Разъемы для быстрой зарядки постоянным током

Домашняя настенная зарядная станция и дорожная станция быстрой зарядки могут выглядеть одинаково с нескольких шагов – просто штекер на конце черного кабеля. Но на самом деле они выполняют совершенно разные функции. Разъем на настенной зарядной станции переменного тока мощностью 7 кВт работает совсем иначе, чем разъем на станции постоянного тока мощностью 300 кВт. Разница между зарядкой переменным и постоянным током заключается не только во времени, необходимом для полной зарядки аккумулятора. Она определяет расположение силовой электроники в системе, величину тока, протекающего через контакты, температуру нагрева всех компонентов, а также толщину и жесткость кабеля. Если вам нужно освежить в памяти, что означают разные уровни зарядки в повседневной жизни, вот это. Обзор уровней зарядки электромобилейЭто хорошая отправная точка.  Где переменный и постоянный ток находятся между сетью и батареей.При использовании зарядного устройства переменного тока сеть подает переменный ток, а автомобиль выполняет основную электрическую работу. Настенный блок или розетка подает переменный ток, а бортовое зарядное устройство (OBC) внутри автомобиля преобразует его в постоянный ток для батареи. Мощность ограничена номиналом OBC, обычно от 3,7 до 22 кВт для легковых автомобилей. В такой схеме разъем и кабель подвергаются умеренному току и умеренному нагреву, поскольку самые горячие и сложные детали находятся внутри автомобиля. При использовании быстрозарядного устройства постоянного тока основная работа выполняется вне автомобиля. Корпус преобразует переменный ток из сети в высоковольтный постоянный ток и подает его через разъем и кабель непосредственно на шину аккумулятора. Мощность может легко достигать диапазона 50–400 кВт и выше, поэтому основные контакты и проводники пропускают гораздо больший ток и дольше находятся вблизи своих тепловых пределов. На практике это выглядит так: переменный ток выполняет самую интенсивную работу внутри автомобиля, а постоянный ток передает эту нагрузку на разъем и кабель.  переменный ток против постоянного токаПеременный ток: мощность ограничена бортовым компьютером автомобиля, меньший ток в кабеле, меньшая тепловая нагрузка на разъем.Постоянный ток: мощность ограничена станцией и батареей, высокий ток в кабеле, значительно больше тепла, которое необходимо отводить от разъема.Один и тот же автомобиль может легко работать от сети переменного тока, но предъявлять очень высокие требования к быстроразъемному разъему постоянного тока.  Как переменный и постоянный ток влияют на внутренние компоненты разъемаПовышение напряжения и тока не просто меняет номинальные параметры, указанные на этикетке. Оно вынуждает разработчика разъема принимать иные решения в отношении изоляции, геометрии контактов и расположения выводов. Уровни мощности, изоляция и конструкция контактовДля зарядки от сети переменного тока в небольших объемах обычно используется привычное сетевое напряжение. Системы быстрой зарядки постоянным током работают на высоковольтных батареях, таких как 400 В или 800 В. По мере повышения напряжения разъем должен обеспечивать больше пространства внутри корпуса. Увеличиваются зазоры и свободные пространства внутри корпуса, изоляционные материалы должны обладать более высокими характеристиками, а внутренняя геометрия должна исключать острые края и скопления грязи, которые со временем могут ослабить изоляцию.Современные характеристики меняются не меньше. В домах и на рабочих местах, где используется переменный ток, разъемы, как правило, пропускают десятки ампер на фазу. В быстроразъемном разъеме постоянного тока каждый основной контакт может выдерживать несколько сотен ампер. Это подталкивает разработчиков к увеличению контактных площадок на выводах питания постоянного тока и гораздо более жесткому контролю контактного сопротивления. Пружинные и плоские системы должны поддерживать постоянное усилие контакта на протяжении многих тысяч циклов сопряжения, поскольку небольшое увеличение сопротивления при высоком токе может быстро привести к выделению тепла. На практике разработчики разъемов сосредотачиваются на трех вещах:Напряжение управляет поверхностным разрядом, зазором и изоляционными материалами.К факторам, влияющим на контактную поверхность, относятся качество покрытия и конструкция пружины.Рабочий цикл (как часто используется) определяет, какой запас прочности заложен во все вышеперечисленное. Расположение контактов и их функцииИ разъемы переменного, и постоянного тока объединяют контакты питания и сигнала, но делают это в разных пропорциях.Разъем переменного тока для домашнего или рабочего использования обычно имеет один или три линейных проводника, нейтральный провод, защитное заземление и небольшой набор управляющих контактов для пилотной сигнализации и обнаружения приближения. Он обладает достаточным интеллектом, чтобы согласовывать основные параметры зарядки и убедиться, что вилка надежно вставлена ​​перед подачей питания.Быстроразъемный разъем постоянного тока по-прежнему имеет защитное заземление, но основной ток теперь проходит через большие контакты DC+ и DC– вместо линий и нейтрали. Вокруг этих больших контактов расположен более широкий набор низковольтных контактов. Пилотные и бесконтактные сигналы по-прежнему присутствуют, но мощные разъемы постоянного тока часто добавляют линии связи и, во многих конструкциях, специальный датчик температуры для контроля наиболее горячих частей разъема. Если посмотреть рядом:Разъемы переменного тока имеют скромные силовые контакты и простую пару контактов управления.Быстроразъемные разъемы постоянного тока имеют очень большие силовые контакты, окруженные дополнительными сигнальными и измерительными контактами.С увеличением мощности как размер основных выводов, так и количество сигнальных выводов имеют тенденцию к росту.  Архитектура разъемов для переменного и постоянного токаРазличные стандарты решают вопрос «переменный ток + постоянный ток» с помощью разных механических стратегий. Одна группа систем использует разъемы только для переменного тока. Это те разъемы, которые вы видите на автомобилях, использующих переменный ток дома, на работе и на зарядных станциях. Корпуса компактны, ручки легкие, а внутренняя компоновка проста. Конструкция оптимизирована для комфортного ежедневного использования и длительного срока службы при умеренной мощности. Комбинированные конструкции идут другим путем. Они объединяют интерфейс переменного тока с дополнительными контактами постоянного тока в одном автомобильном разъеме, так что один разъем в автомобиле принимает как разъемы переменного, так и постоянного тока. Это уменьшает количество отверстий, которые необходимо вырезать в кузове, и дает водителю одну четкую точку подключения кабеля. Цена — более крупный и сложный разъем, а также более эффективная тепловая конструкция вокруг контактов постоянного тока. Другие архитектуры избегают комбинированных входов. Некоторые стандарты полностью разделяют переменный и постоянный ток, чтобы каждый из них мог быть оптимизирован для своей задачи: разъемы переменного тока остаются маленькими и легкими, а разъемы постоянного тока могут быть такими большими и прочными, какими это необходимо. Новые семейства компактных разъемов движутся в противоположном направлении и пытаются передавать как переменный, так и постоянный ток через один небольшой корпус. Это экономит место и упрощает интерфейс, но повышает требования к повторному использованию контактов, конструкции изоляции и стратегии охлаждения.  Кабели и тепло: почему постоянный ток выглядит и ощущается по-другому.Размеры, вес и удобство обращения с проводниками.Для передачи нескольких киловатт переменного тока в автомобиль за ночь не требуются кабели огромного сечения. Проводники могут оставаться умеренного размера, что позволяет кабелю быть достаточно легким для удобной переноски и достаточно гибким для аккуратного сматывания в углу гаража. Перемещение сотен киловатт постоянного тока на короткой остановке — это совсем другая проблема. Для того чтобы контролировать резистивные потери и повышение температуры, проводникам требуется гораздо больше меди. Большее количество меди означает большую массу, а эта масса делает кабель тяжелее и жестче. Дополнительная жесткость проявляется каждый раз, когда кто-то пытается согнуть кабель в узком парковочном месте или через бордюр, а дополнительный вес проявляется в местах снятия натяжения, где кабель входит в ручку или шкаф. На практике:Более высокая мощность постоянного тока → более толстые медные жилы → более тяжелый и жесткий кабель.Более толстый кабель → большая нагрузка на фиксаторы натяжения и клеммы.Кабели переменного тока можно настраивать с учетом комфортных условий; кабели постоянного тока начинаются с температурных пределов и работают в обратном направлении. Кабели для зарядки от сети переменного тока рассчитаны на повседневную эксплуатацию. Они предназначены для того, чтобы их можно было взять одной рукой, протянуть между автомобилями на узкой подъездной дорожке и без труда свернуть после завершения зарядки. Кабели для быстрой зарядки от постоянного тока должны соответствовать более строгим требованиям. Они должны пропускать очень высокий ток, но при этом быть достаточно гибкими, чтобы водители разной силы и роста могли расположить разъем, не испытывая ощущения, будто они борются с промышленным оборудованием. Минимальный радиус изгиба выбирается для защиты проводников и изоляции, но он все равно должен соответствовать реальным условиям на зарядных станциях.  Внешняя оболочка, прочность и кабели с жидкостным охлаждениемВ общественных местах кабели подвергаются сильному воздействию. Солнечный свет, дождь, пыль и дорожная грязь — обычное явление. Кроме того, провода падают на бетон, волочатся по острым краям, а иногда защемляются или переворачиваются транспортными средствами. Чтобы выдерживать такое обращение в течение многих лет, кабели постоянного тока, как правило, имеют более толстую и прочную внешнюю оболочку. Защита от натяжения усилена, а клеммы сконструированы таким образом, чтобы поглощать скручивание и растяжение, не передавая всю эту нагрузку непосредственно на проводники. Домашние кабели эксплуатируются в более щадящих условиях, но им все равно приходится сталкиваться с истиранием, грязью и сезонными перепадами температур на протяжении всего срока службы зарядного устройства. Поэтому их оболочка может быть более гибкой и привлекательной, если при этом обеспечивается базовая прочность. На верхнем пределе мощности постоянного тока добавление меди и использование естественного охлаждения в конечном итоге перестают быть практичными. Кабель должен быть настолько толстым и тяжелым, что многие пользователи едва смогут его перемещать, а стационарные опоры станут обязательными на каждом участке. Кабели постоянного тока с жидкостным охлаждением решают эту проблему, добавляя контур охлаждения рядом с силовыми проводниками. Охлаждающая жидкость циркулирует вблизи жил, отводя тепло, так что тот же внешний диаметр может пропускать больший ток без чрезмерного повышения температуры. Компромисс заключается в дополнительной работе по проектированию: контур охлаждения должен оставаться герметичным и надежным в течение многих лет, может потребоваться обнаружение и мониторинг утечек, а шланги и датчики должны быть проложены таким образом, чтобы обеспечить достаточную гибкость конструкции для использования. Именно поэтому кабель переменного тока может оставаться тонким и мягким, в то время как кабели постоянного тока очень высокой мощности, как правило, выглядят толще, имеют более многослойную структуру и, в некоторых случаях, имеют видимые охлаждающие элементы.  Как выбрать разъемы и кабели для вашего сайтаНа разных зарядных станциях по-разному оцениваются мощность, комфорт, долговечность и стоимость. Небольшая домашняя зарядная станция и автобусная станция могут быть «проектами по зарядке электромобилей», но они занимают совершенно разные места в пространстве проектирования.ПриложениеПриоритет мощностиУдобство управления / комфортОриентация на долговечностьТипичные характеристики разъемов/кабелейДомашний кондиционерНизкий до среднегоОчень высокийСредний и длительный срок службы в умеренных условиях окружающей средыКомпактные вилки, тонкие гибкие кабелиПункт назначения / рабочее место ACСерединаВысокийСредний до высокогоКорпуса стали немного прочнее, четкая обратная связь при нажатии кнопки.Общедоступная быстрая зарядка постоянного токаОчень высокийСерединаОчень высокий уровень, насилие на открытом воздухеБолее крупные разъемы, толстые или с жидкостным охлаждением кабели, прочныеАвтобазы/верфи флотаОт высокого до очень высокогоСерединаОчень высокий уровень, много подключений в день.Надежные разъемы, высокопрочные кабели, простота обслуживания.На сайтах, посвященных бытовой электросети, электропитание обычно рассматривается как низко- или среднеприоритетный фактор, поскольку время работы устройства в течение ночи достаточно длительное. Комфорт при использовании очень важен, а долговечность подразумевает срок службы в течение многих лет в умеренных условиях, а не устойчивость к постоянным механическим воздействиям.  Водители, которые выбирают между 1-м и 2-м уровнями безопасности дома, могут воспользоваться нашим сервисом. Руководство по домашней зарядке уровня 1 и уровня 2чтобы посмотреть, как эти аппаратные решения ощущаются в повседневном использовании. Системы кондиционирования воздуха для использования на выезде и на рабочем месте выходят на новый уровень: больше пользователей, больше мероприятий с подключением к сети, растёт спрос на надёжные корпуса и защёлки. Общедоступная быстрая зарядка постоянным током выводит мощность на первое место. Комфорт при обращении по-прежнему важен, но, естественно, ограничен размером и весом. Долговечность приобретает первостепенное значение, поскольку оборудование должно эксплуатироваться на открытом воздухе, использоваться разными пользователями и выдерживать случайные повреждения. Между общедоступными станциями постоянного тока и рабочими местами расположены автопарки и коммерческие площадки. Мощность варьируется от высокой до очень высокой, а разъемы могут соединяться и разъединяться много раз в день в течение нескольких смен. Стабильность контактов, механическая прочность и простота обслуживания имеют такое же значение, как и заявленная мощность. Подробную информацию о том, как автопарки комбинируют различные уровни зарядки в депо, домах и общественных местах, см. в нашем разделе. руководство о том, какой уровень зарядных станций для электромобилей действительно необходим. Три простых вопроса обычно указывают на правильную строку в таблице:Как долго каждое транспортное средство может оставаться здесь припаркованным?Сколько раз в день человек будет подключать и отключать устройство от сети?Насколько суровы условия окружающей среды для кабелей и разъемов в течение десяти лет?  Перспектива трудолюбивого человекаПревращение этих принципов в реальные проекты означает, что выбор разъемов и кабелей должен рассматриваться как часть проектирования электропитания и объекта, а не как второстепенный, косметический аспект. Один и тот же уровень зарядки может требовать совершенно разного оборудования в зависимости от условий окружающей среды и режима работы. Для использования в домах, на рабочих местах и ​​складах компания Workersbee разрабатывает разъемы и зарядные кабели переменного тока, разработанные с учетом удобства ежедневного использования и долгосрочной надежности в соответствии с региональными стандартами. Основное внимание уделяется предсказуемому поведению и приятному пользовательскому опыту в типичных диапазонах напряжения переменного тока. Для общественных станций быстрой зарядки постоянным током и станций с высокой интенсивностью использования компания Workersbee предлагает следующие решения: Разъемы для быстрой зарядки постоянным током и кабели, разработанные для работы с высокими токами, контролируемым контактным сопротивлением и надежными механическими характеристиками, с возможностью установки систем охлаждения в тех случаях, когда требования проекта предусматривают более высокую мощность и более жесткие тепловые пределы.