze czytanie.

• Co powoduje korozję galwaniczną i jak temu zapobiec?

• Co to są oceny IP?

• Przewodnik inżyniera po gatunkach tytanu

Często zadawane pytania.

P: Jakie są różnice między łącznikami w silnikach spalinowych a pojazdach elektrycznych?

Odp.: Elementy złączne EV zawierają cztery ograniczenia w stosunku do specyfikacji spalania: izolacja wysokiego napięcia, niska przepuszczalność magnetyczna, obieg termiczny pod obciążeniem prądowym i docelowe masy napędzane zasięgiem jazdy.
Konstrukcje spalania nadają priorytet odporności na ciepło i wibracje; pojazdy elektryczne dodają niemagnetyczne czujniki bliskości ze stali nierdzewnej A4 lub BUMAX, podkładki ramion Nylon 66 do połączeń HV i tytan klasy 5 do zespołów obrotowych o krytycznym znaczeniu wagi.

P: Czy wszystkie elementy złączne ze stali nierdzewnej są niemagnetyczne?

Odp.: Nie. Gatunki austenityczne, takie jak A2 i A4 (316), wykazują niską przepuszczalność magnetyczną podczas wyżarzania roztworem, ale praca na zimno podczas kierowania, walcowania lub obróbki wymiernie podnosi przepuszczalność. A4 zachowuje mniejszą przepuszczalność pod wpływem deformacji niż A2. W przypadku gdy bliskość czujników efektu Halla lub systemu zarządzania akumulatorem ma kluczowe znaczenie, należy określić A4 lub BUMAX i sprawdzić dostarczoną przepuszczalność na certyfikacie materiału.

P: Jaki materiał jest najlepszy dla śrub szyn zbiorczych w akumulatorze EV?

Odp.: To zależy od stawu. Stal nierdzewna A4 pasuje do pozycji narażonych na korozję, w których gęstość prądu jest umiarkowana. Stal o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie 12,9 z niklem lub cyną zapewnia obciążenie wstępne potrzebne do połączeń wysokoprądowych. Zawsze określaj poszycie, wykończenie powierzchni i zamierzony współczynnik tarcia bezpośrednio na rysunku.

P: W jaki sposób myjki Belleville utrzymują siłę kontaktową podczas cyklu termicznego?

Odp.: Podkładki Belleville zgodnie z DIN 6796 przechowują energię sprężystości w całym zakresie ugięcia roboczego. Gdy złącze rozluźnia się od rozszerzalności cieplnej lub wibracji, podkładka uwalnia zmagazynowaną energię w celu utrzymania obciążenia osiowego zacisku. Równoległe stosy podnoszą siłę trzymania; stosy szeregowe zapewniają dodatkowy ruch. Prawidłowe obciążenie wstępne podczas montażu ma kluczowe znaczenie dla pełnej żywotności siły stykowej na złączach szyn zbiorczych.

P: Jak zapobiegać korozji galwanicznej między szynami aluminiowymi i miedzianymi?

Odp.: Pokryj powierzchnie stykowe cyną lub niklem, aby złamać parę galwaniczną. Używaj bimetalicznych połączeń przejściowych, zwykle spawanych tarciem aluminiowo-miedzianych taśm, gdzie bezpośrednie połączenie śrubowe jest nieuniknione. Odizoluj elementy mocujące z różnych metali za pomocą podkładek na ramię Nylon 66 na złączu mechanicznym. Kontroluj wnikanie wilgoci i soli za pomocą uszczelnionych obudów i podkładek uszczelniających połączonych z EPDM.

P: Dlaczego podkładki barkowe Nylon 66 są używane w zespołach akumulatorów wysokiego napięcia?

Odp.: Podkładki naramienne Nylon 66 elektrycznie izolują metalowy element mocujący od szyny zbiorczej pod napięciem, zacisku lub mocowania PCB. Tuleja przerywa ścieżkę przewodzącą na złączu mechanicznym, zapobiegając zwarciom w zaciskach HV i zmniejszając ryzyko wystąpienia uszkodzeń łuku.

P: Czy elementy złączne tytanowe klasy 5 nadają się do modułów akumulatorów EV?

Odp.: Tak, do zastosowań konstrukcyjnych o znaczeniu krytycznym dla wagi. Tytan klasy 5 (Ti-6Al-4V) oferuje wytrzymałość na rozciąganie powyżej 895 MPa przy około 40% gęstości stali, z niską sygnaturą magnetyczną i doskonałą odpornością na korozję. Koszt jest wyższy niż stal nierdzewna, więc tytan jest zwykle określany dla akumulatorów sportów motorowych, prętów krawędziowych konstrukcyjnych i wrażliwych na wagę pojazdów elektrycznych, a nie do każdej śruby modułowej.