Sistem HV de bord · Încărcare MCS de ordinul megawaților

Vehicule electrice și infrastructură de încărcare

Pe vehicul, cutia de distribuție HV și terminațiile de cablu; în infrastructură, încărcarea MCS la 1500 A. Pentru ambele, același material bimetalic.

Problema

În propulsia electrică există două puncte în care aluminiul și cuprul se întâlnesc inevitabil. Pe vehicul, bateria HV (construcție din tablă de aluminiu) se leagă de invertorul de tracțiune și de încărcătorul de bord (OBC, bare de cupru) prin cutia de distribuție HV, unde fiecare fază se termină într-o îmbinare Al/Cu cu șurub. Mediul înseamnă temperaturi de –40 → +85 °C (UN ECE R100 Rev. 3), vibrații și 10 ani de funcționare continuă. În infrastructură, la CCS (250 A DC) și mai ales la încărcarea MCS de ordinul megawaților (1500 A DC, IEC TS 61851-23-3 / SAE J3271), pinul terminal de cupru întâlnește conductorul de aluminiu în papucii de cablu din interiorul conectorului, inclusiv la cablurile răcite cu lichid. Ambele puncte cer durată de viață lungă (OEM: garanție de peste 10 ani; încărcătoare publice: peste 15 ani) și funcționare fără întreținere.

Pe scurt

La vehiculele electrice și în infrastructura de încărcare, conductorii de aluminiu și de cupru se întâlnesc în cutia de distribuție HV de bord și în conectorii CCS/MCS. Tranziția bimetalică CUPAL rezolvă această îmbinare Al/Cu fără pastă de contact. Pe vehicul economisește masă, iar contactul rămâne neschimbat pe parcursul ciclurilor termice din IEC 61851 și IEC 62196.

400 → 1000V DC
Domeniu tipic de tensiune HV
1500A
Curent de vârf MCS (SAE J3271)
–40 / +85°C
Ciclu termic UN ECE R100
~49%
Economie de masă față de cuprul pur

Cum o rezolvă CUPAL

CUPAL acoperă cu același material și vehiculul, și infrastructura de încărcare. Pe vehicul, face tranziția între carcasa de aluminiu a cutiei de distribuție HV și bara de cupru, iar la borna bateriei sau a invertorului servește drept șaibă sub papucul de cablu. La masă, aceeași secțiune din cupru pur ar fi cu ~49% mai grea (din raportul densităților Al/Cu), pe când la CUPAL stratul de cupru reprezintă doar 30%, iar într-un vehicul fiecare gram contează. La conector, tranziția Al/Cu a papucului din interiorul conectorului CCS/MCS se închide fără pastă cu o șaibă CUPAL, iar îmbinarea trece prin ciclurile termice și mecanice din IEC 61851 și IEC 62196 cu un contact neschimbat. Materialul de bază vine cu certificatul de material cerut la încercările de siguranță electrică UN ECE R100 și ISO 6469-3.

Parametri specifici vehiculelor electrice

400 → 1000V DC
Domeniu tipic de tensiune HV (generația următoare MCS, până la 1500 V)
1500A
Curent de vârf MCS (SAE J3271 / IEC TS 61851-23-3)
–40 / +85°C
Interval de ciclu termic UN ECE R100 Rev. 3
~49%
Economie de masă, cupru pur vs. CUPAL la aceeași geometrie

Unde se folosește în vehicul și în încărcător

Patru puncte concrete, două pe vehicul și două în infrastructură.

01 / 04

Cutia de distribuție HV de bord: carcasa Al a bateriei → bara de Cu

Problema. Carcasa pachetului de baterii este din aluminiu, bara de ieșire spre invertor din cupru. Cutia de distribuție HV transferă curentul prin îmbinări Al/Cu cu șurub, iar vibrațiile continue și ciclurile termice slăbesc treptat contactul prin fluaj.

Cum o rezolvă CUPAL. Șaibă sau tablă de tranziție CUPAL în fiecare îmbinare Al/Cu cu șurub din cutia de distribuție HV, cu fața de aluminiu spre pachetul de baterii și fața de cupru spre bară. Interfața rămâne închisă în interiorul materialului bimetalic, deci în vehicul nu e nevoie de pastă.

02 / 04

Conexiunea controlerului de motor: Cu din invertor → înfășurarea motorului

Problema. Invertorul de tracțiune pornește din bare de cupru; în unele sisteme se intercalează un conductor intermediar de aluminiu, pentru a economisi masă. În 10 ani, sub solicitare termică, orice contact Al/Cu se degradează.

Cum o rezolvă CUPAL. Plăcuță CUPAL de câțiva milimetri grosime la îmbinările cu șurub. Siguranța electrică a sistemului HV (ISO 6469-3) se poate lega direct de o componentă încercată.

03 / 04

Interiorul conectorului cablului de încărcare CCS

Problema. În carcasa conectorului CCS, între pinul terminal de cupru răcit cu lichid și conductorul exterior de aluminiu se află o îmbinare cu șurub de tip papuc de cablu. Aici se adună 250 A DC în regim continuu și uzura prin micro-frecare (fretting) de la cuplările și decuplările repetate.

Cum o rezolvă CUPAL. Șaibă CUPAL între pin și conductor. Nu necesită pastă, nu înrăutățește comportamentul termic cerut de IEC 62196-3, iar oxidul de aluminiu nu poate crește la interfața din interiorul bimetalului.

04 / 04

Punct de încărcare MCS pentru autobuze și flote

Problema. Încărcătorul MCS dintr-un depou de flotă (1–3 MW) se alimentează din mai multe dulapuri de ieșire, iar bara colectoare de aluminiu, dimensionată la nivel de megawați, ajunge pe întreruptoare cu borne de cupru. Funcționarea este continuă, 16–24 de ore pe zi, și orice oprire e inacceptabilă.

Cum o rezolvă CUPAL. Segment de tranziție CUPAL la comandă între bara de aluminiu și borna de cupru a întreruptorului, debitat la geometria amplasamentului, pentru sisteme de bare conforme cu IEC 61439-7 (ansambluri pentru stații de încărcare).

Comparativ cu alternativele

La vehiculele electrice decid masa pe vehicul și durata de exploatare în infrastructură.

SoluțieAl/Cu cu șurub + pastă
Contactul după peste 10 aniInstabil, apare uzura prin fretting
ÎntreținereService anual la încărcătoarele publice
Termen de livrareDin stoc
Cost pe durata de viață / îmbinareRidicat (la încărcătoare publice: intervenție la fața locului)
SoluțieConector special Al/Cu (execuție OEM)
Contactul după peste 10 aniStabil
ÎntreținereNu necesită
Termen de livrareProgram OEM, termen lung
Cost pe durata de viață / îmbinareRidicat (execuție proprie OEM)
SoluțieCupru pur (construcție fără aluminiu)
Contactul după peste 10 aniStabil
ÎntreținereNu necesită
Termen de livrareStandard
Cost pe durata de viață / îmbinareRidicat (masa vehiculului + prețul cuprului)
SoluțieCUPAL debitat la comandă
Contactul după peste 10 aniStabil
ÎntreținereNu necesită
Termen de livrare2–4 săptămâni
Cost pe durata de viață / îmbinareScăzut, cu economie de masă

Întrebări de la inginerii OEM și de la producătorii de încărcătoare

Materialul de bază CUPAL vine cu denumirile Werkstoff conform DIN 17007 / DIN 1787 (Al 99,5 / 3.0255 și E1-Cu58 / 2.0065). Certificatul EN 10204 2.2 însoțește fiecare livrare, iar certificatul de inspecție 3.1 (EN 10204) se emite la cerere. Furnizorul materialului, WMH Westdeutscher Metall-Handel GmbH din Essen, este certificat ISO 9001:2015.
Da. Din punct de vedere dielectric, materialul CUPAL nu impune nicio limită, fiind conductor. Geometria concretă a conectorului o dimensionează producătorul încărcătorului conform IEC TS 61851-23-3 / SAE J3271 și IEC 62196-3, iar piesa CUPAL o debităm după aceasta.
Răcirea cu lichid preia căldura din cablu și din contactele conectorului. La interfața de îmbinare, conducția termică a CUPAL nu este un punct de gâtuire, iar pe suprafața de contact conductivitatea este apropiată de cea a cuprului pur. Geometria o stabilim împreună cu producătorul.
Materialul de bază este disponibil din stoc în format de 500×2000 mm, cu grosimi de 0,5–2,0 mm; segmentele mai groase, de 3–10 mm, se produc la comandă. Pentru volume OEM mai mari lucrăm cu contracte-cadru.
Tabla standard din stoc ajunge în UE în 2–10 zile lucrătoare de la comandă. O piesă debitată după desen DXF ajunge la ușa dumneavoastră în 2–4 săptămâni. În România livrăm DAP, cu costul transportului trecut în ofertă. Pentru proiectele urgente stabilim termenul separat; comenzile pleacă de la HIDRA-MIX, din Budapesta.

Standarde aplicabile în acest domeniu

UN ECE R100
ISO 6469-3
IEC 61851
IEC 62196
IEC 61439-7
ISO 17409

Solicitați consultanță tehnică gratuită

Nu găsiți aplicația care vă interesează? Descrieți-ne cazul și vă ajutăm.

Solicitați ofertăProdusele noastre