Преглед високонапонских конектора
Високонапонски конектори, такође познати као високонапонски конектори, су врста аутомобилског конектора. Генерално се односе на конекторе са радним напоном изнад 60 V и углавном су одговорни за пренос великих струја.
Високонапонски конектори се углавном користе у високонапонским и високострујним колима електричних возила. Они раде са жицама за пренос енергије батеријског пакета кроз различита електрична кола до различитих компоненти у систему возила, као што су батеријски пакети, контролери мотора и DCDC конвертори. Високонапонске компоненте као што су конвертори и пуњачи.
Тренутно постоје три главна стандардна система за високонапонске конекторе, наиме LV стандардни утикач, USCAR стандардни утикач и јапански стандардни утикач. Међу ова три утикача, LV тренутно има највећу циркулацију на домаћем тржишту и најкомплетније процесне стандарде.
Дијаграм процеса склапања високонапонског конектора
Основна структура високонапонског конектора
Високонапонски конектори се углавном састоје од четири основне структуре, наиме контактора, изолатора, пластичних љуски и додатне опреме.
(1) Контакти: главни делови који употпуњују електричне везе, наиме мушки и женски терминали, трске итд.;
(2) Изолатор: подржава контакте и обезбеђује изолацију између контаката, односно унутрашњу пластичну љуску;
(3) Пластична љуска: Љуска конектора обезбеђује поравнање конектора и штити цео конектор, односно спољашњу пластичну љуску;
(4) Додатна опрема: укључујући структурну додатну опрему и додатну опрему за монтажу, наиме позиционирајуће клинове, вођице, спојне прстенове, заптивне прстенове, ротирајуће полуге, структуре за закључавање итд.
Расклопљени приказ високонапонског конектора
Класификација високонапонских конектора
Високонапонски конектори се могу разликовати на више начина. Да ли конектор има функцију заштите, број пинова конектора итд., све то може бити коришћено за дефинисање класификације конектора.
1.Да ли постоји заштита или не
Високонапонски конектори се деле на неоклопљене конекторе и оклопљене конекторе према томе да ли имају заштитне функције.
Незаштићени конектори имају релативно једноставну структуру, немају функцију заштите и релативно су ниски трошкови. Користе се на местима која не захтевају заштиту, као што су електрични уређаји покривени металним кућиштима, као што су кола за пуњење, унутрашњост батеријских пакета и унутрашњост контролних јединица.
Примери конектора без заштитног слоја и без дизајна за блокаду високог напона
Заштићени конектори имају сложене структуре, захтеве за заштиту и релативно високе трошкове. Погодни су за места где је потребна функција заштите, као што је тамо где је спољашњост електричних уређаја повезана са високонапонским кабловима.
Пример конектора са штитом и HVIL дизајном
2. Број утикача
Високонапонски конектори се деле према броју прикључних портова (ПИН). Тренутно се најчешће користе 1П конектор, 2П конектор и 3П конектор.
1П конектор има релативно једноставну структуру и ниску цену. Испуњава захтеве заштите и водоотпорности високонапонских система, али је процес монтаже мало компликован, а могућност прераде је лоша. Генерално се користи у батеријским пакетима и моторима.
2П и 3П конектори имају сложене структуре и релативно високе трошкове. Испуњавају захтеве заштите и водоотпорности високонапонских система и имају добру одржаваност. Генерално се користе за једносмерни улаз и излаз, као што су високонапонски батеријски пакети, терминали контролера, излазни терминали једносмерне струје пуњача итд.
Пример 1P/2P/3P високонапонског конектора
Општи захтеви за високонапонске конекторе
Високонапонски конектори треба да испуњавају захтеве које наводи SAE J1742 и да имају следеће техничке захтеве:
Технички захтеви наведени у SAE J1742
Елементи дизајна високонапонских конектора
Захтеви за високонапонске конекторе у високонапонским системима укључују, али нису ограничени на: перформансе високог напона и велике струје; потребу за постизањем већег нивоа заштите у различитим радним условима (као што су висока температура, вибрације, ударци, отпорност на прашину и воду итд.); могућност инсталације; добре перформансе електромагнетне заштите; трошкови треба да буду што је могуће нижи и издржљиви.
Према горе наведеним карактеристикама и захтевима које треба да имају високонапонски конектори, на почетку пројектовања високонапонских конектора, потребно је узети у обзир следеће елементе пројектовања и спровести циљану верификацију пројектовања и испитивања.
Упоредна листа елемената дизајна, одговарајућих перформанси и тестова верификације високонапонских конектора
Анализа кварова и одговарајуће мере високонапонских конектора
Да би се побољшала поузданост дизајна конектора, прво треба анализирати његов начин отказа како би се могли обавити одговарајући превентивни радови на пројектовању.
Конектори обично имају три главна начина квара: лош контакт, лоша изолација и лабава фиксација.
(1) За лош контакт, индикатори као што су статички контактни отпор, динамички контактни отпор, сила раздвајања једне рупе, тачке повезивања и отпорност компоненти на вибрације могу се користити за процену;
(2) За лошу изолацију, могу се детектовати отпорност изолације изолатора, брзина пропадања изолатора, индикатори величине изолатора, контакти и други делови ради процене;
(3) Ради процене поузданости фиксног и одвојеног типа, могу се тестирати толеранција склопа, момент издржљивости, сила задржавања спојних пинова, сила уметања спојних пинова, сила задржавања под условима околинског напрезања и други индикатори терминала и конектора.
Након анализе главних начина отказа и облика отказа конектора, могу се предузети следеће мере за побољшање поузданости дизајна конектора:
(1) Изаберите одговарајући конектор.
Избор конектора не треба да узме у обзир само врсту и број повезаних кола, већ и да олакша састав опреме. На пример, кружни конектори су мање погођени климатским и механичким факторима од правоугаоних конектора, имају мање механичко хабање и поуздано су повезани са крајевима жица, тако да кружне конекторе треба бирати што је више могуће.
(2) Што је већи број контаката у конектору, то је мања поузданост система. Стога, ако простор и тежина дозвољавају, покушајте да изаберете конектор са мањим бројем контаката.
(3) Приликом избора конектора, треба узети у обзир радне услове опреме.
То је зато што се укупна струја оптерећења и максимална радна струја конектора често одређују на основу дозвољене топлоте при раду под највишим температурним условима околне средине. Да би се смањила радна температура конектора, треба у потпуности узети у обзир услове одвођења топлоте конектора. На пример, контакти даље од центра конектора могу се користити за повезивање напајања, што је погодније за одвођење топлоте.
(4) Водоотпорно и антикорозивно.
Када конектор ради у окружењу са корозивним гасовима и течностима, како би се спречила корозија, треба обратити пажњу на могућност хоризонталне поставке са стране током инсталације. Када услови захтевају вертикалну поставку, треба спречити да течност продре у конектор дуж водова. Генерално користите водоотпорне конекторе.
Кључне тачке у дизајну контаката високонапонских конектора
Технологија контактног повезивања углавном испитује контактну површину и контактну силу, укључујући контактну везу између терминала и жица, као и контактну везу између терминала.
Поузданост контаката је важан фактор у одређивању поузданости система и такође је важан део целог склопа високонапонских каблова.Због тешког радног окружења неких терминала, жица и конектора, веза између терминала и жица, као и веза између терминала и терминала, подложне су разним кваровима, као што су корозија, старење и отпуштање услед вибрација.
Пошто кварови електричних каблова узроковани оштећењем, лабавошћу, испадањем и кваром контаката чине више од 50% кварова у целом електричном систему, у пројектовању поузданости високонапонског електричног система возила треба посветити пуну пажњу пројектовању поузданости контаката.
1. Контактна веза између терминала и жице
Веза између терминала и жица односи се на везу између њих двоје путем поступка кримповања или ултразвучног заваривања. Тренутно се поступак кримповања и ултразвучног заваривања уобичајено користе у високонапонским жичним сноповима, сваки са својим предностима и манама.
(1) Процес кримповања
Принцип процеса кримповања је коришћење спољашње силе да би се проводна жица једноставно физички угурала у кримповани део терминала. Висина, ширина, стање попречног пресека и сила вуче код кримповања терминала су основни састојци квалитета кримповања терминала, који одређују квалитет кримповања.
Међутим, треба напоменути да је микроструктура било које фино обрађене чврсте површине увек храпава и неравна. Након што су терминали и жице кримповани, не долази до контакта целе контактне површине, већ до контакта неких тачака расутих по контактној површини. Стварна контактна површина мора бити мања од теоријске контактне површине, што је такође разлог зашто је контактни отпор процеса кримповања висок.
На механичко кримповање у великој мери утиче процес кримповања, као што су притисак, висина кримповања итд. Контрола производње мора се спроводити средствима као што су анализа висине кримповања и профила/металографска анализа. Стога је конзистентност процеса кримповања просечна, а хабање алата велико. Утицај је велики, а поузданост просечна.
Процес кримповања механичким кримповањем је зрео и има широк спектар практичних примена. То је традиционални процес. Скоро сви велики добављачи имају производе за кабловске снопове који користе овај процес.
Профили контакта терминала и жица коришћењем поступка кримповања
(2) Поступак ултразвучног заваривања
Ултразвучно заваривање користи високофреквентне вибрационе таласе за пренос на површине два објекта који се заварују. Под притиском, површине два објекта се трљају једна о другу како би се формирало спајање између молекуларних слојева.
Ултразвучно заваривање користи ултразвучни генератор за претварање струје од 50/60 Hz у електричну енергију од 15, 20, 30 или 40 kHz. Претворена високофреквентна електрична енергија се поново претвара у механичко кретање исте фреквенције преко претварача, а затим се механичко кретање преноси на главу за заваривање преко сета уређаја са трубом који могу мењати амплитуду. Глава за заваривање преноси примљену енергију вибрација на спој радног предмета који се заварује. У овом подручју, енергија вибрација се претвара у топлотну енергију путем трења, топећи метал.
Што се тиче перформанси, ултразвучни процес заваривања има мали контактни отпор и ниско прегревање услед прекомерне струје током дужег времена; што се тиче безбедности, поуздан је и није лако олабавити се и отпасти под дуготрајним вибрацијама; може се користити за заваривање између различитих материјала; на њега утиче површинска оксидација или премаз. Затим, квалитет заваривања може се проценити праћењем релевантних таласних облика процеса кримповања.
Иако је цена опреме за ултразвучно заваривање релативно висока, а метални делови који се заварују не могу бити превише дебели (генерално ≤5 мм), ултразвучно заваривање је механички процес и током целог процеса заваривања не тече струја, тако да нема проблема са проводљивошћу топлоте и отпорношћу. Проблеми са проводљивошћу топлоте и отпорношћу су будући трендови заваривања високонапонских каблова.
Терминали и проводници са ултразвучним заваривањем и њихови контактни пресеци
Без обзира на поступак кримповања или ултразвучног заваривања, након што је терминал повезан са жицом, његова сила извлачења мора испуњавати стандардне захтеве. Након што је жица повезана са конектором, сила извлачења не сме бити мања од минималне силе извлачења.
Време објаве: 06.12.2023.