Επισκόπηση συνδετήρα υψηλής τάσης
Οι σύνδεσμοι υψηλής τάσης, γνωστοί και ως σύνδεσμοι υψηλής τάσης, είναι ένας τύπος συνδέσμου αυτοκινήτου. Γενικά αναφέρονται σε συνδέσμους με τάση λειτουργίας άνω των 60V και είναι κυρίως υπεύθυνοι για τη μετάδοση μεγάλων ρευμάτων.
Οι σύνδεσμοι υψηλής τάσης χρησιμοποιούνται κυρίως σε κυκλώματα υψηλής τάσης και υψηλού ρεύματος ηλεκτρικών οχημάτων. Λειτουργούν με καλώδια για να μεταφέρουν την ενέργεια της μπαταρίας μέσω διαφορετικών ηλεκτρικών κυκλωμάτων σε διάφορα εξαρτήματα του συστήματος του οχήματος, όπως μπαταρίες, ελεγκτές κινητήρα και μετατροπείς DCDC. Εξαρτήματα υψηλής τάσης όπως μετατροπείς και φορτιστές.
Προς το παρόν, υπάρχουν τρία κύρια τυποποιημένα συστήματα για συνδετήρες υψηλής τάσης, συγκεκριμένα το πρότυπο LV plug-in, το πρότυπο USCAR plug-in και το πρότυπο Japanese standard plug-in. Μεταξύ αυτών των τριών plug-in, το LV έχει σήμερα τη μεγαλύτερη κυκλοφορία στην εγχώρια αγορά και τα πιο ολοκληρωμένα πρότυπα διεργασίας.
Διάγραμμα διαδικασίας συναρμολόγησης συνδετήρα υψηλής τάσης
Βασική δομή συνδετήρα υψηλής τάσης
Οι σύνδεσμοι υψηλής τάσης αποτελούνται κυρίως από τέσσερις βασικές δομές, δηλαδή τους επαφείς, τους μονωτές, τα πλαστικά κελύφη και τα εξαρτήματα.
(1) Επαφές: βασικά μέρη που ολοκληρώνουν τις ηλεκτρικές συνδέσεις, δηλαδή αρσενικοί και θηλυκοί ακροδέκτες, καλαμάκια κ.λπ.
(2) Μονωτής: στηρίζει τις επαφές και εξασφαλίζει τη μόνωση μεταξύ των επαφών, δηλαδή το εσωτερικό πλαστικό κέλυφος.
(3) Πλαστικό κέλυφος: Το κέλυφος του συνδετήρα διασφαλίζει την ευθυγράμμιση του συνδετήρα και προστατεύει ολόκληρο τον συνδετήρα, δηλαδή το εξωτερικό πλαστικό κέλυφος.
(4) Αξεσουάρ: συμπεριλαμβανομένων δομικών αξεσουάρ και αξεσουάρ εγκατάστασης, δηλαδή πείροι τοποθέτησης, πείροι οδηγοί, δακτύλιοι σύνδεσης, δακτύλιοι στεγανοποίησης, περιστρεφόμενοι μοχλοί, δομές ασφάλισης κ.λπ.
Σύνδεσμος υψηλής τάσης με αναδιπλωμένη όψη
Ταξινόμηση συνδετήρων υψηλής τάσης
Οι σύνδεσμοι υψηλής τάσης μπορούν να διακριθούν με διάφορους τρόπους. Το αν ο σύνδεσμος διαθέτει λειτουργία θωράκισης, ο αριθμός των ακίδων του συνδέσμου κ.λπ. μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον ορισμό της ταξινόμησης του συνδέσμου.
1.Είτε υπάρχει θωράκιση είτε όχι
Οι σύνδεσμοι υψηλής τάσης χωρίζονται σε μη θωρακισμένους και θωρακισμένους ανάλογα με το αν έχουν λειτουργίες θωράκισης.
Οι μη θωρακισμένοι σύνδεσμοι έχουν σχετικά απλή δομή, δεν διαθέτουν λειτουργία θωράκισης και σχετικά χαμηλό κόστος. Χρησιμοποιούνται σε τοποθεσίες που δεν απαιτούν θωράκιση, όπως ηλεκτρικές συσκευές που καλύπτονται από μεταλλικά περιβλήματα, όπως κυκλώματα φόρτισης, εσωτερικά πακέτων μπαταριών και εσωτερικά χειριστηρίων.
Παραδείγματα συνδετήρων χωρίς στρώμα θωράκισης και χωρίς σχεδιασμό αλληλοσύνδεσης υψηλής τάσης
Οι θωρακισμένοι σύνδεσμοι έχουν πολύπλοκες δομές, απαιτήσεις θωράκισης και σχετικά υψηλό κόστος. Είναι κατάλληλοι για χώρους όπου απαιτείται λειτουργία θωράκισης, όπως όπου το εξωτερικό των ηλεκτρικών συσκευών συνδέεται με καλωδιώσεις υψηλής τάσης.
Συνδετήρας με θωράκιση και παράδειγμα σχεδιασμού HVIL
2. Αριθμός βυσμάτων
Οι σύνδεσμοι υψηλής τάσης χωρίζονται ανάλογα με τον αριθμό των θυρών σύνδεσης (PIN). Προς το παρόν, οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι είναι ο σύνδεσμος 1P, ο σύνδεσμος 2P και ο σύνδεσμος 3P.
Ο σύνδεσμος 1P έχει σχετικά απλή δομή και χαμηλό κόστος. Πληροί τις απαιτήσεις θωράκισης και στεγανοποίησης των συστημάτων υψηλής τάσης, αλλά η διαδικασία συναρμολόγησης είναι ελαφρώς περίπλοκη και η λειτουργικότητα της επανακατασκευής είναι κακή. Χρησιμοποιείται γενικά σε μπαταρίες και κινητήρες.
Οι σύνδεσμοι 2P και 3P έχουν πολύπλοκες δομές και σχετικά υψηλό κόστος. Πληρούν τις απαιτήσεις θωράκισης και στεγανοποίησης των συστημάτων υψηλής τάσης και έχουν καλή συντηρησιμότητα. Χρησιμοποιούνται γενικά για είσοδο και έξοδο DC, όπως σε συστοιχίες μπαταριών υψηλής τάσης, ακροδέκτες ελεγκτή, ακροδέκτες εξόδου DC φορτιστή κ.λπ.
Παράδειγμα συνδετήρα υψηλής τάσης 1P/2P/3P
Γενικές απαιτήσεις για συνδετήρες υψηλής τάσης
Οι σύνδεσμοι υψηλής τάσης θα πρέπει να συμμορφώνονται με τις απαιτήσεις που καθορίζονται από το SAE J1742 και να έχουν τις ακόλουθες τεχνικές απαιτήσεις:
Τεχνικές απαιτήσεις που καθορίζονται από το SAE J1742
Στοιχεία σχεδιασμού συνδετήρων υψηλής τάσης
Οι απαιτήσεις για τους συνδετήρες υψηλής τάσης σε συστήματα υψηλής τάσης περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων: υψηλή απόδοση τάσης και υψηλού ρεύματος· την ανάγκη επίτευξης υψηλότερων επιπέδων προστασίας υπό διάφορες συνθήκες εργασίας (όπως υψηλή θερμοκρασία, κραδασμούς, πρόσκρουση, αντοχή στη σκόνη και το νερό κ.λπ.)· την ευκολία εγκατάστασης· την καλή απόδοση ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης· το κόστος πρέπει να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερο και ανθεκτικό.
Σύμφωνα με τα παραπάνω χαρακτηριστικά και τις απαιτήσεις που πρέπει να έχουν οι συνδετήρες υψηλής τάσης, στην αρχή του σχεδιασμού των συνδετήρων υψηλής τάσης, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα στοιχεία σχεδιασμού και να πραγματοποιηθεί στοχευμένη επαλήθευση σχεδιασμού και δοκιμών.
Συγκριτική λίστα στοιχείων σχεδιασμού, αντίστοιχες δοκιμές απόδοσης και επαλήθευσης συνδετήρων υψηλής τάσης
Ανάλυση αστοχίας και αντίστοιχα μέτρα συνδετήρων υψηλής τάσης
Προκειμένου να βελτιωθεί η αξιοπιστία του σχεδιασμού του συνδετήρα, θα πρέπει πρώτα να αναλυθεί ο τρόπος αστοχίας του, ώστε να γίνει η αντίστοιχη προληπτική εργασία σχεδιασμού.
Οι σύνδεσμοι συνήθως έχουν τρεις κύριους τρόπους αστοχίας: κακή επαφή, κακή μόνωση και χαλαρή στερέωση.
(1) Για κακή επαφή, μπορούν να χρησιμοποιηθούν δείκτες όπως η στατική αντίσταση επαφής, η δυναμική αντίσταση επαφής, η δύναμη διαχωρισμού μίας οπής, τα σημεία σύνδεσης και η αντίσταση σε κραδασμούς των εξαρτημάτων για την αξιολόγηση.
(2) Για κακή μόνωση, η αντίσταση μόνωσης του μονωτή, ο ρυθμός υποβάθμισης του μονωτή με την πάροδο του χρόνου, οι δείκτες μεγέθους του μονωτή, οι επαφές και άλλα μέρη μπορούν να ανιχνευθούν για να κριθούν.
(3) Για την αξιοπιστία του σταθερού και αποσπώμενου τύπου, μπορούν να ελεγχθούν η ανοχή συναρμολόγησης, η ροπή αντοχής, η δύναμη συγκράτησης του πείρου σύνδεσης, η δύναμη εισαγωγής του πείρου σύνδεσης, η δύναμη συγκράτησης υπό συνθήκες περιβαλλοντικής καταπόνησης και άλλοι δείκτες του ακροδέκτη και του συνδετήρα.
Μετά την ανάλυση των κύριων τρόπων αστοχίας και των μορφών αστοχίας του συνδετήρα, μπορούν να ληφθούν τα ακόλουθα μέτρα για τη βελτίωση της αξιοπιστίας του σχεδιασμού του συνδετήρα:
(1) Επιλέξτε την κατάλληλη υποδοχή.
Η επιλογή των συνδέσμων δεν θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη μόνο τον τύπο και τον αριθμό των συνδεδεμένων κυκλωμάτων, αλλά και να διευκολύνει τη σύνθεση του εξοπλισμού. Για παράδειγμα, οι κυκλικοί σύνδεσμοι επηρεάζονται λιγότερο από το κλίμα και τους μηχανικούς παράγοντες σε σχέση με τους ορθογώνιους συνδέσμους, έχουν λιγότερη μηχανική φθορά και συνδέονται αξιόπιστα με τα άκρα των καλωδίων, επομένως οι κυκλικοί σύνδεσμοι θα πρέπει να επιλέγονται όσο το δυνατόν περισσότερο.
(2) Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των επαφών σε έναν σύνδεσμο, τόσο χαμηλότερη είναι η αξιοπιστία του συστήματος. Επομένως, εάν ο χώρος και το βάρος το επιτρέπουν, προσπαθήστε να επιλέξετε έναν σύνδεσμο με μικρότερο αριθμό επαφών.
(3) Κατά την επιλογή ενός συνδετήρα, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι συνθήκες λειτουργίας του εξοπλισμού.
Αυτό συμβαίνει επειδή το συνολικό ρεύμα φορτίου και το μέγιστο ρεύμα λειτουργίας του συνδετήρα συχνά καθορίζονται με βάση τη θερμότητα που επιτρέπεται όταν λειτουργεί υπό τις υψηλότερες συνθήκες θερμοκρασίας του περιβάλλοντος. Προκειμένου να μειωθεί η θερμοκρασία λειτουργίας του συνδετήρα, θα πρέπει να ληφθούν πλήρως υπόψη οι συνθήκες απαγωγής θερμότητας του συνδετήρα. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν επαφές που βρίσκονται πιο μακριά από το κέντρο του συνδετήρα για τη σύνδεση της τροφοδοσίας, κάτι που ευνοεί περισσότερο την απαγωγή θερμότητας.
(4) Αδιάβροχο και αντιδιαβρωτικό.
Όταν ο σύνδεσμος λειτουργεί σε περιβάλλον με διαβρωτικά αέρια και υγρά, για την αποφυγή διάβρωσης, θα πρέπει να δοθεί προσοχή στη δυνατότητα οριζόντιας εγκατάστασής του από το πλάι κατά την εγκατάσταση. Όταν οι συνθήκες απαιτούν κάθετη εγκατάσταση, θα πρέπει να αποτρέπεται η ροή υγρού στον σύνδεσμο κατά μήκος των αγωγών. Γενικά, χρησιμοποιείτε αδιάβροχους συνδέσμους.
Βασικά σημεία στο σχεδιασμό επαφών συνδετήρων υψηλής τάσης
Η τεχνολογία σύνδεσης με επαφή εξετάζει κυρίως την περιοχή επαφής και τη δύναμη επαφής, συμπεριλαμβανομένης της σύνδεσης επαφής μεταξύ ακροδεκτών και καλωδίων, καθώς και της σύνδεσης επαφής μεταξύ ακροδεκτών.
Η αξιοπιστία των επαφών είναι ένας σημαντικός παράγοντας για τον προσδιορισμό της αξιοπιστίας του συστήματος και αποτελεί επίσης σημαντικό μέρος ολόκληρου του συγκροτήματος καλωδίωσης υψηλής τάσης.Λόγω του σκληρού περιβάλλοντος εργασίας ορισμένων ακροδεκτών, καλωδίων και συνδετήρων, η σύνδεση μεταξύ ακροδεκτών και καλωδίων, καθώς και η σύνδεση μεταξύ ακροδεκτών και ακροδεκτών, είναι επιρρεπής σε διάφορες βλάβες, όπως διάβρωση, γήρανση και χαλάρωση λόγω κραδασμών.
Δεδομένου ότι οι βλάβες στην καλωδίωση που προκαλούνται από ζημιά, χαλαρότητα, πτώση και βλάβη των επαφών ευθύνονται για περισσότερο από το 50% των βλαβών σε ολόκληρο το ηλεκτρικό σύστημα, θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στον σχεδιασμό αξιοπιστίας των επαφών κατά τον σχεδιασμό αξιοπιστίας του ηλεκτρικού συστήματος υψηλής τάσης του οχήματος.
1. Σύνδεση επαφής μεταξύ ακροδέκτη και καλωδίου
Η σύνδεση μεταξύ ακροδεκτών και καλωδίων αναφέρεται στη σύνδεση μεταξύ των δύο μέσω μιας διαδικασίας πτύχωσης ή μιας διαδικασίας υπερηχητικής συγκόλλησης. Προς το παρόν, η διαδικασία πτύχωσης και η διαδικασία υπερηχητικής συγκόλλησης χρησιμοποιούνται συνήθως σε καλωδιώσεις υψηλής τάσης, καθεμία με τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
(1) Διαδικασία πτύχωσης
Η αρχή της διαδικασίας πτύχωσης είναι η χρήση εξωτερικής δύναμης για την απλή φυσική συμπίεση του αγωγού στο πτυχωμένο τμήμα του ακροδέκτη. Το ύψος, το πλάτος, η κατάσταση διατομής και η δύναμη έλξης της πτύχωσης του ακροδέκτη είναι τα βασικά στοιχεία της ποιότητας πτύχωσης του ακροδέκτη, τα οποία καθορίζουν την ποιότητα της πτύχωσης.
Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι η μικροδομή οποιασδήποτε λεπτώς επεξεργασμένης στερεάς επιφάνειας είναι πάντα τραχιά και ανομοιόμορφη. Μετά την πτύχωση των ακροδεκτών και των καλωδίων, δεν έρχεται σε επαφή ολόκληρη η επιφάνεια επαφής, αλλά ορισμένα σημεία που είναι διάσπαρτα στην επιφάνεια επαφής. Η πραγματική επιφάνεια επαφής πρέπει να είναι μικρότερη από τη θεωρητική επιφάνεια επαφής, γεγονός που αποτελεί και τον λόγο για τον οποίο η αντίσταση επαφής της διαδικασίας πτύχωσης είναι υψηλή.
Η μηχανική πτύχωση επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τη διαδικασία πτύχωσης, όπως η πίεση, το ύψος πτύχωσης κ.λπ. Ο έλεγχος της παραγωγής πρέπει να πραγματοποιείται μέσω μέσων όπως η ανάλυση ύψους πτύχωσης και προφίλ/μεταλλογραφική ανάλυση. Επομένως, η συνοχή πτύχωσης της διαδικασίας πτύχωσης είναι μέτρια και η φθορά του εργαλείου είναι μεγάλη και η αξιοπιστία είναι μέτρια.
Η διαδικασία πτύχωσης με μηχανική πτύχωση είναι ώριμη και έχει ένα ευρύ φάσμα πρακτικών εφαρμογών. Είναι μια παραδοσιακή διαδικασία. Σχεδόν όλοι οι μεγάλοι προμηθευτές διαθέτουν προϊόντα καλωδίωσης που χρησιμοποιούν αυτήν τη διαδικασία.
Προφίλ επαφών ακροδεκτών και καλωδίων με διαδικασία πτύχωσης
(2) Διαδικασία υπερηχητικής συγκόλλησης
Η υπερηχητική συγκόλληση χρησιμοποιεί κύματα δόνησης υψηλής συχνότητας για να μεταδώσει στις επιφάνειες δύο αντικειμένων που πρόκειται να συγκολληθούν. Υπό πίεση, οι επιφάνειες των δύο αντικειμένων τρίβονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν σύντηξη μεταξύ των μοριακών στρωμάτων.
Η υπερηχητική συγκόλληση χρησιμοποιεί μια γεννήτρια υπερήχων για τη μετατροπή ρεύματος 50/60 Hz σε ηλεκτρική ενέργεια 15, 20, 30 ή 40 KHz. Η μετατρεπόμενη ηλεκτρική ενέργεια υψηλής συχνότητας μετατρέπεται ξανά σε μηχανική κίνηση της ίδιας συχνότητας μέσω του μετατροπέα και στη συνέχεια η μηχανική κίνηση μεταδίδεται στην κεφαλή συγκόλλησης μέσω ενός συνόλου συσκευών κόρνας που μπορούν να αλλάξουν το πλάτος. Η κεφαλή συγκόλλησης μεταδίδει την λαμβανόμενη ενέργεια δόνησης στην ένωση του προς συγκόλληση τεμαχίου. Σε αυτήν την περιοχή, η ενέργεια δόνησης μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια μέσω τριβής, λιώνοντας το μέταλλο.
Όσον αφορά την απόδοση, η διαδικασία υπερηχητικής συγκόλλησης έχει μικρή αντίσταση επαφής και χαμηλή υπερένταση θέρμανσης για μεγάλο χρονικό διάστημα. Όσον αφορά την ασφάλεια, είναι αξιόπιστη και δεν χαλαρώνει και δεν πέφτει εύκολα υπό μακροχρόνιες δονήσεις. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συγκόλληση μεταξύ διαφορετικών υλικών. Επηρεάζεται από την οξείδωση της επιφάνειας ή την επίστρωση. Η ποιότητα συγκόλλησης μπορεί να κριθεί παρακολουθώντας τις σχετικές κυματομορφές της διαδικασίας πτύχωσης.
Αν και το κόστος εξοπλισμού της διαδικασίας υπερηχητικής συγκόλλησης είναι σχετικά υψηλό και τα μεταλλικά μέρη που πρόκειται να συγκολληθούν δεν μπορούν να είναι πολύ παχιά (γενικά ≤5mm), η υπερηχητική συγκόλληση είναι μια μηχανική διαδικασία και δεν ρέει ρεύμα κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας συγκόλλησης, επομένως δεν υπάρχει. Τα ζητήματα της θερμικής αγωγιμότητας και της ειδικής αντίστασης είναι οι μελλοντικές τάσεις της συγκόλλησης καλωδίωσης υψηλής τάσης.
Ακροδέκτες και αγωγοί με υπερηχητική συγκόλληση και οι διατομές επαφής τους
Ανεξάρτητα από τη διαδικασία πτύχωσης ή τη διαδικασία υπερηχητικής συγκόλλησης, αφού ο ακροδέκτης συνδεθεί στο καλώδιο, η δύναμη έλξης του πρέπει να πληροί τις τυπικές απαιτήσεις. Αφού το καλώδιο συνδεθεί στον σύνδεσμο, η δύναμη έλξης δεν πρέπει να είναι μικρότερη από την ελάχιστη δύναμη έλξης.
Ώρα δημοσίευσης: 06-12-2023