O inversor na mobilidade elétrica e os requisitos para as ligações de encaixe
Gestão de energia e alimentação inteligente
Os sistemas de gestão de baterias e a eletrónica de potência desempenham um papel fundamental na mobilidade elétrica, uma vez que interligam os diferentes componentes do veículo elétrico. A função de ligação no interior dos inversores cabe aos conectores. Estes têm de controlar e transmitir os sinais, os dados e as correntes elevadas de forma fiável, segura, rápida e sem perdas, apesar das condições de utilização exigentes. Para tal, os conectores têm de cumprir alguns requisitos em termos de resistência à temperatura, compacticidade e flexibilidade, bem como de desempenho e robustez.
Contexto: A transição para a mobilidade elétrica
Nos últimos anos, a indústria automóvel tem assistido a uma transição para a mobilidade elétrica.
Esta transição manifesta-se através do aumento da produção de veículos elétricos (VE), do crescimento das vendas e da expansão da infraestrutura de carregamento para veículos elétricos. A procura por parte dos consumidores por opções de transporte mais sustentáveis cresce constantemente. Da mesma forma, foram realizados elevados investimentos na tecnologia das baterias, com o objetivo de alcançar progressos em termos de autonomia, desempenho e custos dos veículos elétricos. Os incentivos governamentais à adoção de veículos elétricos, os compromissos dos fabricantes automóveis em eliminar o motor de combustão interna, bem como as normas de emissões mais rigorosas, continuam a impulsionar a transição para a mobilidade elétrica.
Como resultado, os fabricantes automóveis tradicionais estão a aumentar a produção de veículos elétricos.
Esta transição manifesta-se através do aumento da produção de veículos elétricos (VE), do crescimento das vendas e da expansão da infraestrutura de carregamento para veículos elétricos. A procura por parte dos consumidores por opções de transporte mais sustentáveis cresce constantemente. Da mesma forma, foram realizados elevados investimentos na tecnologia das baterias, com o objetivo de alcançar progressos em termos de autonomia, desempenho e custos dos veículos elétricos. Os incentivos governamentais à adoção de veículos elétricos, os compromissos dos fabricantes automóveis em eliminar o motor de combustão interna, bem como as normas de emissões mais rigorosas, continuam a impulsionar a transição para a mobilidade elétrica.
Como resultado, os fabricantes automóveis tradicionais estão a aumentar a produção de veículos elétricos.
Inversor num automóvel elétrico
Os inversores são responsáveis pelo fornecimento inteligente de energia e pela gestão energética nos veículos elétricos. Ligam a bateria do veículo elétrico aos consumidores elétricos no interior do veículo e, durante o processo de carregamento, também à rede elétrica pública. Para tal, são necessários diferentes níveis de tensão.
São utilizados principalmente dois tipos de inversores nos carros elétricos: inversores CC/CC e inversores CA/CC. Os inversores DC/DC alteram a tensão de uma corrente contínua. Os inversores AC/DC (retificadores ou conversores) transformam corrente contínua em corrente alternada ou vice-versa. Assim, os inversores convertem a energia elétrica no nível e na forma de tensão necessários para cada consumidor, a fim de garantir um desempenho ideal.
Os inversores garantem, assim, uma transmissão eficiente entre a bateria e o motor elétrico no veículo elétrico, de modo a assegurar a maior autonomia possível. Além disso, os inversores têm de cumprir diversas funções de proteção para proteger o carro elétrico e os seus componentes contra sobrecargas, sobretensão e sobreaquecimento. Em suma, os inversores contribuem para que o carro elétrico funcione de forma segura, eficiente e fiável e atinja um elevado desempenho.
São utilizados principalmente dois tipos de inversores nos carros elétricos: inversores CC/CC e inversores CA/CC. Os inversores DC/DC alteram a tensão de uma corrente contínua. Os inversores AC/DC (retificadores ou conversores) transformam corrente contínua em corrente alternada ou vice-versa. Assim, os inversores convertem a energia elétrica no nível e na forma de tensão necessários para cada consumidor, a fim de garantir um desempenho ideal.
Os inversores garantem, assim, uma transmissão eficiente entre a bateria e o motor elétrico no veículo elétrico, de modo a assegurar a maior autonomia possível. Além disso, os inversores têm de cumprir diversas funções de proteção para proteger o carro elétrico e os seus componentes contra sobrecargas, sobretensão e sobreaquecimento. Em suma, os inversores contribuem para que o carro elétrico funcione de forma segura, eficiente e fiável e atinja um elevado desempenho.
Requisitos para os inversores
Os inversores têm de cumprir diversos requisitos. Entre estes contam-se, nomeadamente, a compatibilidade, a facilidade de integração e a eficiência. Isto significa que os inversores têm de ser compatíveis com outros sistemas do veículo elétrico, como a bateria, o motor elétrico e a unidade de controlo. Além disso, os inversores têm de ser fáceis de integrar, a fim de simplificar a montagem do veículo elétrico e poupar tempo e custos. Além disso, uma elevada eficiência é indispensável para permitir grandes autonomias. A fiabilidade, a rentabilidade e
a proteção contra sobrecargas também devem estar garantidas. É necessário um funcionamento fiável para garantir um desempenho estável, permitindo uma condução segura e sem interrupções. Os inversores devem ser acessíveis, de acordo com os requisitos económicos do veículo elétrico. Os inversores devem também estar equipados com proteção contra sobrecarga, para evitar sobrecargas e sobretensões e proteger o veículo elétrico e os seus componentes.
No que diz respeito aos requisitos técnicos, a resistência à temperatura, a compacticidade, o desempenho e a robustez desempenham um papel central. Assim, os inversores devem:
a proteção contra sobrecargas também devem estar garantidas. É necessário um funcionamento fiável para garantir um desempenho estável, permitindo uma condução segura e sem interrupções. Os inversores devem ser acessíveis, de acordo com os requisitos económicos do veículo elétrico. Os inversores devem também estar equipados com proteção contra sobrecarga, para evitar sobrecargas e sobretensões e proteger o veículo elétrico e os seus componentes.
No que diz respeito aos requisitos técnicos, a resistência à temperatura, a compacticidade, o desempenho e a robustez desempenham um papel central. Assim, os inversores devem:
- funcionar numa ampla gama de temperaturas e ser estáveis para poderem ser utilizados num veículo
- ; ocupar pouco espaço e ser leves, pois qualquer peso adicional reduz a autonomia de um carro elétrico;
- demonstrar um elevado desempenho na transmissão de energia e dados, de modo a satisfazer as necessidades do motor
- elétrico e de outros sistemas; ser resistentes às influências ambientais, choques e vibrações, tanto no processo de instalação e montagem como na junção automatizada e durante o funcionamento.
Está à procura do conector certo?
Lista de produtos
Requisitos para as ligações de encaixe no inversor
Os inversores ligam os diferentes componentes do veículo, como o acumulador e o motor elétrico. Para tal, os inversores têm de cumprir os requisitos acima referidos, a fim de transmitir os dados e as correntes em tempo real e de forma fiável.
A função de ligação entre as placas de circuito impresso no interior dos inversores cabe aos conectores. Os conectores devem transmitir os sinais, dados e correntes de forma fiável, segura, rápida e sem perdas, apesar das condições ambientais exigentes. Por isso, aplicam-se requisitos de qualidade comparáveis às ligações por conectores.
A função de ligação entre as placas de circuito impresso no interior dos inversores cabe aos conectores. Os conectores devem transmitir os sinais, dados e correntes de forma fiável, segura, rápida e sem perdas, apesar das condições ambientais exigentes. Por isso, aplicam-se requisitos de qualidade comparáveis às ligações por conectores.
Resistência à temperatura
Os materiais dos conectores devem suportar altas temperaturas, uma vez que as condições de utilização no automóvel assim o exigem. Na escolha do conector adequado, existe uma grande variedade de materiais plásticos disponíveis para o corpo isolante. No entanto, o material LCP (polímeros de cristal líquido) apresenta propriedades de excelência. Um corpo isolante em LCP destaca-se pela sua extraordinária estabilidade dimensional e térmica, elevada rigidez, mesmo em componentes de parede fina, e um baixo coeficiente de dilatação térmica linear. A classe de inflamabilidade UL 94 V-0 permite temperaturas de funcionamento de -55 °C a +125 °C em conectores com corpos isolantes em LCP.
Compacidade e flexibilidade
Os conectores com um passo pequeno são muito adequados para utilização em inversores, uma vez que ocupam pouco espaço, requerem pouca área de montagem na placa de circuito impresso e, por isso, satisfazem os requisitos de compacticidade. Para tal, são utilizados, por exemplo, sistemas com um passo de 1,27 mm, 0,8 mm ou 0,5 mm. No entanto, os conectores não devem ser apenas pequenos, mas também adaptáveis às mais diversas exigências. Isto diz respeito, por exemplo, às alturas de montagem necessárias, ao número de pólos ou às disposições das placas de circuito impresso. No caso de conectores como o One27 da ept, a grande variedade de formatos permite a ligação de placas de circuito impresso em disposições paralelas, horizontais ou perpendiculares, bem como a ligação de cabos planos à placa de circuito impresso.
O sistema de contacto adequado:
O One27 da ept permite ajustar de forma contínua as distâncias horizontais entre placas de circuito impresso, desde 8 mm até 20 mm. Isto é possível graças ao design da face de encaixe, com uma sobreposição de contacto de 2,4 mm. Através da utilização de uma ligação por cabo, é possível compensar tolerâncias em todas as direções, consoante a aplicação, e obter as distâncias entre placas de circuito impresso necessárias em cada caso.
Encontre mais informações sobre o produto aqui:
One27 »
O One27 da ept permite ajustar de forma contínua as distâncias horizontais entre placas de circuito impresso, desde 8 mm até 20 mm. Isto é possível graças ao design da face de encaixe, com uma sobreposição de contacto de 2,4 mm. Através da utilização de uma ligação por cabo, é possível compensar tolerâncias em todas as direções, consoante a aplicação, e obter as distâncias entre placas de circuito impresso necessárias em cada caso.
Encontre mais informações sobre o produto aqui:
One27 »
Desempenho
Boas características de integridade do sinal, que garantem a qualidade da transmissão de dados do emissor para o recetor, bem como a proteção dos sinais, são um requisito fundamental para a utilização em inversores. Isto porque os dados transmitidos pelo conector permitem que o inversor transmita dados de forma inteligente e em tempo real aos consumidores ligados. A qualidade da transmissão de dados depende de três critérios:
- A curva de impedância: assim que a impedância se altera no caminho de transmissão, o sinal é refletido, o que prejudica a qualidade da transmissão de dados. Basta uma alteração no material ou na geometria para que a impedância oscile.
- A perda de inserção: este parâmetro ajuda a avaliar se o recetor consegue identificar inequivocamente um sinal ao longo de todo o percurso de transmissão. Se se considerar como critério para a taxa de dados no conector Zero8 da ept (conector SMT com passo de 0,8 mm e tecnologia ScaleX) um valor típico de perda de inserção de -3 dB, obtém-se, a 8 GHz, uma velocidade de transmissão de, pelo menos, 16 Gbit/s.
- Sobre a diafonia na transmissão de sinais: a diafonia é a interferência indesejada de um sinal por parte de um sinal noutro condutor, distinguindo-se, consoante o tipo de interferência, entre diafonia de proximidade e diafonia de distância. A intensidade da diafonia depende significativamente da disposição dos sinais e da ligação à massa.
As características de integridade do sinal de um conector podem ser significativamente melhoradas através de uma proteção de compatibilidade eletromagnética (EMC). A compatibilidade eletromagnética refere-se à capacidade de um dispositivo técnico de não ser afetado por efeitos elétricos ou eletromagnéticos, intencionais ou não, nem de interferir com outros dispositivos. As interferências eletromagnéticas nos conectores podem ser reduzidas através de um conceito de blindagem. A indutância de acoplamento simula o conector tanto como fonte de interferência como sumidouro de interferência. Com base nas gradientes de cor e nos valores da indutância de acoplamento, é possível reconhecer claramente o efeito do conceito de blindagem na figura seguinte.
A utilização do conector blindado Zero8 permite posicionar fontes e dissipadores de interferência mais próximos uns dos outros na placa de circuito impresso, bem como atingir classes de potência mais elevadas do aparelho elétrico nos ensaios de picos e sobretensão prescritos.
Para além das características de integridade do sinal, a capacidade de condução de corrente de um conector para a transmissão de potência constitui também uma competência essencial. Com a ajuda de curvas de capacidade de carga de corrente, é possível determinar a quantidade de corrente que pode ser conduzida por um contacto a uma determinada temperatura ambiente, de modo a não exceder a temperatura limite máxima admissível do componente. A curva de derating a seguir mostra, a título de exemplo, como, no conector Zero8, dependendo do número de pólos e do número de contactos condutores de corrente, resultam diferentes valores de corrente por contacto.
Como se pode ver na figura, um conector com 12 pinos (curva azul) atinge uma melhor capacidade de condução de corrente em comparação com um conector com 80 pinos (curva verde). A razão para isso é uma menor formação de pontos quentes no interior dos conectores com menor número de pólos: aqui é gerado menos calor e este pode ser melhor distribuído. A dissipação de calor é ainda melhor quando a corrente passa apenas por uma pequena parte dos contactos (curva vermelha).
Como se pode ver na figura, um conector com 12 pinos (curva azul) atinge uma melhor capacidade de condução de corrente em comparação com um conector com 80 pinos (curva verde). A razão para isso é uma menor formação de pontos quentes no interior dos conectores com menor número de pólos: aqui é gerado menos calor e este pode ser melhor distribuído. A dissipação de calor é ainda melhor quando a corrente passa apenas por uma pequena parte dos contactos (curva vermelha).
Robustez
No caso dos conectores SMT, a robustez de um conector manifesta-se, por exemplo, na conceção do princípio de contacto entre a régua de pinos e a régua de molas com contacto duplo, na qualidade do revestimento dos contactos para um baixo desgaste superficial ou nos pés de solda, que devem ser concebidos para uma formação ideal do menisco. Também no processamento e manuseamento dos conectores SMT, pode ser importante que estes sejam o mais robustos possível. Na própria inserção, os chanfros de introdução e uma área de retenção generosamente dimensionada permitem uma elevada compensação de tolerâncias e servem para tornar o manuseamento dos conectores o mais simples possível.
Os conectores estão sujeitos a choques e vibrações intensas num inversor, uma vez que são normalmente instalados junto ao motor. Os choques e as vibrações comprometem o contacto constante e sem falhas entre a placa de circuito impresso e o conector, bem como entre os próprios conectores. É possível obter uma ligação fiável e duradoura entre um conector e a placa de circuito impresso, por exemplo, através da técnica de encaixe por pressão. Com esta técnica, o objetivo é alcançar as forças de retenção mais elevadas possíveis entre o conector e a placa de circuito impresso. Isto porque as forças de retenção determinam a ligação mecânica, que, por sua vez, tem de resistir a choques e vibrações. Esta técnica de ligação é um processo comprovado, no qual um pino de encaixe é pressionado num orifício da placa de circuito impresso e, através da deformação mecânica do pino, é criada uma ligação mecânica estanque ao gás, resistente à corrosão, de baixa resistência e com condutividade elétrica segura, que também se adequa ao encapsulamento. A ept GmbH oferece produtos de catálogo, bem como soluções personalizadas com esta técnica de processamento.
Neste procedimento, o pino de encaixe por pressão possui uma diagonal maior do que o diâmetro do orifício da placa de circuito impresso. O pino do conector é flexível na zona de encaixe, para que a placa de circuito impresso não seja deformada nem danificada pelas forças físicas durante o processo de encaixe. A deformação limita-se, portanto, à zona de encaixe. Durante o processo de encaixe, forma-se uma soldadura a frio entre o pino de contacto e o orifício metalizado da placa de circuito impresso, o que torna a ligação mecanicamente resistente, sem sujeitar a placa de circuito impresso a cargas térmicas decorrentes de um processo de soldadura. Além disso, está especificado na norma DIN EN 60352-5 e mantém um contacto seguro mesmo sob cargas mecânicas e térmicas muito elevadas, tais como vibração, flexão e fortes variações de temperatura, resistindo a cargas de choque de até 200 g. Graças à técnica de inserção por pressão, o conector Flexilink da ept destaca-se por características de qualidade especiais:
Neste procedimento, o pino de encaixe por pressão possui uma diagonal maior do que o diâmetro do orifício da placa de circuito impresso. O pino do conector é flexível na zona de encaixe, para que a placa de circuito impresso não seja deformada nem danificada pelas forças físicas durante o processo de encaixe. A deformação limita-se, portanto, à zona de encaixe. Durante o processo de encaixe, forma-se uma soldadura a frio entre o pino de contacto e o orifício metalizado da placa de circuito impresso, o que torna a ligação mecanicamente resistente, sem sujeitar a placa de circuito impresso a cargas térmicas decorrentes de um processo de soldadura. Além disso, está especificado na norma DIN EN 60352-5 e mantém um contacto seguro mesmo sob cargas mecânicas e térmicas muito elevadas, tais como vibração, flexão e fortes variações de temperatura, resistindo a cargas de choque de até 200 g. Graças à técnica de inserção por pressão, o conector Flexilink da ept destaca-se por características de qualidade especiais:
- Efeito de jato reduzido (ou seja, deformação da pista condutora)
- Prevenção de pontos de solda frios e curto-circuitos causados por pontes de solda
- Elevada resistência e robustez, aliadas a excelentes propriedades elásticas
- Processabilidade segura graças à adaptação ideal à técnica de processamento Reprodutibilidade
- fiável na produção através da conformação por
- estampagem Cumpre os mais elevados requisitos dos principais fabricantes na área da eletrónica automóvel
- Máxima fiabilidade e segurança contra falhas comprovadas em milhares de milhões de aplicações
Gostaria de obter conhecimentos especializados ainda mais detalhados sobre a técnica de encaixe por pressão?
Para obter informações pormenorizadas sobre os princípios básicos da técnica de encaixe por pressão, teremos todo o prazer em enviar-lhe o nosso white paper gratuito:
Solicitar o white paper »
Para obter informações pormenorizadas sobre os princípios básicos da técnica de encaixe por pressão, teremos todo o prazer em enviar-lhe o nosso white paper gratuito:
Solicitar o white paper »
Tem alguma dúvida?
Então, não hesite em contactar-nos!
Envie o seu pedido através do formulário
+49 8861 2501 0
sales@ept.de
Então, não hesite em contactar-nos!
Envie o seu pedido através do formulário
+49 8861 2501 0
sales@ept.de