Изменения в спросе на межплатные разъемы для автомобильных аккумуляторных батарей и контроллеров двигателей. 

Аккумуляторная система и контроллер двигателя электромобилей являются основой системы выработки электроэнергии и управления энергопотреблением. Их основные эксплуатационные характеристики включают передачу высокого напряжения и тока, взаимодействие сигналов высокой частоты и устойчивость к экстремальным условиям эксплуатации. В качестве ключевых соединительных элементов между жгутом проводов и печатной платой используются разъемы типа «провод-плата» (W2B).

В отличие от разъемов, используемых в шасси и кузове, в случае аккумуляторных батарей и контроллеров двигателей к разъемам W2B предъявляются жесткие требования, включая высоковольтную изоляцию, высокую пропускную способность по току, высокую виброустойчивость, высокий уровень безопасности (ASIL-D) и надежное экранирование от электромагнитных помех. Надежность их соединения напрямую определяет безопасность и стабильность силовой установки, точность хода и скорость отклика привода.

Характеристики контроллеров батарей и двигателей и требования к подключению

Батареальные системы (аккумуляторные блоки, BMS) и контроллеры двигателей, как правило, располагаются в средней или задней части шасси, что требует от них устойчивости к высокому напряжению, сильным вибрациям, широкому диапазону температур, коррозии под воздействием масла и сильным электромагнитным помехам:
Высокое напряжение и высокий ток: В основных моделях используется высоковольтная платформа 400 В/800 В, выходной ток аккумуляторного блока достигает 200-600 А. Хотя цепь отбора проб и управления BMS имеет низкое напряжение (12 В), она должна быть строго изолирована от высоковольтной цепи для предотвращения утечек и дугового разряда.

Сильная вибрация и удары: Во время движения постоянное воздействие вибраций в широком диапазоне частот 10 Гц-2000 Гц и ударов о дорогу с ускорениями до 15G-20G может легко привести к ослаблению разъемов, смещению контактов или усталостному растрескиванию паяных соединений.

Широкий диапазон рабочих температур: от -40℃ до +125℃. Внутренняя температура аккумуляторного блока может достигать +85℃ во время зарядки и разрядки, а температура контроллера двигателя — +105℃ во время работы. Термические циклы могут легко привести к старению материалов и дрейфу контактного сопротивления.

Коррозия и загрязнение: длительное воздействие грязи, солевого тумана, противогололедных средств, масла и незначительной коррозии от электролита батареи может легко привести к окислению клемм и ухудшению изоляции.

Сильные электромагнитные помехи (ЭМП): высокочастотные IGBT-переключатели (частота 20 кГц+) и сильноточный высоковольтный жгут проводов внутри контроллера двигателя генерируют сильное электромагнитное излучение, создавая помехи для сигналов выборки BMS и сигналов управления CAN-шины. Для разъемов «провод-плата» требуются отличные экранирующие свойства.

Требования к разъемам для подключения к плате управления аккумуляторной системой (аккумуляторный блок + BMS)
Аккумуляторный блок состоит из модулей ячеек, высоковольтного распределительного блока (PDU) и основной платы управления BMS. Разъемы для подключения к плате управления ориентированы на сбор и управление низковольтными сигналами, в то время как основная высоковольтная цепь использует специальные высоковольтные разъемы. Вместе они обеспечивают управление безопасностью батареи:

Подключение для сбора данных о ячейках: Собирает данные о напряжении отдельных ячеек (0-5 В) и температуре (сигнал NTC). Требуется миниатюрный 2-6-контактный разъем с низким контактным сопротивлением (≤5 мОм), высокой изоляцией, устойчивостью к электромагнитным помехам и точной передачей слабых аналоговых сигналов.

Подключение к основной плате управления BMS: BMS взаимодействует с PDU и блоком управления автомобилем (VCU) через сигналы шины CAN, сигналы высоковольтной блокировки (HVIL) и низковольтное питание (12 В). Требуется 8-16-контактный высокоплотный разъем с экранированием, защитой от случайных подключений и высоконадежной блокировкой.

Схема блокировки высокого напряжения (HVIL): контролирует целостность высоковольтного соединения, немедленно отключая высокое напряжение при разъединении. Требуется специальный 2-контактный разъем, низкое контактное сопротивление, высокая надежность и быстрое время отклика (<10 мс).

Требования к разъему «провод-плата» контроллера двигателя: контроллер двигателя является «мозгом» приводного двигателя, объединяя основную управляющую печатную плату, модуль IGBT, схему управления и схему выборки. Разъемы «провод-плата» используются для низковольтного управления, выборки сигналов и низковольтного питания. В основной высоковольтной цепи (батарея → контроллер → двигатель) используются специальные высоковольтные разъемы:

Подключение управляющих сигналов: принимает команды крутящего момента и сигналы скорости от блока управления двигателем (VCU) и выдает сигналы обратной связи о состоянии двигателя (шина CAN/LIN). Требуется экранированный разъем с 4-8 контактами, высокоскоростная целостность сигнала и помехоустойчивость.

Подключение для измерения тока/напряжения: Измеряет напряжение шины постоянного тока и ток трехфазного двигателя. Требуется высокоточный разъем с 2-4 контактами, низким контактным сопротивлением, высокой изоляцией и помехоустойчивостью для обеспечения точности управления.

Низковольтное питание и подключение драйвера: Обеспечивает питание 12 В и заземление для платы управления, микросхемы драйвера и датчиков. Требуются разъемы с 4-6 контактами, средней пропускной способностью по току (3-5 А), низким тепловыделением и надежным соединением.

Общие требования к разъемам «провод-плата»: Должны обладать высоковольтной изоляцией, защитой от утечки, функцией блокировки HVIL, низким контактным сопротивлением, высоким выдерживаемым напряжением изоляции, стабильной пропускной способностью по току и сигналом без искажений. Совместимость с аналоговыми, цифровыми и CAN-шинными сигналами. Герметичность IP67/IP6K9K, устойчивость к вибрации 15G+, устойчивость к солевому туману более 500 часов, широкий диапазон температур от -40℃ до +125℃.

Внутреннее устройство аккумуляторного блока: Взаимодействие сигналов отбора проб ячеек и BMS: Линии отбора проб напряжения и линии датчиков температуры NTC каждого модуля ячеек внутри аккумуляторного блока соединены с платой отбора проб BMS через межплатные разъемы. Эти линии полностью находятся внутри герметичной полости аккумуляторного блока, подвергаясь термическим циклам заряда/разряда и незначительной коррозии электролита.

Фактические требования к межплатным разъемам в практических приложениях:

Миниатюризация и высокая плотность: 2-3 контакта, шаг 1,0-1,27 мм, тонкая конструкция, подходит для ограниченного пространства аккумуляторных блоков; один разъем на модуль, 20-40 интегрированы по всему блоку, экономя место для проводки.

Защита от неправильной установки и блокировка: кодирование ключей, вторичная блокировка TPA для предотвращения неправильной установки линий выборки модуля и втягивания контактов из-за вибрации.

Взаимодействие основной платы управления BMS и PDU/VCU:

Основная плата управления BMS подключается к PDU аккумуляторного блока и VCU автомобиля через разъемы «провод-плата», передавая сигналы шины CAN, сигналы HVIL и питание 12 В. Расположенная во внешней интерфейсной области аккумуляторного блока, она подвержена вибрациям шасси и воздействию солевого тумана.

Требования к разъемам «провод-плата»:

Многоканальная интеграция: 8-16 контактов, интеграция CAN_H/CAN_L, HVIL, 12 В, GND и диагностических сигналов, упрощающая внешнюю проводку.

Высокая вибростойкость и защита: водонепроницаемость IP6K9K, металлическая блокировка CPA, вибростойкость 20G, подходит для работы в суровых условиях шасси.

Контроллер двигателя: Схема управления и выборки низкого напряжения

Управляющие сигналы взаимодействуют с шиной CAN.

Основная печатная плата контроллера двигателя подключается к VCU и BMS через разъемы «провод-плата», принимая команды крутящего момента/скорости и выводя состояние двигателя (температура, скорость, неисправность). Расположенная в зоне управления низким напряжением контроллера, она находится рядом с источником высокочастотных помех от IGBT.

Требования к разъемам «провод-плата» контроллера двигателя:
Целостность высокоскоростного сигнала: Дифференциальная схема сигнала, согласование импеданса (120 Ом) обеспечивает отсутствие затухания и перекрестных помех в сигнале шины CAN, гарантируя стабильную передачу.

Многоконтактная интеграция и защита от неправильной установки: 4-8 контактов, цветовая/ключевая маркировка для предотвращения неправильной последовательности проводки управления; поверхностный монтаж SMT, подходит для автоматизированной пайки печатных плат.

Преобразование высоковольтных вспомогательных цепей и жгутов проводов: преобразование низковольтных сигналов между аккумуляторной батареей и контроллером двигателя, а также вспомогательный мониторинг высоковольтных цепей (например, мониторинг сопротивления изоляции). Централизованное преобразование жгутов проводов и агрегация сигналов достигаются с помощью разъемов типа «провод-плата», что упрощает общую компоновку жгутов проводов шасси автомобиля.

Требования к разъемам: Многоканальные разъемы высокой плотности: 12-24 контакта, интеграция нескольких сигналов выборки, управления и питания, уменьшение количества ответвлений жгута проводов и общего веса автомобиля.

Защита: Герметичность IP67, вибростойкость и защита от неправильного подключения, обеспечение стабильных сигналов преобразования и предотвращение отключения трансмиссии из-за сбоя преобразования.

Пример:

Разъем CY6Z25BJ с быстросъемной фиксацией, быстрое запирание или отпирание, пятипозиционный паз для защиты от неправильного подключения, 61 контакт, обжимное соединение, съемный. Номинальный ток 5-7,5 А/контакт (спецификация 20#), выдерживаемое напряжение 1500 В переменного тока, сопротивление изоляции ≥5000 МОм, типичный диапазон рабочих температур −55°C ~ +125°C. Имеет степень защиты IP67, водонепроницаем, пыле- и маслонепроницаем, а также герметичную сопрягаемую поверхность. Механический ресурс может достигать более 500 циклов сопряжения.

Высокопроизводительные миниатюрные витые контактные разъемы серии J29A отличаются прецизионным шагом контактов 1,91 мм и расстоянием между рядами 1,65 мм, обеспечивая превосходную производительность в суровых условиях эксплуатации. Они сочетают в себе отличную электрическую надежность и компактную конструкцию. В серии J29A используется конструкция, сочетающая гибкие витые контакты на штекерном конце с жесткими контактами на конце гнезда, что обеспечивает стабильное соединение в диапазоне температур от -55°C до +125°C. Высокопроизводительные миниатюрные витые контактные разъемы серии J29A доступны в двухрядной конфигурации с 9, 15, 21, 25, 31 и 37 контактами. Трехрядные конфигурации предлагают 51-контактную и 66-контактную компоновку для удовлетворения требований к более высокой плотности размещения.

Варианты монтажа корпуса обеспечивают гибкие способы установки. Стандартный широкий фланец подходит для общего применения. Узкий фланец типа А подходит для установки в условиях ограниченного пространства. Фиксирующие элементы обеспечивают надежное соединение даже в условиях вибрации и ударов. Задний кабельный зажим снижает нагрузку и защищает от воздействия окружающей среды.

Заключение

Модернизация для работы с высоким напряжением и безопасностью: Адаптировано к высоковольтным платформам 800 В, улучшено расстояние утечки, использованы более качественные изоляционные материалы и интегрирована высоковольтная блокировка (HVIL), что соответствует более высоким требованиям безопасности.

Миниатюризация и высокая плотность: Микрошаг 0,6-0,8 мм, тонкий корпус и многоконтактная интеграция соответствуют требованиям к компактности аккумуляторных батарей и контроллеров двигателей.

Соединители «провод-плата» являются ядром низковольтного соединения между аккумуляторной системой и контроллером двигателя в электромобилях. Хотя они не передают напрямую ток высоковольтной цепи, они выполняют ключевые функции, такие как выборка сигналов, взаимодействие управления, высоковольтная блокировка безопасности и низковольтное питание. Их надежность напрямую определяет безопасность, стабильность, точность управления и характеристики привода трехкомпонентной электрической системы (аккумулятор, двигатель и электронная система управления).

С развитием высоковольтных технологий, интеллектуальных систем и интеграции в электромобилях требования к характеристикам разъемов «провод-плата» в трехэлектрической системе будут продолжать расти.

Введение в компанию: О компании Xi’an Mingxi Taida Information Technology Co., Ltd. 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 обслуживание. Имея более чем десятилетний опыт в исследованиях и разработках, производстве и продажах, компания самостоятельно разрабатывает и производит испытательное оборудование и платы и модули PCIe/PXIE. Компания также 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», высокая плотность, миниатюризация, защелкивающееся соединение, обжим, поворотный штырь, разъем для батареи (аккумуляторный блок + BMS), контроллер двигателя, шина CAN, разъем CY6Z25BJ, серия J29A