Zalety hybrydowych złącz magnetycznych w aplikacjach e-mobilności

Hybrydowe samonastawne złącza magnetyczne stanowią innowacyjną alternatywę wobec standardowych złączy mechanicznych w aplikacjach zasilania lekkich pojazdów elektrycznych (Light E-mobility Vehicles, LEV), takich jak wózki inwalidzkie, drony czy roboty magazynowe. Złącza te zapewniają niezawodną transmisję zasilania i sygnału w ramach jednego interfejsu złącza, którego magnetyczny mechanizm blokujący eliminuje potrzebę mechanicznego mocowania. Złącza tego typu zostały pierwotnie zaprojektowane do obsługi systemów zarządzania akumulatorami (BMS) w rowerach elektrycznych i mogą wytrzymać częste łączenie i rozłączanie, wymagane do ładowania i wymiany akumulatorów. Są zdolne do przenoszenia przesyłu energii o napięciu do 60VDC i 40A.

Magnetyczne złącza samozaciskowe doskonale nadają się do zastosowań LEV, ponieważ zapewniają szybkie, łatwe i przyjazne dla użytkownika łączenie. Są też odporne na nagłe rozłączenia (na przykład w przypadku, gdy użytkownik zapomina odłączyć złącze ładowania od źródła ładowania przed odjazdem), a także nadają się do autonomicznych systemów ładowania. W przeciwieństwie do standardowych złączy wtykowych, które najczęściej polegają na zatrzaskach i blokadach obrotowych, złącza magnetyczne mogą być łączone i odłączane przez użytkowników o ograniczonej zręczności lub sile, wciąż zapewniając niezawodne połączenie.

© Rosenberger

Inne pojazdy, które wymagają częstego ładowania, takie jak UAV, drony, bezzałogowe pojazdy naziemne, roboty magazynowe, również mogą wykorzystywać złącza magnetyczne. W niektórych przypadkach pojazdy te posiadają funkcje ładowania autonomicznego:  samonastawne, niezawodne i proste złącza magnetyczne doskonale się do tego celu nadają.

Złącza magnetyczne do zastosowań w e-mobilności to zazwyczaj hybrydowe złącza zasilania i sygnału, które łączą w sobie samonastawną i samoczynną funkcjonalność z oszczędnością miejsca i wagi. Pozostają one połączone, dopóki nie zostanie przyłożona siła, przekraczająca siłę przyciągania magnetycznego, określoną dla danego zastosowania, niezależnie od tego, czy jest to zamierzone, czy przypadkowe (np. zaczepienie kabla) – z tego względu są zaprojektowane tak, aby bezpiecznie rozłączać się bez powodowania uszkodzenia sprzętu. Magnetyczne złącza hybrydowe są szeroko dostępne z wieloma konfiguracjami pinów i obudów oraz w wersjach do montażu na PCB i okablowania dedykowanego do obsługi e-rowerów, wózków inwalidzkich, skuterów, dronów, robotów magazynowych i innych pojazdów LEV.

W porównaniu ze złączami magnetycznymi, konwencjonalne złącza wtykowe z zatrzaskami lub blokadami obrotowymi mają znacznie większe ryzyko uszkodzenia interfejsu i awarii sprzętu, gdy ich kable są poddane niezamierzonym siłom. Uszkodzenie interfejsu zazwyczaj wymaga wymiany złącza. Ponadto, w przypadku standardowych złączy wtykowych, proces łączenia i rozłączania staje się bardziej złożony i wymaga większego zaangażowania użytkownika.

Samonastawne cechy tego typu złączy, w połączeniu z siłą przyciągania magnesów, oznaczają, że do uzyskania sprzężenia potrzebna jest zerowa siła współpracująca. Złącza magnetyczne mogą być również używane do autonomicznego podłączania i odłączania, ponieważ niektóre warianty są zaprojektowane z kilkoma stopniami siły przyciągania, co umożliwia łatwe dopasowanie niedokładnie wyrównanych złączy. Po połączeniu, hybrydowe złącza magnetyczne osiągają stały docisk, który zapewnia jednocześnie niezawodną transmisję danych i zasilania. Aby zapewnić, że te złącza pozostaną dopasowane przez cały okres ich użytkowania, są one poddawane testom odporności na wstrząsy i wibracje, symulującym rzeczywiste sytuacje. Trwałość tego typu złączy wynosi standardowo około 2.500 cykli łączenia.

Aby spełnić wymagania środowiskowe dla pojazdów LEV, złącza magnetyczne zapewniają ochronę przed zagrożeniami środowiskowymi, w tym wodą, wilgocią, kurzem i korozją. Złącza magnetyczne często zapewniają minimalny stopień ochrony IP67 w stanie połączenia i są dostarczane z opcjonalnymi samonastawnymi nasadkami ochronnymi, aby chronić interfejs przed warunkami środowiskowymi, gdy system jest rozłączony. Złącza są dostępne w opcjach zapewniających odporność na promienie UV i mogą być pracować w temperaturach w zakresie od -40 ° C do + 65 ° C.

Aby ułatwić obsługę, gniazda ładowania mogą być wyposażone w poliuretanową obudowę chroniącą przed zginaniem kabla i ergonomiczny uchwyt. Natomiast aby ograniczyć dostęp użytkownika do styków zasilania i przesyłu danych, gniazda ładowania posiadają zagłębione piny, które uniemożliwiają styczność ze znajdującymi się pod napięciem kontaktami. Unikalną cechą jest też to, iż piny odpowiedzialne za przesył danych stykają się jako pierwsze, aktywując linię zasilającą dopiero po całkowitym osadzeniu złącza, co skutecznie eliminuje ryzyko powstania łuku elektrycznego i zwarcia, chroniąc użytkownika.

Przy opracowywaniu artykułu wykorzystano materiały firmy © Rosenberger