雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析

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上篇主要說Bolt的高壓電氣組件布置安裝有特點(diǎn),通過在組件上鑄造安裝螺栓對(duì)上方組件進(jìn)行固定,如下圖紅圈,另外更正下上一篇中的一個(gè)錯(cuò)誤,8是DCDC、9是PDU。

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖1

接下來我們看下Bolt電氣部件間的高壓線束連接及連接器的形式。

1、電機(jī)控制器到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的連接線

連接形式:帶在線束上的接線盒;

固定形式:金屬包膠卡子、成型鋁管;

電纜防護(hù)形式:波紋管;

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖2

驅(qū)動(dòng)電機(jī)使用3根高壓線束連接,如下方所示,這套電機(jī)線非常有意思,接線盒直接帶在高壓線束上,并且接線盒出來后方使用了鋁管對(duì)高壓線束的走向進(jìn)行了定型,使高壓線束能夠獲得想要的彎曲走向及轉(zhuǎn)彎半徑,避開支架,成型鋁管使用的長(zhǎng)度應(yīng)該不長(zhǎng),中間彎曲部分的電纜應(yīng)該沒有鋁管,畢竟驅(qū)動(dòng)電機(jī)是個(gè)振動(dòng)部件,此線不可能沒有柔性余量,鋁管成型的工藝我們?cè)赥esla Moldel Y的充電插座線束上看到使用。

這根線束有意思的是接線盒帶在線束上,國(guó)內(nèi)目前電機(jī)的接線盒都是固定在電機(jī)上的,我覺得Bolt這種設(shè)計(jì)更考慮了整車裝配的方便性,但是比這插接連接器還是略顯笨拙,不知道工程師是否是考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的振動(dòng),選用螺栓固定提升連接器的耐振動(dòng)性能想出這么奇怪的結(jié)構(gòu),但是我覺得還是有一定亮點(diǎn)的,一個(gè)是接線端子上直接帶有螺栓,三顆螺栓更易安裝,另外接線盒上蓋和接線盒主體,只使用了兩顆螺栓就將盒蓋、接線盒固定到位,另外此電機(jī)線使用類似金屬鍍膠卡子固定,可能還是考慮電機(jī)線的強(qiáng)度,此接線盒安裝大家可以仔細(xì)看下視頻。

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖3

2、PDU到電機(jī)控制器

連接形式:金屬外殼連接器、片式端子;

固定形式:線束較短,無固定;

電纜防護(hù)形式:波紋管;

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖4

3、PDU到電池、PDU到電池加熱器、PDU到電池(交流充接口)

連接形式:大電流金屬外殼連接器、片式端子、小電流注塑連接器;

固定形式:線束使用注塑線槽配合扎帶固定;

電纜防護(hù)形式:波紋管、線槽;

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖5

此處充電時(shí)Bolt竟然設(shè)計(jì)了兩個(gè)路徑到電池,直流快充時(shí)使用金屬大線徑的線束,此線束在車輛工作時(shí)將電池電流傳遞給PDU,在交流充電時(shí)用小線徑傳遞給電池

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖6

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖7

4、PDU到車載充電機(jī)、DCDC、空調(diào)壓縮機(jī)

連接形式:注塑連接器;

固定形式:扎帶固定;

電纜防護(hù)形式:波紋管、多根電纜使用1個(gè)波紋管防護(hù)然后再進(jìn)行分支;

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖8

5、充電插座到PDU

連接形式:金屬外殼連接器;

固定形式:扎帶固定;

電纜防護(hù)形式:波紋管;

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖9


總結(jié):Bolt的高壓部件布置集中,各部件設(shè)計(jì)了相互組裝的固定支座,大電流線束(充電插座、電池到PDU、PDU到電機(jī)控制器)使用了金屬外殼片式端子連接器,金屬外殼與其部件外殼比較協(xié)調(diào),強(qiáng)度更好,電磁屏蔽更優(yōu),電機(jī)高壓線束線束上帶好接線盒,比較獨(dú)特,電機(jī)線使用鋁管成型,線束外都使用波紋管防護(hù),多根線使用線槽固定,整體設(shè)計(jì)線束布置簡(jiǎn)潔,路徑最優(yōu)。


特斯拉的連接器也沒有讓我們失望,從Model X、Model S、Model 3再到Model X,每次新車型的推出,都成為行業(yè)拆解對(duì)標(biāo)的對(duì)象,今天我們就一起來領(lǐng)略下特斯拉高壓連接器設(shè)計(jì)的奇思妙想。

下邊是前期對(duì)特斯拉高壓線束和連接器的分析。

01
Models電機(jī)總成連接器
如果讓小編推薦一款特斯拉上最有特色的連接器,那我最想推薦的就是下邊這款應(yīng)用在Models電機(jī)總成上的連接器。
雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖10
她由一個(gè)整體式的鋁合金殼體,殼體外側(cè)有屏蔽彈簧圈( spring contact)用于與機(jī)殼內(nèi)壁接觸實(shí)現(xiàn)360°屏蔽,有硅橡膠密封圈用于和 殼內(nèi)壁接觸實(shí)現(xiàn)徑向密封,在鋁合金前端收小口徑用于壓接電纜屏蔽編制層,實(shí)現(xiàn)電纜和鋁合金殼提的 360°屏蔽,尾部?jī)?nèi)測(cè)有密封膠圈實(shí)現(xiàn)電纜和鋁合金外殼的徑向密封。
雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖11
推薦理由:簡(jiǎn)單、安全。
  1. 連接器主體只有鋁合金外殼,附件較少,而且能夠減小電機(jī)接線的體積,國(guó)內(nèi)普遍使用電機(jī)接線盒方案,電機(jī)體積偏大;

  2. 裝配簡(jiǎn)單,只需要將高壓線束的連接螺栓使用工具固定,其它都不用工具,沒有多余的螺栓結(jié)構(gòu),也彌補(bǔ)了其不是插接式的方便性的缺陷;

  3. 使用螺栓固定的結(jié)構(gòu)形式,相對(duì)耐振動(dòng)性能可靠,連接更可靠。

02
車載充電機(jī)連接器
確切的來講這個(gè)不能叫連接器,只是一種連接結(jié)構(gòu),由于使用在干區(qū),應(yīng)用環(huán)境好,特斯拉充分展示了適宜設(shè)計(jì)的思想,在機(jī)箱殼體過孔位置沒有設(shè)計(jì)密封膠圈,而是在電纜上壓接金屬環(huán)對(duì)電纜進(jìn)行固定,保證電纜導(dǎo)電端頭后端線束能夠有效固定,保證前邊端子導(dǎo)電螺栓不發(fā)生旋轉(zhuǎn),提升連接可靠性,一般的設(shè)計(jì)思路是使用注塑線卡進(jìn)行固定,使用線卡固定需要在車身或外殼上設(shè)計(jì)支架,會(huì)增加不必要的設(shè)計(jì)難度及重量并且占用更多的空間。
雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖12
其在充電機(jī)上的應(yīng)用如下邊圖片顯示

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖13


推薦理由:適合的才是最好的。
  1. 車載充電機(jī)布置在車內(nèi),干區(qū)環(huán)境好,此處未設(shè)計(jì)膠圈,卡扣等結(jié)構(gòu),只使用端子進(jìn)行導(dǎo)電,充分體現(xiàn)了適合應(yīng)用環(huán)境的簡(jiǎn)單才是最好;

  2. 在電纜上壓接金屬環(huán)用于固定電纜,提升端子固定的穩(wěn)定性,想法很新穎,能夠減少為固定電纜設(shè)計(jì)支架,降低設(shè)計(jì)重量而且將產(chǎn)品做的緊湊,占用空間小。


    03
    Model 3充電連接器


聲明:此部分摘自線束世界,作者劉凌虛的《從特斯拉Model3的高壓電氣系統(tǒng)探討高壓連接器的發(fā)展趨勢(shì)》


雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖14

No.7

直流快充-動(dòng)力電池之高壓連接器使用HC Stak 35,使用可擴(kuò)展DEFCON端子,通過增加或減少刀叉型端子的片數(shù)便可輕而易舉的實(shí)現(xiàn)載流能力的提升或降低。HCStak 35的端子恰恰就是通過3.5mm厚的銅板結(jié)合32片刀叉型端子,同時(shí)匹配95平方的高壓屏蔽線,從而達(dá)到 330A@85℃的載流能力,強(qiáng)力支持特斯拉Model3 充電30分鐘增加274公里的續(xù)航里程,同時(shí)也支撐了特斯拉V3 Supercharger 250Kw的充電功率。

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖15

 端子的獨(dú)特設(shè)計(jì):傳統(tǒng)連接器通常線束端是方形端子或圓形端子,插座端為片狀端子或者圓柱形端子,而這款HC Stak的線束端端子竟然是銅板,插座端的兩組端子分別由35片叫做DEFCON的端子疊加而成,英文全稱Double-Ended Fork Contact,雙端刀叉型端子。沒錯(cuò),就是疊加,就是這么簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單、整整齊齊的碼在一起,安裝在中間白色的塑殼當(dāng)中(實(shí)際并非白色而是塑料粒子的本色)。這看似簡(jiǎn)單的白色塑殼卻蘊(yùn)藏了工程師的奇思妙想,既對(duì)端子起到固定作用,又在端子和金屬屏蔽之間起到絕緣作用,另外還有一層更重要的作用,那就是防止手指觸碰的安全保護(hù)作用。根據(jù)國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC60529/IP2XB,手指防護(hù)涉及生命安全,必須嚴(yán)格執(zhí)行安全標(biāo)準(zhǔn).

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖16
跟市面上相同電流等級(jí)Class4的主流高壓連接器放在一起,你會(huì)驚訝的發(fā)現(xiàn):尺寸竟然小了三分之一還多!事實(shí)的確如此,HC Stak在相同電流等級(jí)的連接器中以最嬌小的身軀為特斯拉高度集成的電氣系統(tǒng)的布局最大限度地節(jié)約了空間。

雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖17

推薦理由:創(chuàng)新、模塊化的端子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.HC Stak 35創(chuàng)新性的端子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提升了導(dǎo)電能力、減小了連接器的體積;

2.模塊化的端子設(shè)計(jì),可以通過改變疊片數(shù)量來設(shè)計(jì)不同導(dǎo)電能力的連接器,降低了端子加工成本。


雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析的圖18


end








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