Обзор высоковольтного разъема
Высоковольтные разъемы, также известные как высоковольтные разъемы, являются типом автомобильных разъемов. Они обычно относятся к разъемам с рабочим напряжением выше 60 В и в основном отвечают за передачу больших токов.
Высоковольтные разъемы в основном используются в высоковольтных и сильноточных цепях электромобилей. Они работают с проводами для передачи энергии аккумуляторной батареи через различные электрические цепи к различным компонентам в системе транспортного средства, таким как аккумуляторные батареи, контроллеры двигателей и DCDC-преобразователи. высоковольтные компоненты, такие как преобразователи и зарядные устройства.
В настоящее время существуют три основные стандартные системы для высоковольтных разъемов, а именно стандартный штекер LV, стандартный штекер USCAR и японский стандартный штекер. Среди этих трех штекеров LV в настоящее время имеет самый большой тираж на внутреннем рынке и самые полные стандарты процесса.
Схема процесса сборки высоковольтного разъема
Базовая структура высоковольтного соединителя
Высоковольтные соединители в основном состоят из четырех основных конструкций, а именно: контакторов, изоляторов, пластиковых оболочек и аксессуаров.
(1) Контакты: основные части, которые завершают электрические соединения, а именно штыревые и гнездовые клеммы, язычки и т. д.;
(2) Изолятор: поддерживает контакты и обеспечивает изоляцию между контактами, то есть внутренняя пластиковая оболочка;
(3) Пластиковая оболочка: оболочка разъема обеспечивает выравнивание разъема и защищает весь разъем, то есть внешнюю пластиковую оболочку;
(4) Принадлежности: включая конструктивные и монтажные принадлежности, а именно позиционирующие штифты, направляющие штифты, соединительные кольца, уплотнительные кольца, вращающиеся рычаги, запирающие конструкции и т. д.
Разборка высоковольтного разъема
Классификация высоковольтных соединителей
Высоковольтные разъемы можно различать несколькими способами. Наличие у разъема экранирующей функции, количество контактов разъема и т. д. — все это можно использовать для определения классификации разъема.
1.Есть ли экранирование или нет
Высоковольтные разъемы подразделяются на неэкранированные и экранированные в зависимости от того, выполняют ли они функции экранирования.
Неэкранированные разъемы имеют относительно простую структуру, не имеют функции экранирования и относительно низкую стоимость. Используются в местах, где не требуется экранирование, например, в электроприборах, закрытых металлическими корпусами, например, в зарядных схемах, внутренних частях аккумуляторных батарей и внутренних частях управления.
Примеры разъемов без экранирующего слоя и без высоковольтной блокировки
Экранированные разъемы имеют сложную структуру, требования к экранированию и относительно высокую стоимость. Они подходят для мест, где требуется функция экранирования, например, когда внешняя часть электроприборов подключена к высоковольтным жгутам проводов.
Пример разъема с экраном и конструкцией HVIL
2. Количество вилок
Высоковольтные разъемы подразделяются по количеству портов подключения (PIN). В настоящее время наиболее часто используются разъемы 1P, 2P и 3P.
Разъем 1P имеет относительно простую конструкцию и низкую стоимость. Он соответствует требованиям экранирования и водонепроницаемости высоковольтных систем, но процесс сборки немного усложнен, а работоспособность при доработке плохая. Обычно используется в аккумуляторных батареях и двигателях.
Разъемы 2P и 3P имеют сложную конструкцию и относительно высокую стоимость. Они отвечают требованиям экранирования и водонепроницаемости высоковольтных систем и обладают хорошей ремонтопригодностью. Обычно используются для ввода и вывода постоянного тока, например, на высоковольтных аккумуляторных батареях, клеммах контроллера, выходных клеммах постоянного тока зарядного устройства и т. д.
Пример высоковольтного разъема 1P/2P/3P
Общие требования к высоковольтным соединителям
Высоковольтные разъемы должны соответствовать требованиям SAE J1742 и иметь следующие технические требования:
Технические требования, указанные в SAE J1742
Конструктивные элементы высоковольтных соединителей
Требования к высоковольтным соединителям в высоковольтных системах включают, помимо прочего: высокие рабочие характеристики по напряжению и току; необходимость обеспечения более высокого уровня защиты в различных рабочих условиях (например, высокая температура, вибрация, удары, пыле- и водонепроницаемость и т. д.); простота установки; хорошие характеристики электромагнитного экранирования; стоимость должна быть как можно ниже, а срок службы — долговечным.
В соответствии с вышеизложенными характеристиками и требованиями, которым должны соответствовать высоковольтные соединители, на начальном этапе проектирования высоковольтных соединителей необходимо учитывать следующие элементы конструкции и проводить целевую проверку проектирования и испытаний.
Сравнительный перечень конструктивных элементов, соответствующих эксплуатационных характеристик и проверочных испытаний высоковольтных соединителей
Анализ неисправностей и соответствующие меры по устранению неисправностей высоковольтных разъемов
Чтобы повысить надежность конструкции соединителя, необходимо сначала проанализировать характер его отказа, чтобы можно было провести соответствующие профилактические проектные работы.
Разъемы обычно имеют три основных вида неисправностей: плохой контакт, плохая изоляция и слабая фиксация.
(1) Для оценки плохого контакта можно использовать такие показатели, как статическое контактное сопротивление, динамическое контактное сопротивление, усилие разделения одиночного отверстия, точки соединения и вибростойкость компонентов;
(2) Для оценки плохой изоляции можно использовать данные по сопротивлению изоляции изолятора, скорости ухудшения характеристик изолятора со временем, размеру изолятора, контактов и других деталей;
(3) Для оценки надежности фиксированного и разъединяемого типа можно провести испытания допуска сборки, момента выносливости, силы удержания соединительного штифта, силы вставки соединительного штифта, силы удержания в условиях воздействия окружающей среды и других показателей клеммы и разъема.
Проведя анализ основных видов и форм отказов соединителя, можно предпринять следующие меры для повышения надежности конструкции соединителя:
(1) Выберите подходящий разъем.
Выбор соединителей должен не только учитывать тип и количество подключаемых цепей, но и облегчать компоновку оборудования. Например, круглые соединители менее подвержены влиянию климатических и механических факторов, чем прямоугольные соединители, имеют меньший механический износ и надежно соединены с концами проводов, поэтому следует выбирать круглые соединители, насколько это возможно.
(2) Чем больше контактов в разъеме, тем ниже надежность системы. Поэтому, если позволяют пространство и вес, попробуйте выбрать разъем с меньшим количеством контактов.
(3) При выборе соединителя следует учитывать условия работы оборудования.
Это связано с тем, что общий ток нагрузки и максимальный рабочий ток разъема часто определяются на основе допустимого тепла при работе в условиях максимальной температуры окружающей среды. Чтобы снизить рабочую температуру разъема, следует в полной мере учитывать условия рассеивания тепла разъема. Например, для подключения источника питания можно использовать контакты, расположенные дальше от центра разъема, что более благоприятно для рассеивания тепла.
(4) Водонепроницаемость и антикоррозийность.
Когда разъем работает в среде с едкими газами и жидкостями, для предотвращения коррозии следует обратить внимание на возможность его горизонтальной установки сбоку во время монтажа. Когда условия требуют вертикальной установки, следует предотвратить попадание жидкости в разъем по проводам. Обычно следует использовать водонепроницаемые разъемы.
Ключевые моменты в проектировании контактов высоковольтных разъемов
Технология контактного соединения в основном рассматривает площадь контакта и контактное усилие, включая контактное соединение между клеммами и проводами, а также контактное соединение между клеммами.
Надежность контактов является важным фактором, определяющим надежность системы, а также важной частью всей сборки высоковольтного жгута проводов.. Из-за суровых условий эксплуатации некоторых клемм, проводов и разъемов соединения между клеммами и проводами, а также соединения между клеммами и клеммами подвержены различным неисправностям, таким как коррозия, старение и ослабление из-за вибрации.
Поскольку отказы электропроводки, вызванные повреждением, ослаблением, отсоединением и выходом из строя контактов, составляют более 50% отказов всей электрической системы, при проектировании надежности высоковольтной электрической системы транспортного средства следует уделять особое внимание надежности конструкции контактов.
1. Контактное соединение между клеммой и проводом
Соединение между клеммами и проводами относится к соединению между ними посредством процесса обжима или процесса ультразвуковой сварки. В настоящее время процесс обжима и процесс ультразвуковой сварки обычно используются в жгутах проводов высокого напряжения, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
(1) Процесс опрессовки
Принцип процесса опрессовки заключается в использовании внешней силы для простого физического вдавливания проводника в обжимаемую часть клеммы. Высота, ширина, поперечное сечение и сила натяжения обжима клеммы являются основными элементами качества обжима клеммы, которые определяют качество опрессовки.
Однако следует отметить, что микроструктура любой тонко обработанной твердой поверхности всегда грубая и неровная. После обжима клемм и проводов происходит не контакт всей контактной поверхности, а контакт некоторых точек, разбросанных по контактной поверхности. , фактическая контактная поверхность должна быть меньше теоретической контактной поверхности, что также является причиной высокого контактного сопротивления процесса обжима.
Механический обжим сильно зависит от процесса обжима, например, давления, высоты обжима и т. д. Производственный контроль должен осуществляться с помощью таких средств, как высота обжима и анализ профиля/металлографический анализ. Поэтому однородность обжима в процессе обжима средняя, а износ инструмента - Воздействие большое, а надежность средняя.
Процесс обжима механического обжима является зрелым и имеет широкий спектр практических применений. Это традиционный процесс. Почти все крупные поставщики имеют продукцию для жгутов проводов, использующую этот процесс.
Профили клеммных и проводных контактов с использованием процесса опрессовки
（2) Процесс ультразвуковой сварки
Ультразвуковая сварка использует высокочастотные вибрационные волны для передачи их поверхностям двух свариваемых объектов. Под давлением поверхности двух объектов трутся друг о друга, образуя сплав между молекулярными слоями.
Ультразвуковая сварка использует ультразвуковой генератор для преобразования тока частотой 50/60 Гц в электрическую энергию частотой 15, 20, 30 или 40 кГц. Преобразованная высокочастотная электрическая энергия снова преобразуется в механическое движение той же частоты через преобразователь, а затем механическое движение передается на сварочную головку через набор рупорных устройств, которые могут изменять амплитуду. Сварочная головка передает полученную энергию вибрации на соединение свариваемой детали. В этой области энергия вибрации преобразуется в тепловую энергию посредством трения, расплавляя металл.
С точки зрения производительности, процесс ультразвуковой сварки имеет малое контактное сопротивление и низкий нагрев от перегрузки по току в течение длительного времени; с точки зрения безопасности, он надежен и не легко ослабевает и не отваливается при длительной вибрации; его можно использовать для сварки между различными материалами; он подвержен влиянию поверхностного окисления или покрытия; далее; качество сварки можно оценить, отслеживая соответствующие формы волн процесса опрессовки.
Хотя стоимость оборудования для процесса ультразвуковой сварки относительно высока, а свариваемые металлические детали не могут быть слишком толстыми (обычно ≤5 мм), ультразвуковая сварка представляет собой механический процесс, и в течение всего процесса сварки ток не протекает, поэтому нет проблем с теплопроводностью и удельным сопротивлением. Будущие тенденции сварки высоковольтных жгутов проводов.
Наконечники и проводники с ультразвуковой сваркой и их контактные сечения
Независимо от процесса опрессовки или ультразвуковой сварки, после того, как клемма присоединена к проводу, ее усилие отрыва должно соответствовать стандартным требованиям. После того, как провод присоединен к разъему, усилие отрыва не должно быть меньше минимального усилия отрыва.
Время публикации: 06.12.2023