由于人们对电动汽车的兴趣与日俱增,需要制定强有力的标准来解决高压电缆和线束的问题。作为电子行业领先的标准开发组织之一,IPC国际公司通过与志愿者的合作,走在汽车结构最佳实践开发的最前沿。
该组织目前正与行业资深人士Constantino“Tino”Gonzalez合作开发电力移动性电缆和互连线-视觉接受性和工艺要求这是一项针对电动汽车线束、电缆和互连线的新标准。
Gonzalez是ACME公司(一家专注于管理和过程改进的咨询公司)的总裁,他和创新汽车研究所的首席技术员Benoit“Ben”Dagenais一起担任IPC高压电动交通委员会的项目经理和联合主席。
Gonzalez和Dagenais最近在虚拟电池展上做了一个关于IPC-9791的演示。自动驾驶与电动交通记者事先采访了冈萨雷斯,并请他解释为什么这项新标准对所有致力于电动汽车应用的工程师来说非常重要。
AEM公司:在新一代电力系统中,电动汽车工程师面临的最大挑战是什么?
冈萨雷斯:当今电动汽车面临的最大挑战之一就是电池。每个人都想知道不充电能走多远。除了充电设施本身,快速充电时还存在连接器和过热的问题。而且,当在大功率电池和大型电缆周围工作时,还有许多与安全有关的问题。
AEM公司:具体来说,对于高压电缆来说,最大的挑战是什么?
冈萨雷斯:对于高压电缆,必须正确连接,避免泄漏。因为电缆很厚,工具很重要。例如,卷曲现在是一个非常不同的野兽。传统上,许多线束由于卷曲错误而失效,这一趋势可能会在电动汽车上继续下去。
AEM公司:需要什么样的新型互联系统来推动电动汽车的进一步发展?
冈萨雷斯:需要更大的连接器。我们将使用IPC-9791标准解决的一个关键问题是连接器。我们与原始设备制造商和供应商举行了会议,讨论与冷却和集成装配相关的问题。其中一个问题涉及断开部件以进行维修;你必须等电缆排到安全电压。
AEM公司:在电动汽车线束方面,最大的挑战是什么?
冈萨雷斯:返工和修理成本高昂。为了解决材料问题,过程控制和更好的设计将变得更加重要。
AEM公司:为什么迫切需要更新、更坚固的电动汽车电缆和电气互连标准?
冈萨雷斯:一些行业标准已经发布,如IEC-62196和SAE J1772。然而,目前还没有任何可用的方法可以让操作员说“这是您需要做的”或“这是布线的方式”。IPC-7971将解释组装高压部件的所有工艺要求。它将解释什么是“可接受的”,什么是“坏的”或“有缺陷的”
AEM公司:IPC-9791如何满足这一需求?
冈萨雷斯:IPC-9791的目标是创建一个高压线束和电缆标准,以提高e-mobility的现场可靠性和制造可靠性。本标准的范围包括储能、动力系统、直流-直流转换器、直流充电、暖通空调和电池热管理等主题。每一节都将讨论制造、装配和测试的设计,以及材料组件和设备要求等问题。除汽车外,我们还将覆盖公共汽车、摩托车、拖拉机、卡车和其他类型的电动汽车。
AEM公司:IPC-9791何时可用?
冈萨雷斯:我们希望能在2023年完成。然而,制定标准需要面对面的会议,因此我们受到了最近2019冠状病毒病旅行限制的阻碍。我们第一次见面是2019年夏天在北卡罗来纳州罗利。我们的正式启动会议于2019年10月在加拿大魁北克举行。我们得到了电力交通行业各个方面的投入。在加拿大的时候,我们参观了一个线束装配车间和一个巴士装配工厂来收集信息。作为实践过程的一部分,我们有机会看到各种生产流程,并与工程师们坐下来听取他们的意见。我们还与墨西哥华雷斯的几家线束制造商进行了圆桌讨论。另一场会议在2019年德国Productronica贸易展上举行,以收集欧洲公司的意见。
AEM公司:你能提供IPC-9791的概述和概要吗?这个重要的新标准有哪些亮点?
冈萨雷斯:IPC-9791的核心部分是第5节,它涉及到储能系统电池和电池组。我们首先定义了标准的主要部分,即视觉标准、要求。我们也在研究过程指标和要求,例如如何组装和制造各种组件,包括单电池单元、多电池组件、模块和电池组。主题包括组件、物理损坏、连接、安装要求和清洁度。
焊接工艺包括激光、微型标签、点焊和超声波设备。各种照片将提供适当的视觉标准,显示正确的组装技术。
我们将解决工程师和操作人员需要了解和遵循的问题,以生产符合客户要求的产品。所有的连接和元件,如母线、高压电缆、低压控制电缆、印刷电路板和电池管理系统,将被覆盖。
电池包组装主题包括加热和冷却要求,高压触点,手动服务断开,外壳,安全和个人保护设备(PPE)。电池覆盖将包括圆柱,袋和棱镜。
制造、组装和测试的设计将包括以下内容:预充电接触器、预充电反馈、设备和外壳之间的间隙、组装期间每个模块内部的电池电压匹配、电池组内部使用的电缆、铝和铜汇流排厚度和绝缘。
文件的另一个关键部分将涉及安全和安保,如手套和其他个人防护用品、接地和防火。
我们还纳入了一些现有IPC/WHMA-A-620标准的内容。将并入IPC-9791的材料包括第4节(机械终端),第5节(压接终端),第7节(超声波焊接),第8节(接头),第9节(连接),第11节(测量电缆),第14节(固定电缆),第15节(屏蔽),第17节(成品装配安装,如夹紧和接地)和第19节(机械试验方法)。
IPC-9791的其余部分将涵盖以下主题:
第6节电力列车问题,如材料(冷却剂),组件(减震器和硬件)和设备(绝缘工具和PPE)。
第7节直流到直流转换器,包括风冷和水冷设备。除了解决制造、组装和测试的设计,本部分还将涵盖功能或工艺要求、视觉可接受标准、组装级别的安全和处理要求。
第8节-车载充电器。
第9节-直流充电系统。
第10节暖通空调系统。
第11节电池热管理系统,包括冷却和加热控制,以保持电池在运行期间的最佳温度。
第12节配电系统外壳。
第13节高压线束。
第14节辅助系统,如灯、泵、传感器、转向和通风。
第15节电动汽车供电设备。
第16节测试要求的总结。
第17节修理和返工要求和指导方针,如损坏的电缆和工程更改命令。