為什么戶外充電需要專用電池連接器

隨著各行各業(yè)朝著更清潔、更高效的運(yùn)營(yíng)方向發(fā)展，鋰離子 （Li-ion） 電池正在成為非公路和地面支持設(shè)備的首選電源。

本系列的第一部分研究了從內(nèi)燃機(jī)的更廣泛轉(zhuǎn)變，以及戶外環(huán)境中對(duì)耐用充電基礎(chǔ)設(shè)施日益增長(zhǎng)的需求。在這一部分中，我們將重點(diǎn)介紹電池連接器本身，探索在實(shí)際條件下支持安全性、可靠性和性能的關(guān)鍵特性。

從防風(fēng)雨密封到熱保護(hù)和信號(hào)容量，本文概述了工程師在要求苛刻的應(yīng)用中選擇連接器的關(guān)鍵考慮因素。

為什么 IP68 密封至關(guān)重要

正如第 I 部分所述，在繁忙的機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪上為戶外電池充電，而不是簡(jiǎn)單地為內(nèi)燃機(jī) （ICE） 車輛加油，這帶來了獨(dú)特的挑戰(zhàn)。電動(dòng)充電基礎(chǔ)設(shè)施必須足夠耐用，能夠承受惡劣的戶外環(huán)境，并且無(wú)論風(fēng)、雨、雪如何，都能持續(xù)使用一整年。 物料搬運(yùn)和建筑市場(chǎng)也越來越多地將戶外充電視為解決室內(nèi)空間限制的解決方案，因此需要類似的耐用性。

對(duì)于任何戶外電氣應(yīng)用，工程師都應(yīng)選擇具有 IP 防風(fēng)雨等級(jí)的電池充電器，以確保一致、可靠和安全的充電性能。IP68 是最高標(biāo)準(zhǔn)，表示充電器可防止灰塵和碎屑進(jìn)入，并防止浸入超過 1 米的水中超過 30 分鐘。

圖 1.具有密封功能的 IP68 級(jí)電池連接器，旨在防止?jié)駳夂退樾荚?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/戶外充電">戶外充電作期間進(jìn)入。

具有適當(dāng) IP 等級(jí)的密封電池連接器對(duì)于戶外充電環(huán)境至關(guān)重要。如果沒有適當(dāng)?shù)拿芊?，灰塵會(huì)積聚在觸點(diǎn)上，從而降低導(dǎo)電性并減慢充電性能。濕氣進(jìn)入會(huì)導(dǎo)致腐蝕、短路、過熱，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)完全故障。這些問題會(huì)導(dǎo)致維護(hù)增加，并會(huì)顯著縮短充電器的使用壽命。

為了降低這些風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)在提供配備 IP68 級(jí)密封套件的電池連接器，專為戶外充電而設(shè)計(jì)。這些套件可能包括透明電壓蓋、雙 O 形圈和橡膠墊圈等功能，這些功能在連接器配接時(shí)協(xié)同工作，形成安全、防風(fēng)雨的密封。這種級(jí)別的保護(hù)非常適合戶外地面支持、物料搬運(yùn)和建筑設(shè)備等應(yīng)用。

散熱注意事項(xiàng)

密封只是可靠性方程式的一部分。另一個(gè)日益受到關(guān)注的問題，特別是對(duì)于鋰離子快速充電，是熱性能。鋰離子技術(shù)可實(shí)現(xiàn)快速充電，但過度充電或不適當(dāng)會(huì)導(dǎo)致過熱，在極少數(shù)情況下會(huì)導(dǎo)致熱失控。這種現(xiàn)象涉及電池快速加熱并釋放有毒氣體的連鎖反應(yīng)，包括氟化氫、一氧化碳和氰化氫。

除了電池本身，老化的電池端子（或觸點(diǎn)）也容易受到與熱相關(guān)的應(yīng)力的影響。隨著觸點(diǎn)的磨損或腐蝕，電阻可能會(huì)增加，從而導(dǎo)致過熱。

作為回應(yīng)，非公路設(shè)備工程師可以求助于設(shè)計(jì)具有高級(jí)信號(hào)功能的電池充電器。信號(hào)是連接器中的物理輔助引腳，用于傳輸數(shù)據(jù)以及監(jiān)控電池和電源系統(tǒng)。信號(hào)可用于監(jiān)控電池壽命、插拔次數(shù)、充電水平、連接檢測(cè)、內(nèi)部溫度等。

圖 2.用于工業(yè)用途的高級(jí)電池連接器可能包括 IP68 密封套件、觸點(diǎn)溫度感應(yīng)啟用和多達(dá) 10 個(gè)信號(hào)等功能。

提供 8 個(gè)或 10 個(gè)輔助觸點(diǎn)（而不是傳統(tǒng)的 4 個(gè)或 6 個(gè)）的新型連接器在額外的溫度監(jiān)控功能方面為工程師提供了優(yōu)勢(shì)。

一些連接器還提供專門設(shè)計(jì)用于監(jiān)控電池接觸溫度的附件。通過在 IBC 上使用負(fù)溫度系數(shù) （NTC） 傳感器，工程師可以輕松監(jiān)控電源傳輸過程中觸點(diǎn)的溫度。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過主動(dòng)響應(yīng)過熱問題并幫助防止快速充電期間的熱失控事件，提供了額外的安全層。

更多的信號(hào) 對(duì)于自主設(shè)備也很重要。物料搬運(yùn)行業(yè)越來越多地采用配備先進(jìn)傳感器和人工智能的自動(dòng)駕駛叉車來導(dǎo)航倉(cāng)庫(kù)，而不是像亞馬遜在 2024 年采用的那樣依賴人類駕駛員。

為了支持自主設(shè)備，帶有大量輔助設(shè)備的電池連接器是必不可少的，因?yàn)樗鼈兲峁╊~外的信號(hào)來監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)密集型系統(tǒng)。

主要連接器功能

除了 IP 防風(fēng)雨等級(jí)、輔助信號(hào)容量和觸點(diǎn)溫度傳感外，其他幾個(gè)關(guān)鍵因素應(yīng)指導(dǎo)非公路設(shè)備領(lǐng)域的電池連接器選擇：

圖 3.這款緊湊型高壓連接器集成了電源和信號(hào)路徑，支持電氣化非公路和工業(yè)系統(tǒng)中的高級(jí)監(jiān)測(cè)和控制。

• 連接安全性： 連接器配有彈簧加載的閂鎖手柄，可在插頭和插座之間提供更牢固的機(jī)械連接。這種設(shè)計(jì)有助于防止意外斷開并增強(qiáng)連接安全性，這是建筑、物料搬運(yùn)或機(jī)場(chǎng)地面支持設(shè)備 （GSE） 運(yùn)營(yíng)等高振動(dòng)環(huán)境中的關(guān)鍵考慮因素。

• 符合標(biāo)準(zhǔn)： 工程師應(yīng)優(yōu)先考慮符合適當(dāng)區(qū)域和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的連接器。例如，DIN VDE 0623-589 為電池供電工業(yè)卡車中使用的連接器設(shè)定了歐洲標(biāo)準(zhǔn)。世界不同地區(qū)的其他安全和市場(chǎng)合規(guī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括 RoHS、UL 1977、CSA 22.2、IEC 60529 和 EN 1175：2020。

• 模塊化設(shè)計(jì)： 采用模塊化設(shè)計(jì)的電池連接器在便利性、組裝和維護(hù)方面具有優(yōu)勢(shì)?？紤]使用具有模塊化觸點(diǎn)盒的工業(yè)電池連接器，無(wú)需工具即可進(jìn)行組裝、觸點(diǎn)維修或更換。模塊化設(shè)計(jì)可以減少維護(hù)時(shí)間，最大限度地減少對(duì)庫(kù)存?zhèn)浼男枨?，并使維修更快、更有效。

• 尺寸注意事項(xiàng)： 較小的電氣應(yīng)用，如燈塔、專業(yè)級(jí)工具或多功能推車，不需要通常用于重型設(shè)備的大型電池連接器。工程師應(yīng)根據(jù)自己的需要采用合適的電池連接器。

總而言之，這些設(shè)計(jì)因素使工程師能夠在不斷發(fā)展的電氣化設(shè)備環(huán)境中做出明智的連接器選擇。

鋰離子驅(qū)動(dòng)的未來

隨著非公路領(lǐng)域的持續(xù)電氣化，現(xiàn)代鋰離子設(shè)備需要?jiǎng)?chuàng)新的電池連接器，以滿足未來的性能需求。IP68 密封套件等創(chuàng)新技術(shù)可在惡劣的戶外環(huán)境中防止?jié)駳夂突覊m侵入，而接觸式溫度傳感則為快速充電增加了一層安全保護(hù)。由于自主設(shè)備需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和控制，增強(qiáng)信號(hào)也將變得更加關(guān)鍵。

通過為其應(yīng)用選擇理想的連接器，非公路設(shè)備工程師可以為電氣化發(fā)展做好準(zhǔn)備，并滿足未來的信號(hào)和密封需求。隨著鋰離子電池系統(tǒng)成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這些設(shè)計(jì)決策在確保長(zhǎng)期可靠性、安全性和效率方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。