Pregled visokonaponskog konektora
Visokonaponski konektori, također poznati kao visokonaponski konektori, vrsta su automobilskog konektora. Općenito se odnose na konektore s radnim naponom iznad 60 V i uglavnom su odgovorni za prijenos velikih struja.
Visokonaponski konektori uglavnom se koriste u visokonaponskim i visokostrujnim krugovima električnih vozila. Rade s žicama za prijenos energije baterijskog sklopa kroz različite električne krugove do različitih komponenti u sustavu vozila, kao što su baterijski sklopovi, kontroleri motora i DCDC pretvarači. Visokonaponske komponente poput pretvarača i punjača.
Trenutno postoje tri glavna standardna sustava za visokonaponske konektore, i to LV standardni utikač, USCAR standardni utikač i japanski standardni utikač. Među ova tri utikača, LV trenutno ima najveću cirkulaciju na domaćem tržištu i najpotpunije procesne standarde.
Dijagram procesa montaže visokonaponskog konektora
Osnovna struktura visokonaponskog konektora
Visokonaponski konektori se uglavnom sastoje od četiri osnovne strukture, i to kontaktora, izolatora, plastičnih kućišta i pribora.
(1) Kontakti: glavni dijelovi koji dovršavaju električne spojeve, naime muški i ženski terminali, trske itd.;
(2) Izolator: podupire kontakte i osigurava izolaciju između kontakata, odnosno unutarnju plastičnu ljusku;
(3) Plastična ljuska: Ljuska konektora osigurava poravnanje konektora i štiti cijeli konektor, odnosno vanjsku plastičnu ljusku;
(4) Pribor: uključujući strukturni pribor i pribor za ugradnju, i to pozicionerske klinove, vodeće klinove, spojne prstenove, brtvene prstenove, rotirajuće poluge, konstrukcije za zaključavanje itd.
Rastavljeni prikaz visokonaponskog konektora
Klasifikacija visokonaponskih konektora
Visokonaponski konektori mogu se razlikovati na više načina. Klasifikacija konektora može se definirati prema tome ima li konektor funkciju zaštite, broju pinova konektora itd.
1.Postoji li zaštita ili ne
Visokonaponski konektori se dijele na neoklopljene konektore i oklopljene konektore prema tome imaju li funkciju zaštite.
Nezaštićeni konektori imaju relativno jednostavnu strukturu, nemaju funkciju zaštite i relativno su niski. Koriste se na mjestima koja ne zahtijevaju zaštitu, kao što su električni uređaji prekriveni metalnim kućištima, poput krugova za punjenje, unutrašnjosti baterijskih sklopova i unutrašnjosti upravljačkih sklopova.
Primjeri konektora bez zaštitnog sloja i bez visokonaponske blokade
Zaštićeni konektori imaju složene strukture, zahtjeve za zaštitom i relativno visoke troškove. Prikladni su za mjesta gdje je potrebna funkcija zaštite, kao što je slučaj s vanjskim električnim uređajima koji su spojeni na visokonaponske kabelske svežnjeve.
Primjer konektora sa zaštitom i HVIL dizajnom
2. Broj utikača
Visokonaponski konektori se dijele prema broju priključaka (PIN). Trenutno se najčešće koriste 1P konektor, 2P konektor i 3P konektor.
1P konektor ima relativno jednostavnu strukturu i nisku cijenu. Ispunjava zahtjeve zaštite i vodootpornosti visokonaponskih sustava, ali je proces montaže malo kompliciran, a mogućnost ponovne obrade loša. Općenito se koristi u baterijskim paketima i motorima.
2P i 3P konektori imaju složene strukture i relativno visoke troškove. Ispunjava zahtjeve zaštite i vodootpornosti visokonaponskih sustava te imaju dobru održivost. Općenito se koriste za DC ulaz i izlaz, kao što su visokonaponski baterijski paketi, terminali kontrolera, DC izlazni terminali punjača itd.
Primjer 1P/2P/3P visokonaponskog konektora
Opći zahtjevi za visokonaponske konektore
Visokonaponski konektori trebaju biti u skladu sa zahtjevima propisanim u SAE J1742 i imati sljedeće tehničke zahtjeve:
Tehnički zahtjevi određeni u SAE J1742
Elementi dizajna visokonaponskih konektora
Zahtjevi za visokonaponske konektore u visokonaponskim sustavima uključuju, ali nisu ograničeni na: performanse visokog napona i visoke struje; potrebu za postizanjem viših razina zaštite u različitim radnim uvjetima (kao što su visoka temperatura, vibracije, udarci, otpornost na prašinu i vodu itd.); mogućnost ugradnje; dobre performanse elektromagnetske zaštite; cijena bi trebala biti što niža i izdržljiva.
Prema gore navedenim karakteristikama i zahtjevima koje bi visokonaponski konektori trebali imati, na početku projektiranja visokonaponskih konektora potrebno je uzeti u obzir sljedeće elemente projektiranja te provesti ciljanu provjeru projektiranja i ispitivanja.
Usporedni popis elemenata dizajna, odgovarajućih performansi i verifikacijskih ispitivanja visokonaponskih konektora
Analiza kvara i odgovarajuće mjere visokonaponskih konektora
Kako bi se poboljšala pouzdanost dizajna konektora, prvo treba analizirati njegov način kvara kako bi se mogao provesti odgovarajući preventivni rad na dizajnu.
Konektori obično imaju tri glavna načina kvara: loš kontakt, lošu izolaciju i labavu fiksaciju.
(1) Za procjenu lošeg kontakta mogu se koristiti pokazatelji poput statičkog kontaktnog otpora, dinamičkog kontaktnog otpora, sile odvajanja jedne rupe, spojnih točaka i otpornosti komponenti na vibracije;
(2) Za lošu izolaciju, mogu se procijeniti otpor izolacije izolatora, brzina degradacije izolatora, pokazatelji veličine izolatora, kontakti i drugi dijelovi;
(3) Za pouzdanost fiksnog i odvojenog tipa, mogu se ispitati tolerancija montaže, moment izdržljivosti, sila zadržavanja spojnih igli, sila umetanja spojnih igli, sila zadržavanja pod uvjetima naprezanja okoline i drugi pokazatelji terminala i konektora.
Nakon analize glavnih načina i oblika kvara konektora, mogu se poduzeti sljedeće mjere za poboljšanje pouzdanosti dizajna konektora:
(1) Odaberite odgovarajući konektor.
Odabir konektora ne bi trebao uzeti u obzir samo vrstu i broj spojenih strujnih krugova, već i olakšati sastav opreme. Na primjer, okrugli konektori su manje pod utjecajem klimatskih i mehaničkih čimbenika od pravokutnih konektora, imaju manje mehaničko trošenje i pouzdano su spojeni na krajeve žica, stoga bi okrugle konektore trebalo odabrati što je više moguće.
(2) Što je veći broj kontakata u konektoru, to je pouzdanost sustava manja. Stoga, ako prostor i težina dopuštaju, pokušajte odabrati konektor s manjim brojem kontakata.
(3) Prilikom odabira konektora treba uzeti u obzir radne uvjete opreme.
To je zato što se ukupna struja opterećenja i maksimalna radna struja konektora često određuju na temelju dopuštene topline pri radu pod najvišim temperaturnim uvjetima okolnog okruženja. Kako bi se smanjila radna temperatura konektora, treba u potpunosti uzeti u obzir uvjete odvođenja topline konektora. Na primjer, kontakti dalje od središta konektora mogu se koristiti za spajanje napajanja, što je povoljnije za odvođenje topline.
(4) Vodootporno i antikorozivno.
Kada konektor radi u okruženju s korozivnim plinovima i tekućinama, kako bi se spriječila korozija, treba obratiti pozornost na mogućnost horizontalne ugradnje sa strane tijekom instalacije. Kada uvjeti zahtijevaju vertikalnu ugradnju, treba spriječiti ulazak tekućine u konektor duž vodova. Općenito koristite vodootporne konektore.
Ključne točke u dizajnu kontakata visokonaponskih konektora
Tehnologija kontaktnog spajanja uglavnom ispituje kontaktnu površinu i kontaktnu silu, uključujući kontaktnu vezu između terminala i žica te kontaktnu vezu između terminala.
Pouzdanost kontakata važan je faktor u određivanju pouzdanosti sustava i također je važan dio cijelog sklopa visokonaponskog ožičenja.Zbog teških radnih uvjeta nekih terminala, žica i konektora, spojevi između terminala i žica te spojevi između terminala i terminala skloni su raznim kvarovima, poput korozije, starenja i labavljenja uslijed vibracija.
Budući da kvarovi električnih kabelskih svežnjeva uzrokovani oštećenjem, labavošću, otpadanjem i kvarom kontakata čine više od 50% kvarova u cijelom električnom sustavu, u dizajnu pouzdanosti visokonaponskog električnog sustava vozila treba posvetiti punu pozornost dizajnu pouzdanosti kontakata.
1. Kontaktni spoj između terminala i žice
Spajanje između terminala i žica odnosi se na vezu između njih postupkom krimpovanja ili ultrazvučnim zavarivanjem. Trenutno se postupak krimpovanja i ultrazvučno zavarivanje uobičajeno koriste u visokonaponskim kabelskim svežnjevima, a svaki ima svoje prednosti i nedostatke.
(1) Postupak krimpiranja
Princip postupka krimpiranja je korištenje vanjske sile za jednostavno fizičko stiskanje vodiča u krimpirani dio terminala. Visina, širina, stanje poprečnog presjeka i sila vučenja terminala ključni su sastojci kvalitete krimpiranja terminala, koji određuju kvalitetu krimpiranja.
Međutim, treba napomenuti da je mikrostruktura bilo koje fino obrađene čvrste površine uvijek hrapava i neravna. Nakon što su terminali i žice prešani, ne radi se o kontaktu cijele kontaktne površine, već o kontaktu nekih točaka razasutih po kontaktnoj površini. Stvarna kontaktna površina mora biti manja od teorijske kontaktne površine, što je ujedno i razlog zašto je kontaktni otpor postupka prešanja visok.
Na mehaničko krimpovanje uvelike utječe proces krimpovanja, kao što su tlak, visina krimpovanja itd. Kontrola proizvodnje mora se provoditi putem sredstava kao što su analiza visine krimpovanja i profila/metalografska analiza. Stoga je konzistentnost krimpovanja procesa krimpovanja prosječna, a trošenje alata prosječno. Utjecaj je velik, a pouzdanost prosječna.
Postupak mehaničkog krimpiranja je zreo i ima širok raspon praktičnih primjena. To je tradicionalan postupak. Gotovo svi veliki dobavljači imaju proizvode za kabelske svežnjeve koji koriste ovaj postupak.
Profili kontakata terminala i žica korištenjem postupka krimpovanja
(2) Postupak ultrazvučnog zavarivanja
Ultrazvučno zavarivanje koristi visokofrekventne vibracijske valove za prijenos na površine dvaju predmeta koji se zavaruju. Pod tlakom, površine dvaju predmeta trljaju se jedna o drugu kako bi se stvorila fuzija između molekularnih slojeva.
Ultrazvučno zavarivanje koristi ultrazvučni generator za pretvaranje struje od 50/60 Hz u električnu energiju od 15, 20, 30 ili 40 kHz. Pretvorena visokofrekventna električna energija ponovno se pretvara u mehaničko gibanje iste frekvencije putem pretvornika, a zatim se mehaničko gibanje prenosi na glavu za zavarivanje putem skupa uređaja s rogom koji mogu mijenjati amplitudu. Glava za zavarivanje prenosi primljenu energiju vibracija na spoj obratka koji se zavaruje. U ovom području, energija vibracija se trenjem pretvara u toplinsku energiju, talijući metal.
Što se tiče performansi, ultrazvučni postupak zavarivanja ima mali kontaktni otpor i nisko preopterećenje strujom tijekom dugog vremena; što se tiče sigurnosti, pouzdan je i nije lako otpustiti i ispasti pod dugotrajnim vibracijama; može se koristiti za zavarivanje između različitih materijala; na njega utječe površinska oksidacija ili premaz. Nadalje, kvaliteta zavarivanja može se procijeniti praćenjem relevantnih valnih oblika postupka krimpovanja.
Iako je cijena opreme za ultrazvučno zavarivanje relativno visoka, a metalni dijelovi koji se zavaruju ne smiju biti previše debeli (općenito ≤5 mm), ultrazvučno zavarivanje je mehanički proces i tijekom cijelog procesa zavarivanja ne teče struja, tako da nema problema s provođenjem topline i otporom. Problemi s provođenjem topline i otporom budući su trendovi zavarivanja visokonaponskih kabelskih svežnjeva.
Terminali i vodiči zavareni ultrazvučnim zavarivanjem i njihovi kontaktni presjeci
Bez obzira na postupak krimpiranja ili ultrazvučnog zavarivanja, nakon što je terminal spojen na žicu, njegova sila povlačenja mora ispunjavati standardne zahtjeve. Nakon što je žica spojena na konektor, sila povlačenja ne smije biti manja od minimalne sile povlačenja.
Vrijeme objave: 06.12.2023.