Přečtěte si:  Druhá polovina léta je ve znamení Murrelektronik: Napájení instalací nebylo nikdy jednodušší




Pozvánky na akce


Stalo se











Spojovací technologie pro elektrické automobily – požadavky, koncepce, řešení od Multi-Contact

8.7.2014 O významu problematiky týkající se nabíjecích zasunovacích konektorů a jejich standardizace svědčí diskuse probíhající v současné době nejen v odborných kruzích, ale také mezi širokou veřejností. Nejde ovšem jen o rozhraní mezi vozidlem a nabíjecí stanicí. To je pouze malá část široké oblasti spojovací technologie pro elektrické automobily. Tato oblast zahrnuje například spojení v celé elektrické trakční soustavě vozidla i spojení baterie pro nabíjecí účely a také kontakty pro připojení elektrických a elektronických komponent k testovacím stanicím během výrobního procesu. Tato široká řada aplikací jasně ilustruje potřebu komplexního know-how.

Nová technologie vyžaduje nové komponenty

Stávající řešení kontaktů na tomto mladém a náročném trhu brzy narazí na své limity. Zvyšující se počet žádostí zákazníků o příslušná spojovací řešení svědčí  o rostoucí potřebě nových koncepcí na poli spojovacích technologií.

 Koncepce zasunovacího konektoru jako kompletní řešení pro elektrickou trakční soustavu

Odolnost vůči náročnému prostředí

Stejně jako elektrické systémy konvenčních vozidel musí zasunovací konektory pro elektrická a hybridní vozidla splňovat mnoho požadavků: schopnost odolávat náročnému prostředí, mít odolnost vůči vibracím, nárazům a otřesům, tepelnou odolnost a odolnost vůči palivům. Navíc je třeba splnit další požadavky, které jsou velmi specifické pro jednotlivé aplikace. To jsou obzvláště ty, které se týkají nepřetržitého nebo krátkodobého proudu či sdružených cyklů.

Důležitými součástmi elektrické trakční hnací soustavy jsou vysokonapěťové zasunovací konektory (vysoké napětí, tj. 1000 V a více, používají např. elektrické lokomotivy – pozn. red.) To se týká nejen připojení motoru, ale také mnoha dalších funkčních jednotek. Zasunovací konektory Multi-Contact umožňují rychlou instalaci a demontáž invertorů, baterií, nabíjecích zařízení a vysokonapěťových rozvaděčů, výsledkem čehož je vysoká efektivita výroby a servisu. Používají se pro připojování pomocných systémů, jako jsou například klimatizace, chlazení baterií a elektrické brzdné systémy.

Aby zasunovací konektory byly chráněny proti vysokému napětí, musí mít dielektrickou pevnost odpovídající způsobu jejich použití a definovaný izolační odpor. Vadná nebo nedostatečná izolace může vést k vytváření elektrického oblouku s následným poškozením materiálu a zranění osob. Na druhé straně, velké proudy vyžadují, aby elektrické kontakty měly trvale malý odpor vůči přenosu. Jestliže odpor kontaktů bude příliš velký, povede to k vysokým energetickým ztrátám ve formě tepla. Z důvodů bezpečnosti a účinnosti je třeba nadměrnému vzestupu teploty zabránit. Velká spínací zatížení pro ovládání elektrického motoru mají také za následek elektromagnetické rušení.

Bezpečnostní specifikace

Požadavky na vysokonapěťové připojovací systémy v dopravních prostředcích jsou definovány  v dokumentu LV215-1 Požadavky na vysokonapěťové konektory. Navíc ke kapacitě pro přenos proudu, dielektrické pevnosti, stínění, odporu kontaktů a třídě ochrany IP6K9K tento dokument stanoví řadu dalších bezpečnostních opatření. Ta se týkají například ochrany proti dotyku v případě chybného zasunutí, barevného značení a mechanického provedení za účelem zabránění záměně polarity a izolace. Jako ochrana před zásahem elektrickým proudem způsobeným náhodným odpojením nebo odpojením pod zatížením je vyžadováno blokovací zařízení na plášti a vysokonapěťový blokovací okruh (High Voltage Interlock Loop – HVIL).

V souladu s těmito specifikacemi a na základě svých zkušeností z širokého rozsahu aplikací realizovala společnost Multi-Contac koncepci e-mobility. Zvláštní důležitost je připisována účinnému stínění, které zajišťuje dostatečné zeslabení i za vysokých kmitočtů. HVIL je vybaven dvěma samostatnými zástrčkami pro vedení signálů, které budou odpojeny jako první v případě rozpojení spojení (poslední připojené/první odpojené). Přenos velkých hodnot proudu přes 12mm kontakty  s minimální ztrátou energie je zajišťován pomocí MC Multilams.

Cílem Multi-Contact v těchto technologiích je spojit stávající know-how týkající se průmyslové silnoproudé elektrotechniky s novými požadavky specifickými pro jednotlivé aplikace a vyvinout na tomto základě optimální řešení. Mnoho výrobců vozidel má stále ještě relativně málo zkušeností s prací s velmi velkými hodnotami napětí a proudu, a při těchto vysokých úrovních napájení je správná konstrukce v souladu s technickými a elektrickými požadavky nezbytná. Proto se doporučuje těsná spolupráce s odborníky.

Nabíjení elektrických autobusů

Jednou z aplikací s vysokými požadavky na výkon je rychlé nabíjení elektrobusů. Multi-Contact vyvinul speciální vysokovýkonový nabíjecí konektor pro automatické rychlodobíjení. Toto zařízení vychází z dlouholetých zkušeností výrobce v oblasti konektorových technologií a nabízí unikátní mechanicky naváděné připojení. Díky robustnímu designu a zvláštnímu důrazu na bezpečnost napojení splňuje požadavky na bezpečné průběžné dobíjení vozidel městské hromadné dopravy. Provedení konektoru může být přizpůsobeno specifickým požadavkům zákazníka a konektor zvládne i kombinaci různých nabíjecích dob a výkonů. V každém provedení splňuje stejně vysoké nároky na přesnost spojení a ochranu proti vniknutí vody (jak ve spojeném, tak i rozpojeném stavu). Více informací o tomto unikátním řešení automatického dobíjení si můžete přečíst zde (pozn. red.)

Zasunovací konektor baterie BSTV

U výměnných bateriových systémů se namísto dobíjení baterie ve vozidle pomocí obvyklé nabíjecí zástrčky vyměňuje celá baterie. Vybitá baterie putuje do nabíjecí stanice a nahradí se nabitou baterií. Například ve výzkumném projektu GridSurfer se akumulátor vážící 300 kg vyjímal z vozidla plně automaticky a nahrazoval se nabitým akumulátorem za méně než čtyři minuty.

Aby bylo možné vyvinout zasunovací konektor pro automatizovanou stanici pro nabíjení baterií, kromě znalostí silnoproudé elektrotechniky je také zapotřebí know-how z oblasti automatizace. Jak musí být kontakty pro plně automatické připojování a odpojování nainstalovány? Jaká by měla být mechanická konfigurace celého zasunovacího konektoru? Jaké síly na něj působí a jak musí být dimenzovány vodicí kolíky? Jak je třeba nakládat se spotřebními díly? Toto jsou otázky, na které bych stěží musel odpovídat, kdybych se zabýval automobilovou elektronikou o napětí 12 V. Společnost Multi-Contact vyvinula zasunovací konektor baterie BSTV, který v sobě zahrnuje zkušenosti jak z automatizace, tak ze silnoproudé elektrotechniky a poskytuje odpovědi na výše uvedené otázky: vysoce kvalitní napájecí kontakty (400 V DC, stálý proud 180 A, krátkodobý proud 300 A) a řídicí kontakty 24 V zajišťují bezpečné a šetrné nabíjení. Vodicí kolíky vyrovnávají nesprávné úhlové vyrovnání plně automatickým sesouhlasením. Vnitřní konektory (strana baterie) mají ochranu proti dotyku IP2X v případě odpojení. Ve spárovaném stavu, kdy je vozidlo v provozu, má zasunovací konektor třídu ochrany IP65. Pláště jsou nainstalovány trvale, zatímco kryty s kontaktními prvky lze v případě potřeby snadno vyměnit.

Zasunovací konektor baterie BSTV zabudovaný v plášti s napájecími i řídicími kontakty a výměnným krytem

Zakázková řešení vytváří nové standardy

Ačkoliv speciální zakázková řešení kontaktů jsou spojena s vyššími náklady na vývoj, mohou se dokonce i v množstvích, která jsou v oblasti elektromobilů běžně vyžadována, často ukázat hospodárnějšími než standardní výrobky. Zákazník dostává řešení, které přesně splňuje jeho technologické a ekonomické potřeby. Konkrétně to znamená jednoduchou manipulaci v důsledku optimálního přizpůsobení výrobnímu procesu, menší prostorové požadavky díky dílům zkonstruovaným tak, aby se vešly do prostoru, který je k dispozici, nižší provozní náklady v důsledku jednoduché údržby a úspory materiálů díky optimalizovaným rozměrům. Tyto výhody zakázkového provedení mohou rychle kompenzovat náklady na vývoj.

Speciální zakázková řešení pomáhají hledat nové přístupy k problémům a v dlouhodobém měřítku vytvářet nové standardy. Typickým příkladem je zasunovací konektor TBC, který byl původně vyvinut pro připojování bateriové stanice startérů při motoristických závodech. Je zbytečné říkat, že se jedná o aplikaci, kde je naprostá spolehlivost základem. Výsledkem je robustní, kompaktní zasunovací konektor s kontakty chráněnými proti dotyku pro mnoho aplikací, při kterých se používá elektrický motor a baterie a které vyžadují jak bezpečnost, tak spolehlivost. Konkrétně to může znamenat vysokozdvižné vozíky, elektrická kola, nabíječky, kladkostroje, jeřáby, vrátky atd.

Původně vyvinutý jako zakázkový výrobek, TBC je vhodný pro mnoho průmyslových aplikací s elektrickými motory s bateriemi nebo bez baterie.

Nikdy se nepřestaneme učit

Předpokladem pro vývoj výrobků, které splňují tržní potřeby, je dobrá znalost trhu a především přímý kontakt se zákazníkem. S každým projektem v oblasti elektromobilů zasahujícím do několika oborů si odborníci firmy Multi-Contact doplňují znalosti a zkušenosti. Rozhodujícím faktorem pro úspěch na tomto dynamickém a náročném trhu je těsná spolupráce mezi odborníky na spojovací techniku a výrobci vozidel.

Winnijar Kauz, Multi-Contact AG

Foto © Multi-Contact AG

Více informací na www.multi-contact.cz

Přečtěte si také:

Netradiční nabíjecí zařízení pro elektrická vozidla od Multi-Contact

21.3.2014 Na veletrhu AMPER 2014 se mezi zajímavými technickými řešeními, přihlášenými do soutěže Zlatý Amper, představil odborné veřejnosti systém bezobslužného dobíjení elektrických vozidel od švýcarského výrobce Multi-Contact, člena skupiny Stäubli. Toto zařízení vychází z dlouholetých zkušeností výrobce v oblasti konektorových technologií a nabízí unikátní mechanicky naváděné připojení. 


Seminář „Elektrické autobusy pro město II“: zajímavé poznatky z technologií a financování projektů elektrobusů a trolejbusů

20.3.2014 Po necelém půlroce od prvního běhu proběhlo již druhé pokračování odborného semináře „Elektrické autobusy pro město“, opět s organizací a odbornou garancí firmy Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services a pod záštitou Sdružení dopravních podniků ČR. Takto krátký časový odstup si vyžádal především aktuální běh událostí v oblasti možného financování projektů elektrické MHD a podpořil jej i rychlý postup technologií pro elektrobusy a trolejbusy.


CombiTac nově se stupněm krytí až IP68

19.2.2014 Multi-Contact přichází s novým robustním krytem ke svému modulárnímu systému CombiTac, který poskytne ochranu až po stupeň IP68 pro všechna napojení. Nový kryt z litého hliníku a se speciálním ochranným nástřikem je odolný i vůči agresivním látkám a nepodléhá korozi. 360° krytí chrání spoje i proti elektromagnetickým vlivům. Standardně bude tento nový kryt nabízen ve čtyřech různých velikostech a na stávající pouzdro ho lze jednoduše přišroubovat. 


Ballard a Solaris: společný palivočlánkový autobus pro Hamburk

10.2.2014 Kanadský výrobce palivočlánkových technologií Ballard Power System informoval na konci ledna 2014 veřejnost o dodávce pohonných jednotek pro dva palivočlánkové autobusy výrobce Solaris Bus & Coach pro hamburský dopravní podnik Hamburger Hochbahn AG. Tento dopravce má již za sebou úspěšné zkušenosti s provozem devíti autobusů Mercedes-Benz Citaro s palivovými články (viz studie „E-mobilita v MHD“). 


Elektrobus SOR EBN 8 na zkoušku v Praze

7.2.2014 Po nedávném zkušebním provozu elektrobusu Siemens/Rampini na lince 216 pražské MHD nasadil Dopravní podnik hl. m. Prahy na stejnou linku městský elektrický midibus SOR EBN 8, aby porovnal jeho provozní vlastnosti s uvedeným elektrobusem Siemens. Zkušební provoz sledovala i naše redakce. Elektrobus SOR EBN 8 je kratší verzí elektrobusu SOR EBN 10,5, známého z každodenního provozu v MHD Ostrava (viz studie „E-mobilita v MHD“). 


Nizozemsko a Belgie rozvíjejí palivočlánkovou e-mobilitu

6.2.2014 Jak v lednu 2014 informovala Evropská elektromobilní observatoř (EEO), s níž provozovatel našeho portálu udržuje odbornou spolupráci, byla v nizozemském Helmondu uvedena do provozu nová vodíková plnicí stanice pro palivočlánkové autobusy a užitkové vozy, vlastněná společností WaterstofNet. Spolu s ní byla představena i nová koncepce palivočlánkového autobusu (fc-busu) nizozemského výrobce VDL Bus & Coach. Důležitým výrobcem technologií je v obou případech společnost Hydrogenics 


Jihojaponské železnice zkouší standardní elektrickou jednotku s pohonem na baterie

4.2.2014 Jihojaponské železnice (JR East, JRE), o nichž na našem portále průběžně píšeme především v souvislosti s automatizací provozu, přicházejí nyní s další zajímavostí: 22. ledna 2014 zde na trati Karasuyama Line začal zkušební provoz prototypové elektrické jednotky řady EV-E301 poháněné elektrickou energií z trakčního vedení 1,5 kV DC nebo z baterií. Elektrická jednotka přezdívaná „Accum“ je odvozena od experimentálního elektrického vozu, který byl již na této trati testován v roce 2012.


Cargohopper: nová generace elektrické logistiky pro města

31.1.2014 Od ledna 2014 je připravován provoz čtyř elektrických městských nákladních vozidel Cargohopper v Amsterodamu. Jde o upravený typ, přizpůsobený požadavkům městské logistiky ve velké metropoli. 


ZeEUS: evropský projekt pro rozvoj elektrických autobusů zahájen

27.1.2014 Ve čtvrtek 23. ledna 2014 byl slavnostně zahájen evropský inovační projekt ZeEUS (Zero Emission Urban Bus System, tedy systém městských autobusů s nulovými emisemi), koordinovaný Mezinárodní unií veřejné dopravy – UITP. V rámci tohoto 3,5letého projektu budou demonstrována různá inovativní technologická řešení pro 12m elektrické autobusy a jejich dobíjecí infrastruktury v provozu osmi evropských měst: Barcelona, Bonn, Glasgow, Londýn, Münster, Plzeň, Stockholm a jedno italské město, prozatím nespecifikované (pravděpodobně Řím). 


Naše tipy

















Copyright © 2012 – 2020 Ing. Jakub Slavík, MBA – Consulting Services