Изменение требований к разъемам «провод-плата» для автомобильных бортовых компьютерных контроллеров и высоковольтных жгутов проводов. 

Бортовое зарядное устройство (OBC) и высоковольтный жгут проводов электромобилей являются ключевыми узлами для подзарядки и передачи высокого напряжения. OBC отвечает за преобразование переменного тока из сети в постоянный ток, пригодный для использования батареей, в то время как высоковольтный жгут проводов выполняет задачу передачи тока с высоким уровнем безопасности в высоковольтной среде 400 В/800 В. Разъем «провод-плата» (W2B), как ключевое соединительное устройство между жгутом проводов и печатной платой, не передает напрямую ток высоковольтной цепи.

В отличие от обычных автомобильных сценариев, область OBC и высоковольтного жгута проводов подвергается пяти жестким условиям эксплуатации: риски безопасности, связанные с высоким напряжением, тепловые эффекты высоких токов, сильные электромагнитные помехи, широкий диапазон температур, вибрация и защита от протечек. Это предъявляет особые требования к разъему W2B, включая высоковольтную изоляцию, высокую вибро- и термостойкость, сильную электромагнитную защиту, высокий уровень безопасности (ASIL-D) и высокую защиту от протечек.

Характеристики бортовых компьютерных блоков (OBC) и высоковольтных жгутов проводов, а также требования к разъемам «провод-плата»

Бортовые компьютеры (OBC) обычно располагаются в задней части шасси или сбоку кузова автомобиля. Высоковольтные жгуты проводов проходят через шасси и кузов, соединяясь с такими компонентами, как OBC, аккумуляторная батарея и контроллер двигателя. Они работают в условиях высокого напряжения и различных суровых погодных условий.

Высоковольтная и высокотоковая тепловая среда: В большинстве автомобилей используются высоковольтные платформы 400 В/800 В. Рабочая мощность OBC составляет 7–22 кВт. Внутренняя низковольтная цепь расположена рядом с высоковольтным модулем, что делает её уязвимой для помех от высоковольтного электрического поля. Тепловой эффект, создаваемый передачей высокого тока, может привести к тому, что внутренняя температура OBC достигнет +105℃, в то время как высоковольтный жгут проводов работает при температуре от -40℃ до +125℃. Термоциклирование может легко привести к старению материала разъема и дрейфу контактного сопротивления.

Сильная вибрация и удары: Во время движения бортовые зарядные устройства (OBC) постоянно подвергаются вибрации в широком диапазоне частот 10–2000 Гц и ударам о дорогу, с ускорениями до 15–20G. Вибрация внутренних модулей OBC может легко привести к ослаблению разъема, смещению контактов или усталостному растрескиванию паяных соединений.

Сильные электромагнитные помехи (ЭМП): Высокочастотное переключение (20 кГц+) IGBT-транзисторов внутри OBC и высоковольтный жгут проводов переменного тока генерируют сильное электромагнитное излучение. Во время зарядки на него накладываются гармонические помехи сети, влияющие на стабильность управляющих и дискретизационных сигналов. Поэтому разъем должен обладать превосходными экранирующими свойствами.

Широкий температурный диапазон и защита от протечек: OBC должен выдерживать широкий температурный диапазон от -40℃ до +105℃. Высоковольтный жгут проводов подвергается воздействию грязи шасси, солевых брызг, противогололедных реагентов и масляных загрязнений. Разъем должен обеспечивать высокий уровень защиты от проникновения влаги, пыли и коррозионных сред.

Риски безопасности при работе с высоким напряжением: Высоковольтная цепь и низковольтная сигнальная цепь должны быть строго изолированы для предотвращения утечек и дуговых разрядов. Схема блокировки высокого напряжения (HVIL) должна контролировать целостность соединения в режиме реального времени и быстро отключать высокое напряжение в случае возникновения неисправностей.

Требования к разъему «провод-плата» бортового зарядного устройства (OBC)

OBC состоит из модуля подавления электромагнитных помех, модуля выпрямителя, модуля коррекции коэффициента мощности (PFC), модуля DC/DC, платы управления, схемы выборки и петли HVIL. Разъем «провод-плата» ориентирован на низковольтное управление и взаимодействие сигналов:

Подключение управляющего сигнала: Принимает команды запуска/остановки зарядки и регулировки мощности от блока управления автомобилем (VCU) и выдает информацию о рабочем состоянии бортового компьютера (напряжение/ток зарядки, температура, неисправность). Используется шина CAN/LIN, требующая экранированного разъема с 4-8 контактами, высокоскоростной передачи сигнала, защиты от электромагнитных помех и защиты от неправильного подключения.

Подключение для измерения напряжения/тока: Измеряет входное/выходное напряжение бортового компьютера, ток шины и ток зарядки. Требует высокоточного разъема с 2-4 контактами, низким контактным сопротивлением (≤5 мОм), высокой изоляцией и помехоустойчивостью для обеспечения точности управления зарядкой (погрешность тока ≤±1%).

Подключение для контроля температуры: Контролирует температуру силовых устройств бортового компьютера (IGBT, трансформатор). Использует датчик NTC и требует миниатюрного 2-контактного разъема с высокой термостойкостью и низким контактным сопротивлением для предотвращения повреждений от перегрева.

Схема блокировки высокого напряжения (HVIL): контролирует целостность высоковольтного интерфейса бортового компьютера (OBC) и соединения жгута проводов. Немедленно отключает высокое напряжение при разъединении. Требуется специальный 2-контактный разъем с низким контактным сопротивлением, высокой надежностью и быстрым откликом (<10 мс).

Подключение низковольтного источника питания: обеспечивает питание 12 В и заземление для платы управления OBC и микросхемы драйвера. Требуется 4-6-контактный разъем со средней пропускной способностью по току (3-5 А), низким тепловыделением и надежным соединением.

Требования к разъемам «провод-плата» в высоковольтных жгутах проводов
Высоковольтные жгуты проводов делятся на основные высоковольтные жгуты (аккумулятор → OBC → контроллер двигателя) и вспомогательные высоковольтные жгуты (HVIL, отбор проб, экранирование, заземление). Соединители типа «провод-плата» в основном используются для преобразования вспомогательных сигналов, экранирования и заземления, а также агрегирования низковольтных управляющих сигналов:

Преобразование сигналов HVIL: Петли HVIL на обоих концах высоковольтного жгута проводов подключаются к бортовому компьютеру (OBC) и плате управления аккумуляторной батареей через соединители типа «провод-плата» для обеспечения контроля целостности высоковольтных петель. Для этого требуется 2-контактный высоконадежный разъем, герметизация IP67 и виброустойчивость.

Заземление экранирования: Экранирующий слой высоковольтного жгута проводов подключается к клеммам заземления бортового компьютера (OBC) и платы управления аккумуляторной батареей через соединители типа «провод-плата» для подавления электромагнитных помех. Для этого требуется низкое контактное сопротивление, высокая пропускная способность по току и надежное соединение.

Преобразование вспомогательных сигналов выборки: Сигналы от датчика температуры высоковольтного жгута проводов и датчика контроля изоляции агрегируются в модуль управления через соединители типа «провод-плата». Для этого требуется миниатюризация, множество контактов и герметичная защита.

Общие требования к разъемам «провод-плата» для обоих типов устройств: оба должны обладать высоковольтной изоляцией, защитой от утечки, функцией блокировки HVIL, низким контактным сопротивлением, высоким выдерживаемым напряжением изоляции, стабильной пропускной способностью по току и передачей сигнала без искажений, совместимой с аналоговыми, цифровыми сигналами и сигналами шины CAN.

Внутри бортового компьютера: управление, выборка и подключение контура HVIL.

Взаимодействие платы управления и силового модуля/блока управления двигателем: основная плата управления бортового компьютера подключается к модулю коррекции коэффициента мощности (PFC), цепи управления модулем DC/DC и блоку управления двигателем автомобиля через разъемы «провод-плата», передавая команды управления зарядкой, сигналы ШИМ-управления и сигналы шины CAN. Она расположена в зоне высоких температур и сильных электромагнитных помех внутри бортового компьютера.

Фактические требования к разъемам «провод-плата»: Высокоскоростная целостность сигнала: Шина CAN использует дифференциальную схему передачи сигнала с согласованием импеданса (120 Ом) для уменьшения затухания сигнала и перекрестных помех, обеспечивая стабильную передачу команд зарядки (скорость 500 кбит/с).

Экранирование и защита от электромагнитных помех: Металлический экранирующий корпус + позолоченные клеммы (≥0,5 мкм) защищают от высокочастотных помех переключения IGBT, предотвращая искажение сигнала, которое может привести к неконтролируемой мощности зарядки.

Высокая термостойкость и изоляция: Изоляционный материал LCP выдерживает температуру от -40℃ до +105℃; выдерживаемое напряжение изоляции 500 В переменного тока/1 мин, изолируя высоковольтные и низковольтные цепи.

Подключение цепи высоковольтной блокировки (HVIL):
Контакты HVIL высоковольтного входного/выходного интерфейса OBC подключаются к цепи мониторинга HVIL на основной плате управления через проводник-плату для мониторинга состояния подключения высоковольтного интерфейса в режиме реального времени. Расположенный в зоне высоковольтного интерфейса OBC, он подвержен воздействию внешней среды.

Требования к проводникам-платам:

Высокая надежность и безопасность соединения: Специальная 2-контактная конструкция, сопротивление контактов ≤3 мОм, обеспечивающая надежную целостность цепи; срабатывание защиты от высокого напряжения в течение 10 мс после отключения, обеспечивающая безопасность при работе с высоким напряжением.

Высоковольтная изоляция и защита: Двойная изоляция, расстояние утечки ≥8 мм/кВ, изолирующая высоковольтную цепь от низковольтной цепи мониторинга; герметизация IP6K9K для предотвращения попадания дождевой воды и пыли, что может привести к короткому замыканию.

Вибростойкость и защита от неправильного подключения: Металлическая защелка CPA, устойчивая к вибрации 20G, предотвращает ослабление; специальная конструкция интерфейса для предотвращения неправильного подключения к обычным разъемам.

Система высоковольтного жгута: Преобразование вспомогательного сигнала и экранирование с заземлением.

Подключение преобразования сигнала HVIL: Цепи HVIL на обоих концах высоковольтного жгута подключены к бортовому компьютеру (OBC) и плате управления аккумуляторной батареей соответственно через разъемы «провод-плата», обеспечивая полный контроль целостности высоковольтной цепи. Расположенный в зоне интерфейса высоковольтного жгута шасси, он подвержен воздействию грязи, солевых брызг и сильной вибрации.

Фактические требования к разъемам «провод-плата»:

Контроль «от начала до конца»: 2-контактная высоконадежная конструкция обеспечивает непрерывную проводимость цепи HVIL; обрыв в любом узле вызывает быстрое отключение высокого напряжения.

Высокая степень защиты от влаги и пыли: степень защиты IP67/IP6K9K, выдерживает очистку горячей водой под высоким давлением и погружение в грязь, предотвращая проникновение коррозионных сред.

Вибро- и термостойкость: широкий диапазон температур от -40℃ до +125℃, выдерживает вибрацию 15G, подходит для работы в суровых условиях шасси.

Заземление экранирования и подключение вспомогательного датчика: клемма заземления экранирования высоковольтного жгута проводов, датчик температуры и провода датчика контроля изоляции подключаются к бортовому компьютеру (OBC), клемме заземления печатной платы аккумуляторного блока и цепи отбора проб через разъемы «провод-плата» для подавления электромагнитных помех и контроля состояния жгута проводов. Расположены в ответвлении высоковольтного жгута проводов, пространство ограничено.

Требования к разъемам типа «провод-плата»:

Низкое сопротивление заземления и помехоустойчивость: конструкция с высокой пропускной способностью по току (5-10 А), контактное сопротивление ≤5 мОм, обеспечивающая надежное экранирование заземления, эффективность экранирования ≥85 дБ, подавляющая электромагнитное излучение от высоковольтного жгута.

Высокоплотная многоканальная конструкция: конструкция с 4-6 контактами, объединяющая экранированное заземление, измерение температуры и сигналы контроля изоляции, упрощающая разветвление жгута проводов и снижающая общий вес автомобиля.

Миниатюризация и герметизация: тонкая конструкция с малым шагом контактов, подходящая для ограниченных пространств; герметизация IP67 предотвращает попадание пыли и влаги.

Например:

Разъем CY6T25BJ-02 использует прямой кабель или свободный порт (без фланца, кабель выведен напрямую), обжимные контакты, защелкивающуюся или разблокируемую фиксацию, а также пятипозиционный паз для предотвращения неправильного подключения. Контакты имеют 61 отверстие, являются съемными, номинальный ток обычно составляет 5-7,5 А/контакт (спецификация 20#). Выдерживаемое напряжение составляет 1500 В переменного тока, сопротивление изоляции ≥5000 МОм, а температурный диапазон обычно составляет от −55 °C до +125 °C (версия 02 может быть расширена до +150 °C). Вибрационная/ударовая нагрузка обычно составляет 10–2000 Гц, 196 м/с², ударная нагрузка 300g.

Миниатюрные герметичные прямоугольные штырьковые разъемы серии HJ30J разработаны с учетом высокой прочности, способны выдерживать экстремальные условия и обеспечивают неизменно высокое качество и производительность. Независимо от того, работаете ли вы над измерительными системами, проектами сбора данных или разрабатываете аэрокосмическое коммуникационное оборудование, этот продукт обеспечивает надежное соединение, необходимое для критически важных приложений.

Разъемы имеют надежные контакты с гибкими витыми проволочными штырями, обеспечивающими стабильный электрический контакт даже в условиях вибрации и термических циклов. В этой серии используется высокоплотная схема расположения контактов с шагом 1,27 мм x 1,27 мм, что максимизирует плотность соединений при сохранении четкости сигнала. Металлический экранированный корпус обеспечивает улучшенную защиту от электромагнитных помех (ЭМП).

Заключение:

Соединители «провод-плата» являются основным низковольтным соединением между бортовым зарядным устройством (OBC) и высоковольтной проводкой в ​​электромобилях. Хотя они не передают напрямую ток высоковольтной цепи, они выполняют важные функции, такие как управление зарядкой, выборка параметров, высоковольтная блокировка безопасности, экранирование и заземление, а также низковольтное питание. Их надежность напрямую определяет эффективность зарядки, безопасность высоковольтной системы и общую электрическую стабильность автомобиля. В отличие от других автомобильных сценариев, в соединителях «провод-плата» для бортовых зарядных устройств и высоковольтных проводов больше внимания уделяется безопасности высоковольтной изоляции, высокой вибро- и термостойкости, надежному экранированию и защите от помех, а также высокому уровню герметизации. С развитием высоковольтных, интеллектуальных и интегрированных систем в электромобилях требования к характеристикам соединителей «провод-плата» в бортовых зарядных устройствах и высоковольтных проводках будут продолжать расти.

Введение в компанию: Компания Xi’an Mingxi Taida Information Technology Co., Ltd., основанная в 2014 году, расположена в городе Сиань, провинция Шэньси. Компания занимает площадь более 1000 квадратных метров и насчитывает 24 сотрудника. Это профессиональное технологическое предприятие, объединяющее исследования и разработки продукции, продажи и сервисное обслуживание. Обладая более чем десятилетним опытом в области исследований и разработок, производства и продаж, компания самостоятельно разрабатывает и производит испытательное оборудование, а также платы и модули PCIe/PXIE. Кроме того, компания профессионально занимается продажей роботов, мультиметров, осциллографов, анализаторов спектра, тепловизоров, инфракрасных термометров, приборов для измерения параметров окружающей среды, тестеров сопротивления изоляции, кабельных тестеров, лазерных дальномеров, оборудования для обнаружения утечек и различных круглых разъемов, а также других приборов и электронных компонентов.

Официальный региональный сайт: https://www.mxtd.ru/
Официальный сайт на английском языке: https://www.mxtdtest.com/
Электронная почта: manager03@mxtdinfo.com Энни Го
manager02@mxtdinfo.com Фиона Лю
Телефон: +86 15809285650 Энни Го
+86 17791566458 Фиона Лю
WhatsApp: +86 15809285650 Энни Го
+86 17791566458 Фиона Лю
Ключевые слова: Разъем «провод-плата», компактный обжимной разъем, бортовое зарядное устройство (OBC), автомобильная высоковольтная система проводки, контакты из многожильного провода, миниатюризация, высокая плотность, прямоугольный разъем, продукция CAN-шины, разъем CY6T25BJ-02, серия HJ30J Электрические разъемы