EV充電および自動車用電源コネクタの業界標準

これらの技術の進歩により、自動車業界で使用される低電圧および高電圧相互接続の総数は大幅に増加しました。当然のことながら、安全性と信頼性の基準は、これらの新興技術の短期的および長期的な成功にとって最も重要ですが、これらの基準は自動車メーカーにとって大きな課題となる可能性があります。

この記事では、高電圧自動車用電源コネクタを含む一般的な自動車用電気コネクタ規格と、自動車EV業界で一般的に使用されている 複雑な電気自動車 (EV) コネクタ に関連する設計上の課題について説明します。Arrow.comの電気コネクタタイプの選択もぜひご覧ください。

自動車用電気コネクタ規格

自動車用コネクタ は、低電圧通信用のワイヤと基板間の相互接続のような小さなものから、土砂降りの雨の中でも数百ボルトを安全に伝導できる高電圧のEV充電コネクタまで多岐にわたります。車両の地理的な運行場所、使用される技術、および車内でのその位置に基づいて、さまざまな規格に準拠することが求められることがよくあります。

たとえば、車内の低電圧信号コネクタには、エンジン ルームにある信号コネクタと同じ防水等級 (IP等級) は必要ありません。

統一された世界的な自動車標準化組織がないため、一般的な自動車コネクタ規格は世界中で異なりますが、最も一般的に参照される自動車規格設定組織は次のとおりです。

• •  ISO - 国際標準化機構
• •  IEC - 国際電気標準会議
• •  SAE - 自動車技術者協会
• •  GB - 国標基準 (中華人民共和国)

これらの組織は、安全性、セキュリティ、相互接続、通信、充電トポロジなど、ほぼすべての自動車電気カテゴリで規制および標準設定の取り組みを行っています。

たとえば、IEC 62196-1は、最大定格690VAC、250AのさまざまなEV充電コネクタ用の「プラグ、ソケット コンセント、車両コネクタ、および車両インレット」についてIECが定めた規格です。EV充電電源コネクタに一般的に使用されるその他の国際規格には、GB/T 20234、SAE J1772、ISO15118、SAE J3068があります。多くの場合、EV充電コネクタや車内のその他の高出力コネクタには多くの設計上の課題があるため、安全原則に関する統一性を維持するために、これらの規格は相互に参照し合っています。EV充電器の世界的な技術状況をさらに詳しく知りたい場合は、 電気自動車の規制と認証に関する弊社の記事を必ずお読みください。

自動車用電源コネクタの設計上の課題は何ですか?

EV充電コネクタや車内のその他の高電力コネクタに関連する設計上の課題がいくつかあります。

アーク放電

望ましくないアーク放電とユーザーショックからの保護は、どちらも非常に危険であるため、一般的に安全性の標準化における最優先事項です。アークは、通電されている導体と通電されていない導体が直接接触していないときに、その間に電流が流れると発生します。

EV充電器などの高電圧システムは、導電接点間の最小距離が維持されていない場合、またはユーザーが車両を充電ステーションから取り外す場合に、アーク放電が発生しやすくなります。SAE J1772（北米と日本で一般的に使用されている）などの規格には、コネクタ本体が完全に嵌合し、EVが充電準備完了の信号を送るまで、高電圧が通電された「充電」ピンを基本的に切断しておくための、一体型コネクタ近接検出ピン、制御パイロット ピン、および接地ピンなどのアーク放電とショックを防止するためのいくつかの安全対策が含まれています。

J1772コネクタは、安全な操作性を維持しながら、10,000回の嵌合サイクルと雨や雪などのさまざまな環境への暴露に耐えられるように設計されています。

安全な嵌合オプション

自動車は道路上で常に振動にさらされており、EVのパワートレインを支えるコネクタは、その振動によって緩んでしまわないようにする必要があります。EV電源相互接続は、バッテリー端子、モーター接続ポイント端子、および電源配線ハーネスでよく使用されます。機械的な相互接続機構には、レバーロック、スライダー、ボルト接続、ピンとスリーブ、ボックスとブレード、ネジロックなど、さまざまなタイプがあります。

さまざまな自動車用電源コネクタ タイプには、嵌合および分離の使用例において特定の利点と欠点があるため、EV OEMエンジニアと設計者にとってコネクタの選択が重要になります。これらの各相互接続タイプは、車両の寿命を通じて機能し、安全であることを保証するために、SAE規格やIEC規格などのさまざまな安全規格に準拠する必要があります。

侵入保護

IP定格規格は電子機器の筐体を対象としており、IEC 60529で制定されました。電子機器のIP定格、つまり侵入保護定格は、物体が特定の時間、特定の量の固体および液体への暴露に耐えられることを証明します。

自動車用途ではIP定格の範囲が広く、最も厳しいのはIP69Kです。IP68K定格は、筐体が8時間にわたって粉塵にさらされたり、近距離で高圧および高温の液体にさらされたりしても有害な影響を受けないことを意味します。IP69Kコネクタは珍しいですが、自動車の寿命中に予想される環境への露出レベルを考慮すると、多くの自動車定格コネクタはIP65以上の定格になっています。

自動車のIP定格の詳細については、当社の記事をご覧ください。 自動車エレクトロニクス製造におけるIP定格の理解。

統一自動車コネクタ規格

自動車規格は、世界中のすべてのOEMの車両の安全性と信頼性のグローバル レベルを統一します。さらに、EV固有の自動車コネクタ規格により、さまざまなOEMが独自のEV充電コネクタや相互接続を開発する必要がなくなります。EV電源コネクタのトポロジと安全基準の統一により、ポルトガルからポーランドまでEVを走行させる際に、必要な充電器の種類が1つだけになります。これは、両国間のさまざまな国で、すべて同じ自動車用電源コネクタ基準が満たされるためです。

IEC 62196-1などの規格は、考えられるあらゆるユーザー状況で使用されるコネクタの操作性を保証するために作成されており、これらの厳格な設計基準は、多くの場合、高い製造コストとコンポーネントのコモディティ化の可能性を伴います。しかし、これらの高コストにより、個々のコネクタ コンポーネントは長期間にわたって信頼性が維持され、最も重要な点として、ほぼすべてのアプリケーションにおいて車両とドライバーにとって安全になります。