Przegląd złącza wysokiego napięcia
Złącza wysokiego napięcia, zwane również złączami wysokiego napięcia, są rodzajem złączy samochodowych.Generalnie odnoszą się one do złączy o napięciu roboczym powyżej 60 V i odpowiadają głównie za przesyłanie dużych prądów.
Złącza wysokonapięciowe stosowane są głównie w obwodach wysokonapięciowych i wysokoprądowych pojazdów elektrycznych.Współpracują z przewodami, aby transportować energię pakietu akumulatorów przez różne obwody elektryczne do różnych elementów układu pojazdu, takich jak zestawy akumulatorów, sterowniki silnika i przetwornice DCDC.podzespołów wysokiego napięcia, takich jak przetwornice i ładowarki.
Obecnie istnieją trzy główne standardowe systemy złączy wysokiego napięcia, a mianowicie standardowa wtyczka LV, standardowa wtyczka USCAR i standardowa wtyczka japońska.Spośród tych trzech wtyczek LV ma obecnie największy nakład na rynku krajowym i najbardziej kompletne standardy procesowe.
Schemat procesu montażu złącza wysokiego napięcia
Podstawowa budowa złącza wysokiego napięcia
Złącza wysokiego napięcia składają się głównie z czterech podstawowych konstrukcji, a mianowicie styczników, izolatorów, plastikowych osłon i akcesoriów.
(1) Styki: części rdzenia, które uzupełniają połączenia elektryczne, mianowicie zaciski męskie i żeńskie, kontaktrony itp.;
(2) Izolator: podtrzymuje styki i zapewnia izolację między stykami, czyli wewnętrzną osłonę z tworzywa sztucznego;
(3) Osłona z tworzywa sztucznego: Osłona złącza zapewnia wyrównanie złącza i chroni całe złącze, czyli zewnętrzną osłonę z tworzywa sztucznego;
(4) Akcesoria: w tym akcesoria konstrukcyjne i akcesoria instalacyjne, mianowicie kołki pozycjonujące, kołki prowadzące, pierścienie łączące, pierścienie uszczelniające, dźwignie obrotowe, konstrukcje blokujące itp.
Widok złącza wysokiego napięcia w rozłożeniu
Klasyfikacja złączy wysokiego napięcia
Złącza wysokiego napięcia można rozróżnić na wiele sposobów.Do określenia klasyfikacji złącza można wykorzystać liczbę styków złącza itp., niezależnie od tego, czy złącze ma funkcję ekranowania.
1.Niezależnie od tego, czy jest ekranowanie
Złącza wysokiego napięcia dzielą się na złącza nieekranowane i złącza ekranowane ze względu na to, czy pełnią funkcję ekranowania.
Złącza nieekranowane mają stosunkowo prostą konstrukcję, brak funkcji ekranowania i stosunkowo niski koszt.Używany w miejscach, które nie wymagają ekranowania, takich jak urządzenia elektryczne pokryte metalowymi obudowami, takie jak obwody ładowania, wnętrza akumulatorów i wnętrza sterowania.
Przykłady złączy bez warstwy ekranującej i bez konstrukcji blokady wysokonapięciowej
Złącza ekranowane mają złożoną konstrukcję, wymagania dotyczące ekranowania i stosunkowo wysokie koszty.Nadaje się do miejsc, w których wymagana jest funkcja ekranowania, na przykład tam, gdzie zewnętrzne urządzenia elektryczne są podłączone do wiązek przewodów wysokiego napięcia.
Złącze z ekranem i wykonaniem HVIL Przykład
2. Liczba wtyczek
Złącza wysokiego napięcia podzielone są ze względu na liczbę portów przyłączeniowych (PIN).Obecnie najczęściej używanymi są złącza 1P, 2P i 3P.
Złącze 1P ma stosunkowo prostą konstrukcję i niski koszt.Spełnia wymagania dotyczące ekranowania i wodoodporności systemów wysokiego napięcia, ale proces montażu jest nieco skomplikowany, a możliwość przeróbek jest słaba.Zwykle stosowany w akumulatorach i silnikach.
Złącza 2P i 3P mają złożoną konstrukcję i stosunkowo wysokie koszty.Spełnia wymagania w zakresie ekranowania i wodoodporności systemów wysokiego napięcia i ma dobrą łatwość konserwacji.Zwykle używany do wejścia i wyjścia prądu stałego, na przykład w zestawach akumulatorów wysokiego napięcia, zaciskach sterownika, zaciskach wyjściowych prądu stałego ładowarki itp.
Przykład złącza wysokiego napięcia 1P/2P/3P
Ogólne wymagania dotyczące złączy wysokiego napięcia
Złącza wysokiego napięcia powinny spełniać wymagania określone w normie SAE J1742 i posiadać następujące wymagania techniczne:
Wymagania techniczne określone w SAE J1742
Elementy konstrukcyjne złączy wysokiego napięcia
Wymagania dotyczące złączy wysokiego napięcia w systemach wysokiego napięcia obejmują między innymi: wydajność przy wysokim napięciu i wysokim prądzie;potrzeba zapewnienia wyższego poziomu ochrony w różnych warunkach pracy (takich jak wysoka temperatura, wibracje, uderzenia, odporność na kurz i wodę itp.);Mają możliwość instalacji;mieć dobre właściwości ekranowania elektromagnetycznego;koszt powinien być jak najniższy i trwały.
Zgodnie z powyższymi cechami i wymaganiami, jakie powinny posiadać złącza wysokiego napięcia, na początku projektowania złączy wysokiego napięcia należy wziąć pod uwagę następujące elementy konstrukcyjne oraz przeprowadzić ukierunkowaną weryfikację projektu i testów.
Lista porównawcza elementów konstrukcyjnych, odpowiadające im badania wydajnościowe i weryfikacyjne złączy wysokiego napięcia
Analiza awarii i odpowiednie pomiary złączy wysokiego napięcia
Aby poprawić niezawodność konstrukcji złącza, należy najpierw przeanalizować jego tryb awaryjny, aby można było wykonać odpowiednie prace projektowe zapobiegawcze.
Złącza mają zwykle trzy główne tryby awarii: słaby kontakt, słaba izolacja i luźne mocowanie.
(1) W przypadku słabego kontaktu można ocenić takie wskaźniki, jak statyczna rezystancja styku, dynamiczna rezystancja styku, siła oddzielania pojedynczego otworu, punkty połączeń i odporność komponentów na wibracje;
(2) W przypadku słabej izolacji można wykryć rezystancję izolacji izolatora, szybkość degradacji izolatora w czasie, wskaźniki rozmiaru izolatora, styki i inne części w celu oceny;
(3) Aby ocenić niezawodność typu stałego i odłączonego, można przetestować tolerancję montażu, moment wytrzymałościowy, siłę trzymania sworznia łączącego, siłę wstawiania sworznia łączącego, siłę utrzymującą w warunkach naprężeń środowiskowych i inne wskaźniki terminala i złącza, aby ocenić.
Po przeanalizowaniu głównych trybów i form awarii złącza można podjąć następujące środki w celu poprawy niezawodności konstrukcji złącza:
(1) Wybierz odpowiednie złącze.
Dobór złączy powinien uwzględniać nie tylko rodzaj i ilość podłączanych obwodów, ale także ułatwiać komponowanie sprzętu.Na przykład złącza okrągłe są mniej podatne na czynniki klimatyczne i mechaniczne niż złącza prostokątne, charakteryzują się mniejszym zużyciem mechanicznym i są niezawodnie połączone z końcami przewodów, dlatego należy wybierać tak często, jak to możliwe, złącza okrągłe.
(2) Im większa liczba styków w złączu, tym mniejsza niezawodność systemu.Dlatego jeśli pozwala na to miejsce i waga, spróbuj wybrać złącze z mniejszą liczbą styków.
(3) Przy wyborze złącza należy wziąć pod uwagę warunki pracy sprzętu.
Dzieje się tak dlatego, że całkowity prąd obciążenia i maksymalny prąd roboczy złącza są często określane na podstawie ciepła wydzielanego podczas pracy w warunkach najwyższej temperatury otoczenia.Aby obniżyć temperaturę roboczą złącza, należy w pełni uwzględnić warunki odprowadzania ciepła przez złącze.Przykładowo styki znajdujące się dalej od środka złącza można wykorzystać do podłączenia zasilania, co lepiej sprzyja odprowadzaniu ciepła.
(4) Wodoodporny i antykorozyjny.
Gdy łącznik pracuje w środowisku gazów i cieczy powodujących korozję, aby zapobiec korozji, należy podczas montażu zwrócić uwagę na możliwość jego poziomego montażu z boku.Gdy warunki wymagają montażu pionowego, należy zapobiegać przedostawaniu się cieczy do złącza wzdłuż przewodów.Generalnie używaj wodoodpornych złączy.
Kluczowe punkty w projektowaniu styków złączy wysokiego napięcia
Technologia połączeń stykowych bada głównie powierzchnię styku i siłę styku, w tym połączenie stykowe między zaciskami i przewodami oraz połączenie stykowe między zaciskami.
Niezawodność styków jest ważnym czynnikiem określającym niezawodność systemu, a także ważną częścią całego zespołu wiązki przewodów wysokiego napięcia.Ze względu na trudne warunki pracy niektórych zacisków, przewodów i złączy, połączenia między zaciskami i przewodami oraz połączenia między zaciskami i zaciskami są podatne na różne awarie, takie jak korozja, starzenie się i poluzowanie na skutek wibracji.
Ponieważ awarie wiązek przewodów elektrycznych spowodowane uszkodzeniem, poluzowaniem, odpadnięciem i awarią styków stanowią ponad 50% awarii w całym systemie elektrycznym, przy projektowaniu niezawodności układu elektrycznego należy zwrócić całą uwagę na projektowanie niezawodności styków. instalację elektryczną wysokiego napięcia pojazdu.
1. Połączenie stykowe pomiędzy zaciskiem a przewodem
Połączenie między zaciskami i przewodami oznacza połączenie między nimi poprzez proces zaciskania lub proces zgrzewania ultradźwiękowego.Obecnie proces zagniatania i proces zgrzewania ultradźwiękowego są powszechnie stosowane w wiązkach przewodów wysokiego napięcia, każdy z nich ma swoje zalety i wady.
(1) Proces zaciskania
Zasada procesu zaciskania polega na użyciu siły zewnętrznej w celu fizycznego wciśnięcia przewodu przewodzącego w zaciśniętą część końcówki.Wysokość, szerokość, stan przekroju poprzecznego i siła ciągnąca zagniatania końcówek to podstawowe elementy jakości zagniatania końcówek, które określają jakość zagniatania.
Należy jednak zauważyć, że mikrostruktura każdej drobno obrobionej powierzchni stałej jest zawsze szorstka i nierówna.Po zaciśnięciu końcówek i przewodów nie jest to styk całej powierzchni styku, lecz styk niektórych punktów rozproszonych na powierzchni styku.rzeczywista powierzchnia styku musi być mniejsza niż teoretyczna powierzchnia styku, co jest również powodem dużej rezystancji styku w procesie zagniatania.
Na mechaniczne zagniatanie duży wpływ ma proces zagniatania, taki jak ciśnienie, wysokość zagniatania itp. Należy przeprowadzać kontrolę produkcji za pomocą takich środków, jak wysokość zagniatania i analiza profilu/analiza metalograficzna.Dlatego konsystencja procesu zaciskania jest przeciętna, a zużycie narzędzia jest duże. Uderzenie jest duże, a niezawodność średnia.
Proces zaciskania mechanicznego jest dojrzały i ma szeroki zakres praktycznych zastosowań.Jest to proces tradycyjny.Prawie wszyscy duzi dostawcy oferują produkty z wiązkami przewodów wykorzystujące ten proces.
Profile styków końcówek i przewodów wykorzystujące proces zaciskania
(2) Proces zgrzewania ultradźwiękowego
Spawanie ultradźwiękowe wykorzystuje fale wibracyjne o wysokiej częstotliwości do przenoszenia na powierzchnie dwóch spawanych obiektów.Pod ciśnieniem powierzchnie dwóch obiektów ocierają się o siebie, tworząc stopienie pomiędzy warstwami molekularnymi.
W spawaniu ultradźwiękowym generator ultradźwiękowy przekształca prąd o częstotliwości 50/60 Hz w energię elektryczną o częstotliwości 15, 20, 30 lub 40 kHz.Przekształcona energia elektryczna o wysokiej częstotliwości jest ponownie przekształcana przez przetwornik w ruch mechaniczny o tej samej częstotliwości, a następnie ruch mechaniczny przekazywany jest do głowicy spawalniczej za pośrednictwem zestawu urządzeń tubowych, które mogą zmieniać amplitudę.Głowica spawalnicza przekazuje otrzymaną energię drgań na złącze spawanego przedmiotu.W tym obszarze energia wibracji jest przekształcana w energię cieplną poprzez tarcie, topiąc metal.
Pod względem wydajności proces zgrzewania ultradźwiękowego ma małą rezystancję styku i niskie nagrzewanie nadprądowe przez długi czas;pod względem bezpieczeństwa jest niezawodny i niełatwo go poluzować i spaść pod wpływem długotrwałych wibracji;może być stosowany do spawania różnych materiałów;ma na to wpływ utlenianie lub powlekanie powierzchni. Następnie;jakość zgrzewania można ocenić monitorując odpowiednie przebiegi procesu zagniatania.
Chociaż koszt sprzętu do procesu zgrzewania ultradźwiękowego jest stosunkowo wysoki, a spawane części metalowe nie mogą być zbyt grube (zwykle ≤5 mm), zgrzewanie ultradźwiękowe jest procesem mechanicznym i przez cały proces spawania nie przepływa prąd, więc nie ma Zagadnienia przewodzenia ciepła i oporności stanowią przyszłe trendy spawania wiązek przewodów wysokim napięciem.
Końcówki i przewody ze zgrzewaniem ultradźwiękowym i ich przekroje styków
Niezależnie od procesu zaprasowania czy zgrzewania ultradźwiękowego, po podłączeniu końcówki do przewodu jej siła odrywania musi spełniać wymagania normy.Po podłączeniu przewodu do złącza siła odrywająca nie powinna być mniejsza niż minimalna siła odrywająca.
Czas publikacji: 6 grudnia 2023 r