Огляд роз’єму високої напруги
Високовольтні з’єднувачі, також відомі як високовольтні з’єднувачі, є різновидом автомобільних роз’ємів.Зазвичай вони відносяться до роз’ємів з робочою напругою вище 60 В і в основному відповідають за передачу великих струмів.
Високовольтні з'єднувачі в основному використовуються в високовольтних і сильнострумових ланцюгах електромобілів.Вони працюють за допомогою проводів, щоб транспортувати енергію акумуляторної батареї через різні електричні ланцюги до різних компонентів системи автомобіля, таких як акумуляторні батареї, контролери двигунів і перетворювачі DCDC.компоненти високої напруги, такі як перетворювачі та зарядні пристрої.
На даний момент існує три основні стандартні системи для роз’ємів високої напруги, а саме стандартний плагін LV, стандартний плагін USCAR і японський стандартний плагін.Серед цих трьох плагінів LV наразі має найбільше поширення на внутрішньому ринку та найповніші стандарти процесу.
Схема процесу складання високовольтного роз’єму
Базова структура роз'єму високої напруги
Високовольтні з’єднувачі в основному складаються з чотирьох основних структур, а саме контакторів, ізоляторів, пластикових оболонок і аксесуарів.
(1) Контакти: основні частини, які завершують електричні з’єднання, а саме чоловічі та жіночі клеми, язички тощо;
(2) Ізолятор: підтримує контакти та забезпечує ізоляцію між контактами, тобто внутрішню пластикову оболонку;
(3) Пластикова оболонка: оболонка роз’єму забезпечує вирівнювання роз’єму та захищає весь роз’єм, тобто зовнішню пластикову оболонку;
(4) Аксесуари: включаючи структурні аксесуари та монтажні аксесуари, а саме позиціонуючі штифти, напрямні штифти, сполучні кільця, ущільнювальні кільця, обертові важелі, замикаючі конструкції тощо.
Високовольтний роз'єм у розібраному вигляді
Класифікація з'єднувачів високої напруги
Роз’єми високої напруги можна відрізнити кількома способами.Для визначення класифікації роз’єму можна використовувати те, чи має роз’єм функцію екранування, кількість контактів роз’єму тощо.
1.Незалежно від того, чи є екранування
Високовольтні з’єднувачі поділяються на неекрановані з’єднувачі та екрановані з’єднувачі відповідно до того, чи мають вони функції екранування.
Неекрановані роз’єми мають відносно просту конструкцію, не мають функції екранування та відносно низьку вартість.Використовується в місцях, де не потрібне екранування, наприклад, електроприлади, закриті металевими корпусами, як-от схеми заряджання, внутрішні блоки акумуляторів і внутрішні елементи керування.
Приклади з’єднувачів без екрануючого шару та високовольтного блокування
Екрановані з’єднувачі мають складну структуру, вимоги до екранування та відносно високу вартість.Він підходить для місць, де необхідна функція екранування, наприклад, де зовнішня частина електричних приладів підключена до джгутів високовольтних проводів.
Роз'єм з екраном і дизайном HVIL Приклад
2. Кількість вилок
Високовольтні роз'єми поділяються за кількістю портів підключення (PIN).В даний час найчастіше використовуються роз’єми 1P, 2P і 3P.
Роз'єм 1P має відносно просту конструкцію і низьку вартість.Він відповідає вимогам до екранування та гідроізоляції систем високої напруги, але процес складання є дещо складнішим, а функціональність переробки погана.Зазвичай використовується в акумуляторах і двигунах.
2P і 3P роз'єми мають складну конструкцію і відносно високу вартість.Він відповідає вимогам до екранування та гідроізоляції високовольтних систем і має хорошу ремонтопридатність.Зазвичай використовується для входу та виходу постійного струму, наприклад, на високовольтних акумуляторах, клемах контролера, вихідних клемах постійного струму зарядного пристрою тощо.
Приклад роз’єму високої напруги 1P/2P/3P
Загальні вимоги до з'єднувачів високої напруги
Високовольтні роз’єми повинні відповідати вимогам, визначеним SAE J1742, і мати такі технічні вимоги:
Технічні вимоги визначені SAE J1742
Елементи конструкції з'єднувачів високої напруги
Вимоги до високовольтних з’єднувачів у системах високої напруги включають, але не обмежуються ними: характеристики високої напруги та високого струму;потреба мати можливість досягти більш високого рівня захисту за різних робочих умов (таких як висока температура, вібрація, зіткнення, пило- та водонепроникність тощо);Мають можливість монтажу;мати хороші електромагнітні характеристики екранування;вартість повинна бути якомога нижчою і довговічною.
Згідно з наведеними вище характеристиками та вимогами, які повинні мати високовольтні з’єднувачі, на початку проектування високовольтних з’єднувачів необхідно врахувати наступні конструктивні елементи та провести цільову конструкцію та перевірку випробувань.
Порівняльний список конструктивних елементів, відповідні характеристики та перевірочні випробування високовольтних з’єднувачів
Аналіз несправностей та відповідні заходи високовольтних з'єднувачів
Щоб підвищити надійність конструкції роз’єму, спочатку слід проаналізувати його стан відмови, щоб можна було виконати відповідну профілактичну проектну роботу.
З'єднувачі зазвичай мають три основні типи поломки: поганий контакт, погана ізоляція та слабка фіксація.
(1) Для оцінки поганого контакту можна використовувати такі показники, як статичний контактний опір, динамічний контактний опір, сила роз’єднання одного отвору, точки з’єднання та стійкість до вібрації компонентів;
(2) Для поганої ізоляції можна визначити опір ізоляції ізолятора, швидкість деградації ізолятора в часі, показники розміру ізолятора, контакти та інші частини, щоб судити;
(3) Для надійності фіксованого та відокремленого типу можна перевірити допуск монтажу, момент витривалості, силу утримання з’єднувального штифта, силу введення з’єднувального штифта, силу утримання в умовах навантаження навколишнього середовища та інші показники клеми та з’єднувача.
Після аналізу основних видів і форм відмов роз'єму можна вжити наступних заходів для підвищення надійності конструкції роз'єму:
(1) Виберіть відповідний роз’єм.
Вибір роз'ємів повинен враховувати не тільки тип і кількість підключаються ланцюгів, але і полегшувати компонування обладнання.Наприклад, круглі з’єднувачі менше піддаються впливу кліматичних і механічних факторів, ніж прямокутні, мають менший механічний знос і надійно з’єднані з кінцями проводів, тому слід якомога більше вибирати круглі з’єднувачі.
(2) Чим більше контактів у роз’ємі, тим нижча надійність системи.Тому, якщо дозволяє місце і вага, намагайтеся вибирати роз'єм з меншою кількістю контактів.
(3) Вибираючи роз’єм, слід враховувати умови роботи обладнання.
Це пов’язано з тим, що загальний струм навантаження та максимальний робочий струм роз’єму часто визначаються на основі тепла, дозволеного під час роботи в умовах найвищої температури навколишнього середовища.Щоб знизити робочу температуру роз’єму, слід повністю враховувати умови розсіювання тепла роз’єму.Наприклад, контакти, розташовані далі від центру роз'єму, можна використовувати для підключення джерела живлення, що сприятливіше для розсіювання тепла.
(4) Водонепроникний та антикорозійний.
Коли роз’єм працює в середовищі з агресивними газами та рідинами, щоб запобігти корозії, слід звернути увагу на можливість встановлення його горизонтально збоку під час встановлення.Якщо умови вимагають вертикального встановлення, слід уникати потрапляння рідини в роз’єм уздовж проводів.Зазвичай використовують водонепроникні з’єднувачі.
Основні моменти в конструкції контактів високовольтного роз’єму
Технологія контактного з’єднання в основному перевіряє площу контакту та контактну силу, включаючи контактне з’єднання між клемами та проводами, а також контактне з’єднання між клемами.
Надійність контактів є важливим фактором у визначенні надійності системи, а також є важливою частиною всього високовольтного джгута проводів..Через важкі робочі умови деяких клем, дроти та з’єднувачі, з’єднання між клемами та проводами, а також з’єднання між клемами та клемами схильні до різних несправностей, таких як корозія, старіння та ослаблення через вібрацію.
Оскільки несправності джгута електропроводки, спричинені пошкодженням, ослабленням, відпаданням і несправністю контактів, становлять більше 50% відмов у всій електричній системі, у проекті надійності необхідно приділити повну увагу конструкції надійності контактів. високовольтну електричну систему автомобіля.
1. Контактне з'єднання клеми з проводом
З’єднання між клемами та дротами означає з’єднання між ними за допомогою процесу опресування або ультразвукового зварювання.В даний час процес обтиску та процес ультразвукового зварювання широко використовуються у високовольтних джгутах, кожен з яких має свої переваги та недоліки.
(1) Процес обтиску
Принцип процесу обтиску полягає у використанні зовнішньої сили для простого фізичного стискання провідника в обжату частину клеми.Висота, ширина, стан поперечного перерізу та тягова сила обтиску клем є основними показниками якості обтиску клем, які визначають якість обтиску.
Однак слід зазначити, що мікроструктура будь-якої тонко обробленої твердої поверхні завжди шорстка і нерівна.Після обтиску клем і проводів відбувається контакт не всієї контактної поверхні, а контакт деяких точок, розкиданих по контактній поверхні., фактична контактна поверхня повинна бути меншою за теоретичну контактну поверхню, що також є причиною високого контактного опору процесу обтиску.
На механічне опресовування значною мірою впливає процес обтиску, наприклад тиск, висота обтиску тощо. Контроль виробництва необхідно здійснювати за допомогою таких засобів, як висота обтиску та аналіз профілю/металографічний аналіз.Таким чином, консистенція обтиску процесу обтиску середня, а знос інструменту великий. Удар великий, а надійність середня.
Процес обтиску механічного обтиску є зрілим і має широкий спектр практичного застосування.Це традиційний процес.Майже всі великі постачальники виробляють джгути, що використовують цей процес.
Контактні профілі наконечників і проводів за допомогою процесу опресування
（2) Процес ультразвукового зварювання
Ультразвукове зварювання використовує вібраційні хвилі високої частоти для передачі на поверхні двох зварюваних об’єктів.Під тиском поверхні двох об’єктів труться одна об одну, утворюючи злиття між молекулярними шарами.
Ультразвукове зварювання використовує ультразвуковий генератор для перетворення струму 50/60 Гц в електричну енергію 15, 20, 30 або 40 КГц.Перетворена високочастотна електрична енергія знову перетворюється в механічний рух тієї ж частоти через перетворювач, а потім механічний рух передається до зварювальної головки через набір рупорних пристроїв, які можуть змінювати амплітуду.Зварювальна головка передає отриману вібраційну енергію на з’єднання заготовки, що зварюється.У цій області енергія вібрації перетворюється на теплову енергію через тертя, розплавляючи метал.
З точки зору продуктивності, процес ультразвукового зварювання має малий контактний опір і низький нагрів надструму протягом тривалого часу;з точки зору безпеки, він надійний і нелегко розкручується і відпадає при тривалій вібрації;його можна використовувати для зварювання між різними матеріалами;на нього впливає поверхневе окислення або покриття Далі;про якість зварювання можна судити, відстежуючи відповідні хвилі процесу обтиску.
Незважаючи на те, що вартість обладнання для процесу ультразвукового зварювання є відносно високою, а металеві частини, що зварюються, не можуть бути надто товстими (зазвичай ≤5 мм), ультразвукове зварювання є механічним процесом, і протягом усього процесу зварювання не протікає струм, тому немає Питання теплопровідності та питомого опору є майбутніми напрямками зварювання високовольтних джгутів.
Наконечники та провідники з ультразвуковим зварюванням та їх контактні перерізи
Незалежно від процесу опресування або ультразвукового зварювання, після підключення клеми до дроту сила відриву має відповідати стандартним вимогам.Після підключення дроту до роз’єму сила відриву не повинна бути меншою за мінімальну силу відриву.
Час публікації: 06 грудня 2023 р