Nowa Konstrukcja Gniazd Ładowania Pojazdów Elektrycznych

Boom na pojazdy elektryczne powoduje gwałtowny wzrost popytu na tworzywa sztuczne stosowane w infrastrukturze ładowania. LANXESS uważa, że obszar ten oferuje wiele możliwości wykorzystania poliamidów Durethan i poliestrów Pocan. Możliwości oferowane przez te związki termoplastyczne zostały zademonstrowane w opracowanym przez LANXESS koncepcyjnym projekcie gniazd ładowania. Gniazda te montowane są w akumulatorowych pojazdach elektrycznych i mieszczą złącze ładowania zewnętrznej stacji ładującej. – Nasze podejście polega na wykorzystaniu konfiguracji modułowej, pozwalające stosować właściwe materiały we właściwym miejscu, co z kolei pozwala z maksymalną precyzją spełniać skomplikowane wymagania dotyczące różnych komponentów – wyjaśnia Gregor Jaschkewitz, projektant aplikacji w dziale High Performance Materials (HPM), który opracował projekt. – Jednocześnie przewidziano wysoki poziom integracji funkcjonalnej w celu maksymalnego ułatwienia montażu urządzenia, co oznacza brak zastosowania śrub, a także minimalną liczbę komponentów w celu utrzymania niskich kosztów – dodaje Gregor Jaschkewitz.

Transfer wiedzy z projektów

Projekt powstawał w kooperacyjnym dialogu z producentami układów ładowania i wykorzystuje doświadczenie, które LANXESS zgromadził już, uczestnicząc w licznych projektach rozwoju infrastruktury łado­wa­nia. – Oznacza to na przykład, że projekt wychodzi naprzeciw życze­niu wyrażanemu przez wielu producentów, by zostawić im jak największą swobodę w zakresie uszczelnienia gniazda – mówi Gregor Jaschkewitz. Można więc stosować O-ringi, sznury lub pierścienie uszczelniające, jak również uszczelki wargowe wytwarzane w procesie dwuskładnikowego formowania wtryskowego.

Zintegrowane zarządzanie termiczne

Kluczowymi elementami konstrukcji portu ładowania są przednia i tyl­na obudowa, złącze wtyczki stacji ładowania oraz siłownik. Ten ostat­ni blokuje wtyczkę w gnieździe, by zapobiec przypadkowemu lub celo­wemu wyrwaniu jej w trakcie ładowania. Kolejnym istotnym elementem jest uchwyt styków. Utrzymuje on w miejscu metalowe styki złącza, a także płytkę drukowaną (PCB) z kablami do ładowania prądem stałym lub zmiennym. Szczególną uwagę zwracano na konstrukcję uchwytu styków. Pozwala on ułożyć kable w taki sposób, by ciepło powstające podczas ładowania było rozpraszane nie tylko przez aktywne kable, ale również przez te nieaktywne. – Oznacza to, że uchwyt styków wspiera zarządzanie termiczne, a tym samym ułatwia szybkie ładowanie wysokimi prądami – mówi Gregor Jaschkewitz.

Po umieszczeniu kabli i kołków stykowych w uchwycie oraz wpięciu płytki drukowanej wszystkie elementy portu ładowania są łączone za pomocą pasowań zatrzaskowych. Kable są mocowane z minimalnym naprężeniem, by nie mogło dojść do ich odłączenia się w obudowie. – Łączenie elementów bez użycia śrub upraszcza proces montażu i związaną z nim logistykę, co z kolei obniża koszty produkcji – wyjaśnia Gregor Jaschkewitz.

Spełnione wysokie wymagania wobec materiałów

Tworzywa sztuczne stosowane w portach ładowania muszą być zgodne z normą IEC 62196-1 i zapewniać wysoką rezystancję izolacji, a także wysoką wytrzymałość dielektryczną oraz rezystancję śledzenia. Kluczowe są również dobre właściwości ognioodporne. Części mające bezpośredni kontakt z komponentami pod napięciem muszą przejść test rozżarzonego drutu dla produktu końcowego (GWEPT) zgodnie z normą IEC 60695-2-11 przy temperaturze zapłonu rozżarzonego drutu wynoszącej 850 °C. Po siedmiodniowym przechowywaniu w temperaturze 80 °C elementy z tworzywa sztucznego nie mogą wykazywać żadnych zmian powierzchniowych – takich jak pęknięcia – spowodowanych starzeniem. Wymagane są również wysokiej klasy właściwości mechaniczne (np. dobra wytrzymałość), by port ładowania nie był podatny na uderzenia lub akty wandalizmu. – Nasze rozwiązania materiałowe obejmują związki, które są idealnie dopasowane do takiego zestawu wymagań. W niektórych przypadkach dostępne są również ich wersje opracowane specjalnie dla pojazdów elektrycznych – opowiada Sarah Luers, projektantka aplikacji w HPM. – Kategoria ta obejmuje na przykład produkty o wysokiej odporności na warunki atmosferyczne i promieniowanie UV przeznaczone do produkcji obudów, a także materiały wykazujące niską kurczliwość i odkształcalność na potrzeby komponentów, które muszą być szczególnie stabilne wymiarowo. Termoprzewodzące związki poliamidu 6 o dobrych właściwościach mechanicznych przeznaczone są do stosowania w uchwycie styków, który podlega dużym obciążeniom termicznym. W kategorii tej mieszczą się również typy produktów, które przeszły zalecany przez Underwriters Laboratories test palności UL 94 z oceną V-0.

Wsparcie w zakresie projektowania komponentów 

LANXESS wspiera producentów układów ładowania szeroką gamą usług za pośrednictwem swojej marki usługowej HiAnt. Przkładowo, na zlecenie partnerów projektu oblicza i symuluje, w jaki sposób geometria i materiał komponentu wpłyną na wytwarzanie ciepła w komponencie. Inne usługi obejmują wykonywanie zgodnie z normami kluczowych testów palności oraz przeprowadzanie testów mecha­nicz­nych, takich jak na przykład test spadającej kuli.

Konstrukcja wtyczki ładowania – w trakcie opracowywania

LANXESS analizuje obecnie możliwość zastosowania tej nowej konstrukcji w innych elementach infrastruktury ładowania, takich jak wtyczki ładowania. W znacznym stopniu można tam wykorzystać wiedzę projektową i materiałową zdobytą podczas prac nad gniazdami ładowania pojazdów, ponieważ wymagania są bardzo podobne.

* * *

Koncern LANXESS jest jednym z najważniejszych producentów specjalistycznych środków chemicznych na świecie. W 2020 roku osiągnął sprzedaż w wysokości 6,1 mld euro. Obecnie koncern zatrudnia około 14 300 pracowników w 33 różnych krajach. Podstawowym przedmiotem działalności koncernu LANXESS jest opracowywanie, produkcja i dystrybucja półproduktów chemicznych, dodatków, specjalistycznych substancji chemicznych oraz tworzyw sztucznych. Koncern LANXESS należy do najważniejszych indeksów zrównoważonego rozwoju: Dow Jones Sustainability Index (DJSI) World i FTSE4Good. 

Oświadczenia dotyczące przyszłości:

Niniejszy komunikat prasowy zawiera pewne oświadczenia dotyczące przyszłości, które mogą obejmować założenia, opinie, oczekiwania i poglądy wyrażane przez firmę lub pochodzące ze źródeł należących do stron trzecich. Różne znane i nieznane zagrożenia, niewiadome oraz inne czynniki mogą przyczynić się do powstania znacznych różnic pomiędzy rzeczywistymi wynikami, sytuacją finansową, rozwojem i osiągnięciami koncernu LANXESS AG a podanymi lub sugerowanymi tutaj przewidywaniami. LANXESS AG nie gwarantuje, że założenia stanowiące podstawę dla tych oświadczeń dotyczących przyszłości są pozbawione błędów i nie bierze na siebie żadnej odpowiedzialności za przyszłą trafność opinii wyrażonych w niniejszej prezentacji ani za rzeczywistą realizację prognozowanych wyników. Niniejszy dokument nie zawiera żądnych gwarancji ani zobowiązań w odniesieniu do informacji, szacunków, celów i opinii zawartych w niniejszym dokumencie, nie zachęca do pokładania zaufania w tych informacjach, szacunkach, celach i opiniach, a także nie powinien być interpretowany jako wzięcie odpowiedzialności za jakiekolwiek błędy, pominięcia lub nieprawidłowości zawarte w tym dokumencie. Żaden przedstawiciel koncernu LANXESS AG lub jego spółek stowarzyszonych ani też kierownicy, dyrektorzy czy pracownicy takich spółek nie przyjmują żadnej odpowiedzialności wynikającej bezpośrednio lub pośrednio z wykorzystania niniejszego dokumentu.