Descripció general del connector d'alta tensió
Els connectors d'alta tensió, també coneguts com a connectors d'alta tensió, són un tipus de connector per a automòbils. Generalment es refereixen a connectors amb una tensió de funcionament superior a 60 V i són els principals responsables de transmetre grans corrents.
Els connectors d'alta tensió s'utilitzen principalment en circuits d'alta tensió i alta corrent de vehicles elèctrics. Funcionen amb cables per transportar l'energia de la bateria a través de diferents circuits elèctrics a diversos components del sistema del vehicle, com ara bateries, controladors de motor i convertidors de CC i CC. Components d'alta tensió com ara convertidors i carregadors.
Actualment, hi ha tres sistemes estàndard principals per a connectors d'alta tensió, és a dir, el connector estàndard de baixa tensió, el connector estàndard USCAR i el connector estàndard japonès. D'aquests tres connectors, el de baixa tensió té actualment la major circulació al mercat nacional i els estàndards de procés més complets.
Diagrama del procés de muntatge de connectors d'alta tensió
Estructura bàsica del connector d'alta tensió
Els connectors d'alta tensió es componen principalment de quatre estructures bàsiques, és a dir, contactors, aïllants, carcasses de plàstic i accessoris.
(1) Contactes: parts principals que completen les connexions elèctriques, és a dir, terminals mascle i femella, canyetes, etc.;
(2) Aïllant: suporta els contactes i assegura l'aïllament entre els contactes, és a dir, la carcassa interior de plàstic;
(3) Carcassa de plàstic: la carcassa del connector garanteix l'alineació del connector i protegeix tot el connector, és a dir, la carcassa exterior de plàstic;
(4) Accessoris: incloent-hi accessoris estructurals i accessoris d'instal·lació, com ara passadors de posicionament, passadors de guia, anells de connexió, anells de segellat, palanques giratòries, estructures de bloqueig, etc.
Vista detallada del connector d'alta tensió
Classificació dels connectors d'alta tensió
Els connectors d'alta tensió es poden distingir de diverses maneres. Si el connector té una funció de blindatge, el nombre de pins del connector, etc., es poden utilitzar per definir la classificació del connector.
1.Si hi ha o no blindatge
Els connectors d'alta tensió es divideixen en connectors no blindats i connectors blindats segons si tenen funcions de blindatge.
Els connectors sense blindatge tenen una estructura relativament simple, no tenen funció de blindatge i són relativament baixos. S'utilitzen en llocs que no requereixen blindatge, com ara aparells elèctrics coberts per carcasses metàl·liques, com ara circuits de càrrega, interiors de bateries i interiors de control.
Exemples de connectors sense capa de blindatge i sense disseny d'enclavament d'alta tensió
Els connectors blindats tenen estructures complexes, requisits de blindatge i costos relativament elevats. Són adequats per a llocs on es requereix la funció de blindatge, com ara quan l'exterior dels aparells elèctrics està connectat a arnesos de cables d'alta tensió.
Connector amb blindatge i exemple de disseny HVIL
2. Nombre d'endolls
Els connectors d'alta tensió es divideixen segons el nombre de ports de connexió (PIN). Actualment, els més utilitzats són el connector d'1 polzada, el connector de 2 polzades i el connector de 3 polzades.
El connector 1P té una estructura relativament senzilla i un cost baix. Compleix els requisits de blindatge i impermeabilització dels sistemes d'alta tensió, però el procés de muntatge és una mica complicat i l'operabilitat de reelaboració és deficient. Generalment s'utilitza en bateries i motors.
Els connectors 2P i 3P tenen estructures complexes i costos relativament elevats. Compleixen els requisits de blindatge i impermeabilització dels sistemes d'alta tensió i tenen una bona facilitat de manteniment. Generalment s'utilitzen per a entrada i sortida de CC, com ara en paquets de bateries d'alta tensió, terminals de controlador, terminals de sortida de CC de carregador, etc.
Exemple de connector d'alta tensió 1P/2P/3P
Requisits generals per a connectors d'alta tensió
Els connectors d'alta tensió han de complir els requisits especificats per SAE J1742 i tenir els següents requisits tècnics:
Requisits tècnics especificats per SAE J1742
Elements de disseny de connectors d'alta tensió
Els requisits per als connectors d'alta tensió en sistemes d'alta tensió inclouen, entre d'altres: alt rendiment de tensió i corrent elevat; la necessitat de poder aconseguir nivells més alts de protecció en diverses condicions de treball (com ara alta temperatura, vibracions, impacte de col·lisió, resistència a la pols i impermeabilitat, etc.); tenir instal·lació; tenir un bon rendiment de blindatge electromagnètic; el cost ha de ser el més baix possible i durador.
D'acord amb les característiques i requisits esmentats que haurien de tenir els connectors d'alta tensió, al començament del disseny dels connectors d'alta tensió, cal tenir en compte els elements de disseny següents i dur a terme un disseny i una verificació de proves específics.
Llista comparativa d'elements de disseny, rendiment corresponent i proves de verificació de connectors d'alta tensió
Anàlisi de fallades i mesures corresponents de connectors d'alta tensió
Per tal de millorar la fiabilitat del disseny del connector, primer s'ha d'analitzar el seu mode de fallada per tal de poder dur a terme el treball de disseny preventiu corresponent.
Els connectors solen tenir tres modes de fallada principals: contacte deficient, aïllament deficient i fixació fluixa.
(1) Per a un contacte deficient, es poden utilitzar indicadors com la resistència de contacte estàtica, la resistència de contacte dinàmica, la força de separació d'un sol forat, els punts de connexió i la resistència a les vibracions dels components per jutjar-los;
(2) Per a un aïllament deficient, es pot detectar la resistència d'aïllament de l'aïllant, la taxa de degradació temporal de l'aïllant, els indicadors de mida de l'aïllant, els contactes i altres parts per jutjar-ho;
(3) Per a la fiabilitat del tipus fix i desconnectat, es pot provar la tolerància de muntatge, el moment de resistència, la força de retenció del pin de connexió, la força d'inserció del pin de connexió, la força de retenció sota condicions d'estrès ambiental i altres indicadors del terminal i el connector per jutjar-los.
Després d'analitzar els principals modes i formes de fallada del connector, es poden prendre les mesures següents per millorar la fiabilitat del disseny del connector:
(1) Seleccioneu el connector adequat.
La selecció de connectors no només ha de tenir en compte el tipus i el nombre de circuits connectats, sinó que també ha de facilitar la composició de l'equip. Per exemple, els connectors circulars es veuen menys afectats pels factors climàtics i mecànics que els connectors rectangulars, tenen menys desgast mecànic i estan connectats de manera fiable als extrems dels cables, per la qual cosa s'han de seleccionar connectors circulars tant com sigui possible.
(2) Com més gran sigui el nombre de contactes en un connector, menor serà la fiabilitat del sistema. Per tant, si l'espai i el pes ho permeten, intenteu triar un connector amb un nombre menor de contactes.
(3) A l'hora de seleccionar un connector, cal tenir en compte les condicions de treball de l'equip.
Això és degut a que el corrent de càrrega total i el corrent màxim de funcionament del connector sovint es determinen en funció de la calor permesa quan funciona en les condicions de temperatura més altes de l'entorn circumdant. Per tal de reduir la temperatura de funcionament del connector, s'han de tenir en compte completament les condicions de dissipació de calor del connector. Per exemple, es poden utilitzar contactes més allunyats del centre del connector per connectar la font d'alimentació, cosa que és més propicia per a la dissipació de calor.
(4) Impermeable i anticorrosió.
Quan el connector funciona en un entorn amb gasos i líquids corrosius, per evitar la corrosió, cal tenir en compte la possibilitat d'instal·lar-lo horitzontalment des del lateral durant la instal·lació. Quan les condicions requereixen una instal·lació vertical, cal evitar que el líquid flueixi cap al connector al llarg dels cables. Generalment, s'han d'utilitzar connectors impermeables.
Punts clau en el disseny de contactes de connectors d'alta tensió
La tecnologia de connexió de contacte examina principalment l'àrea de contacte i la força de contacte, incloent-hi la connexió de contacte entre terminals i cables, i la connexió de contacte entre terminals.
La fiabilitat dels contactes és un factor important per determinar la fiabilitat del sistema i també és una part important de tot el conjunt de cablejat d'alta tensió.A causa de l'entorn de treball dur d'alguns terminals, cables i connectors, la connexió entre terminals i cables, i la connexió entre terminals i terminals, és propensa a diverses fallades, com ara corrosió, envelliment i afluixament a causa de la vibració.
Com que les fallades del cablejat elèctric causades per danys, afluixament, caiguda i fallada de contactes representen més del 50% de les fallades de tot el sistema elèctric, s'ha de prestar molta atenció al disseny de fiabilitat dels contactes en el disseny de fiabilitat del sistema elèctric d'alta tensió del vehicle.
1. Connexió de contacte entre el terminal i el cable
La connexió entre terminals i cables es refereix a la connexió entre els dos mitjançant un procés de crimpat o un procés de soldadura per ultrasons. Actualment, el procés de crimpat i el procés de soldadura per ultrasons s'utilitzen habitualment en arnesos de cables d'alta tensió, cadascun amb els seus propis avantatges i desavantatges.
(1) Procés d'engarçament
El principi del procés d'engast és utilitzar una força externa per simplement comprimir físicament el cable conductor a la part engastada del terminal. L'alçada, l'amplada, l'estat de la secció transversal i la força de tracció de l'engast del terminal són els continguts principals de la qualitat de l'engast del terminal, que determinen la qualitat de l'engast.
Tanmateix, cal tenir en compte que la microestructura de qualsevol superfície sòlida finament processada sempre és rugosa i desigual. Després d'engarçar els terminals i els cables, no es tracta del contacte de tota la superfície de contacte, sinó del contacte d'alguns punts dispersos a la superfície de contacte. , la superfície de contacte real ha de ser més petita que la superfície de contacte teòrica, que també és la raó per la qual la resistència de contacte del procés d'engarçament és alta.
El crimpat mecànic es veu molt afectat pel procés de crimpat, com ara la pressió, l'alçada de crimpat, etc. El control de la producció s'ha de dur a terme mitjançant mitjans com l'alçada de crimpat i l'anàlisi del perfil/anàlisi metal·logràfica. Per tant, la consistència de crimpat del procés de crimpat és mitjana i el desgast de l'eina és L'impacte és gran i la fiabilitat és mitjana.
El procés d'engast mecànic és madur i té una àmplia gamma d'aplicacions pràctiques. És un procés tradicional. Gairebé tots els grans proveïdors tenen productes d'arnès de cables que utilitzen aquest procés.
Perfils de contacte de terminals i cables mitjançant el procés de crimpat
(2) Procés de soldadura per ultrasons
La soldadura per ultrasons utilitza ones de vibració d'alta freqüència per transmetre-les a les superfícies de dos objectes que s'han de soldar. Sota pressió, les superfícies dels dos objectes es freguen entre si per formar fusió entre les capes moleculars.
La soldadura per ultrasons utilitza un generador d'ultrasons per convertir el corrent de 50/60 Hz en energia elèctrica de 15, 20, 30 o 40 kHz. L'energia elèctrica d'alta freqüència convertida es converteix de nou en moviment mecànic de la mateixa freqüència a través del transductor i, a continuació, el moviment mecànic es transmet al capçal de soldadura a través d'un conjunt de dispositius de bocina que poden canviar l'amplitud. El capçal de soldadura transmet l'energia de vibració rebuda a la unió de la peça que s'ha de soldar. En aquesta zona, l'energia de vibració es converteix en energia calorífica mitjançant la fricció, fonent el metall.
Pel que fa al rendiment, el procés de soldadura per ultrasons té una petita resistència de contacte i un baix escalfament per sobrecorrent durant molt de temps; pel que fa a la seguretat, és fiable i no es pot afluixar ni caure fàcilment sota vibracions a llarg termini; es pot utilitzar per soldar entre diferents materials; es veu afectat per l'oxidació superficial o el recobriment A continuació; la qualitat de la soldadura es pot jutjar controlant les formes d'ona rellevants del procés d'engarçament.
Tot i que el cost de l'equip del procés de soldadura per ultrasons és relativament elevat i les peces metàl·liques a soldar no poden ser massa gruixudes (generalment ≤5 mm), la soldadura per ultrasons és un procés mecànic i no hi ha flux de corrent durant tot el procés de soldadura, per la qual cosa no hi ha... Els problemes de conductivitat tèrmica i resistivitat són les tendències futures de la soldadura d'arnesos de cables d'alta tensió.
Terminals i conductors amb soldadura ultrasònica i les seves seccions transversals de contacte
Independentment del procés de crimpat o del procés de soldadura per ultrasons, després de connectar el terminal al cable, la seva força d'arrencada ha de complir els requisits estàndard. Després de connectar el cable al connector, la força d'arrencada no ha de ser inferior a la força d'arrencada mínima.
Data de publicació: 06-12-2023