Pregled visokonaponskog konektora
Visokonaponski konektori, poznati i kao visokonaponski konektori, su vrsta automobilskog konektora. Obično se odnose na konektore s radnim naponom iznad 60 V i uglavnom su odgovorni za prijenos velikih struja.
Visokonaponski konektori se uglavnom koriste u visokonaponskim i visokostrujnim kolima električnih vozila. Oni rade sa žicama za prenos energije baterijskog paketa kroz različite električne krugove do različitih komponenti u sistemu vozila, kao što su baterijski paketi, kontroleri motora i DCDC pretvarači. Visokonaponske komponente kao što su pretvarači i punjači.
Trenutno postoje tri glavna standardna sistema za visokonaponske konektore, i to LV standardni utikač, USCAR standardni utikač i japanski standardni utikač. Među ova tri utikača, LV trenutno ima najveću rasprostranjenost na domaćem tržištu i najkompletnije 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 upotpunjuju električne veze, naime muški i ženski terminali, trske itd.;
(2) Izolator: podržava kontakte i osigurava izolaciju između kontakata, odnosno unutrašnju plastičnu ljusku;
(3) Plastična školjka: Školjka konektora osigurava poravnanje konektora i štiti cijeli konektor, odnosno vanjsku plastičnu školjku;
(4) Pribor: uključujući strukturni pribor i pribor za ugradnju, i to pozicione klinove, vodeće klinove, spojne prstenove, zaptivne prstenove, rotirajuće poluge, konstrukcije za zaključavanje itd.
Rastavljeni prikaz visokonaponskog konektora
Klasifikacija visokonaponskih konektora
Visokonaponski konektori mogu se razlikovati na više načina. Da li konektor ima funkciju zaštite, broj pinova konektora itd., sve to može biti korišteno za definiranje klasifikacije konektora.
1.Da li postoji zaštita ili ne
Visokonaponski konektori se dijele na neoklopljene konektore i oklopljene konektore prema tome da li imaju 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, kao što su strujni krugovi za punjenje, unutrašnjost baterijskih paketa i unutrašnjost upravljačkih jedinica.
Primjeri konektora bez zaštitnog sloja i bez dizajna visokonaponske blokade
Zaštićeni konektori imaju složene strukture, zahtjeve za zaštitu i relativno visoke troškove. Pogodni su za mjesta gdje je potrebna funkcija zaštite, kao što je slučaj gdje je vanjska strana električnih uređaja povezana s visokonaponskim kablovima.
Primjer konektora sa oklopom 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 sistema, ali je proces montaže malo kompliciran, a mogućnost ponovne obrade loša. Obično se koristi u baterijskim paketima i motorima.
2P i 3P konektori imaju složene strukture i relativno visoke troškove. Ispunjava zahtjeve zaštite i vodootpornosti visokonaponskih sistema i 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 koje određuje SAE J1742 i imati sljedeće tehničke zahtjeve:
Tehnički zahtjevi specificirani u SAE J1742
Elementi dizajna visokonaponskih konektora
Zahtjevi za visokonaponske konektore u visokonaponskim sistemima uključuju, ali nisu ograničeni na: performanse visokog napona i velike struje; potrebu za postizanjem viših nivoa zaštite u različitim radnim uslovima (kao što su visoka temperatura, vibracije, udari, otpornost na prašinu i vodu itd.); mogućnost instalacije; dobre performanse elektromagnetne zaštite; cijena treba biti što niža i izdržljiva.
Prema gore navedenim karakteristikama i zahtjevima koje visokonaponski konektori trebaju imati, na početku projektovanja visokonaponskih konektora potrebno je uzeti u obzir sljedeće elemente dizajna i provesti ciljanu provjeru dizajna i ispitivanja.
Uporedna lista elemenata dizajna, odgovarajućih performansi i testova provjere visokonaponskih konektora
Analiza kvara i odgovarajuće mjere visokonaponskih konektora
Da bi se poboljšala pouzdanost dizajna konektora, prvo treba analizirati njegov način kvara kako bi se mogao izvršiti 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 indikatori kao što su statički kontaktni otpor, dinamički kontaktni otpor, sila razdvajanja jedne rupe, spojne tačke i otpornost komponenti na vibracije;
(2) Za lošu izolaciju, mogu se detektovati otpor izolacije izolatora, brzina degradacije izolatora tokom vremena, indikatori veličine izolatora, kontakti i drugi dijelovi;
(3) Za pouzdanost fiksnog i odvojenog tipa, mogu se testirati tolerancija montaže, moment izdržljivosti, sila zadržavanja spojnih igli, sila umetanja spojnih igli, sila zadržavanja pod uslovima 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.
Prilikom odabira konektora ne treba uzeti u obzir samo vrstu i broj spojenih strujnih kola, već i raspored opreme. Na primjer, okrugli konektori su manje pod utjecajem klimatskih i mehaničkih faktora od pravokutnih konektora, imaju manje mehaničko habanje i pouzdano su povezani s krajevima žica, pa bi okrugle konektore trebalo odabrati što je više moguće.
(2) Što je veći broj kontakata u konektoru, to je pouzdanost sistema manja. Stoga, ako prostor i težina dozvoljavaju, pokušajte odabrati konektor s manjim brojem kontakata.
(3) Prilikom odabira konektora treba uzeti u obzir radne uslove opreme.
To je zato što se ukupna struja opterećenja i maksimalna radna struja konektora često određuju na osnovu dozvoljene toplote pri radu pod najvišim temperaturnim uslovima okolnog okruženja. Kako bi se smanjila radna temperatura konektora, treba u potpunosti uzeti u obzir uslove odvođenja toplote konektora. Na primjer, kontakti dalje od centra konektora mogu se koristiti za povezivanje napajanja, što je pogodnije za odvođenje toplote.
(4) Vodootporno i antikorozivno.
Kada konektor radi u okruženju s korozivnim plinovima i tekućinama, kako bi se spriječila korozija, treba obratiti pažnju na mogućnost horizontalne ugradnje sa strane tokom instalacije. Kada uslovi zahtijevaju vertikalnu ugradnju, treba spriječiti ulazak tekućine u konektor duž vodova. Općenito koristite vodootporne konektore.
Ključne tačke 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 je važan faktor u određivanju pouzdanosti sistema i također je važan dio cijelog sklopa visokonaponskog ožičenja.Zbog teških radnih uslova nekih terminala, žica i konektora, veza između terminala i žica, kao i veza između terminala i terminala, skloni su raznim kvarovima, kao što su korozija, starenje i labavljenje usljed vibracija.
Budući da kvarovi električnih kablova uzrokovani oštećenjem, labavošću, otpadanjem i kvarom kontakata čine više od 50% kvarova u cijelom električnom sistemu, u dizajnu pouzdanosti visokonaponskog električnog sistema vozila treba posvetiti punu pažnju dizajnu pouzdanosti kontakata.
1. Kontaktna veza između terminala i žice
Veza između terminala i žica odnosi se na vezu između njih putem procesa krimpovanja ili ultrazvučnog zavarivanja. Trenutno se proces krimpovanja i ultrazvučnog zavarivanja obično koriste u visokonaponskim kablovskim svežnjevima, a svaki ima svoje prednosti i nedostatke.
(1) Proces krimpovanja
Princip procesa krimpovanja je korištenje vanjske sile za jednostavno fizičko stiskanje provodne žice u krimpovani dio terminala. Visina, širina, stanje poprečnog presjeka i sila vučenja terminala su osnovni sastojci kvaliteta krimpovanja terminala, koji određuju kvalitet krimpovanja.
Međutim, treba napomenuti da je mikrostruktura bilo koje fino obrađene čvrste površine uvijek hrapava i neravna. Nakon što su terminali i žice krimpovani, ne radi se o kontaktu cijele kontaktne površine, već o kontaktu nekih tačaka raspršenih po kontaktnoj površini. Stvarna kontaktna površina mora biti manja od teorijske kontaktne površine, što je ujedno i razlog zašto je kontaktni otpor procesa krimpovanja visok.
Mehaničko krimpovanje je u velikoj mjeri pod utjecajem procesa krimpovanja, kao što su pritisak, visina krimpovanja itd. Kontrola proizvodnje mora se provoditi putem sredstava kao što su visina krimpovanja i analiza profila/metalografska analiza. Stoga je konzistentnost krimpovanja u procesu krimpovanja prosječna, a trošenje alata prosječno. Utjecaj je velik, a pouzdanost prosječna.
Proces mehaničkog krimpovanja je zreo i ima širok spektar praktičnih primjena. To je tradicionalan proces. Gotovo svi veliki dobavljači imaju proizvode za kablovske svežnjeve koji koriste ovaj proces.
Profili kontaktnih terminala i žica korištenjem postupka krimpovanja
(2) Postupak ultrazvučnog zavarivanja
Ultrazvučno zavarivanje koristi visokofrekventne vibracijske valove za prijenos na površine dvaju objekata koji se zavaruju. Pod pritiskom, površine dvaju objekata se trljaju 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 se ponovo pretvara u mehaničko kretanje iste frekvencije putem pretvarača, a zatim se mehaničko kretanje prenosi na glavu za zavarivanje putem seta uređaja sa sirenama koji mogu mijenjati amplitudu. Glava za zavarivanje prenosi primljenu energiju vibracija na spoj radnog komada koji se zavaruje. U ovom području, energija vibracija se pretvara u toplotnu energiju putem trenja, topijući metal.
Što se tiče performansi, ultrazvučni proces zavarivanja ima mali kontaktni otpor i nisko prekomjerno zagrijavanje tokom dugog vremena; što se tiče sigurnosti, pouzdan je i nije lako da se olabavi i otpadne pod dugotrajnim vibracijama; može se koristiti za zavarivanje između različitih materijala; na njega utiče površinska oksidacija ili premaz. Nadalje, kvalitet zavarivanja može se procijeniti praćenjem relevantnih talasnih oblika procesa krimpovanja.
Iako je cijena opreme za ultrazvučno zavarivanje relativno visoka, a metalni dijelovi koji se zavaruju ne smiju biti previše debeli (obično ≤5 mm), ultrazvučno zavarivanje je mehanički proces i tokom cijelog procesa zavarivanja ne teče struja, tako da nema problema s provodljivošću topline i otpornošću. Problemi s provodljivošću topline i otpornošću su budući trendovi zavarivanja visokonaponskih kabelskih snopova.
Terminali i provodnici zavareni ultrazvučnim zavarivanjem i njihovi kontaktni presjeci
Bez obzira na postupak krimpovanja ili ultrazvučnog zavarivanja, nakon što je terminal spojen na žicu, njegova sila izvlačenja mora ispunjavati standardne zahtjeve. Nakon što je žica spojena na konektor, sila izvlačenja ne smije biti manja od minimalne sile izvlačenja.
Vrijeme objave: 06.12.2023.