Overzicht van hoogspanningsconnectoren
Hoogspanningsconnectoren, ook wel hoogspanningsconnectoren genoemd, zijn een type connector voor auto's. Ze hebben over het algemeen een bedrijfsspanning boven 60 V en zijn voornamelijk verantwoordelijk voor het overbrengen van grote stromen.
Hoogspanningsconnectoren worden voornamelijk gebruikt in hoogspannings- en hoogstroomcircuits van elektrische voertuigen. Ze werken met draden om de energie van het accupakket via verschillende elektrische circuits naar diverse componenten in het voertuigsysteem te transporteren, zoals accupakketten, motorcontrollers en DC/DC-converters. Hoogspanningscomponenten zoals omvormers en laders.
Momenteel zijn er drie belangrijke standaardsystemen voor hoogspanningsconnectoren: de LV-standaardplug-in, de USCAR-standaardplug-in en de Japanse standaardplug-in. Van deze drie plug-ins heeft LV momenteel de grootste verspreiding op de binnenlandse markt en de meest complete procesnormen.
Schema van het assemblageproces van een hoogspanningsconnector
Basisstructuur van hoogspanningsconnector
Hoogspanningsconnectoren bestaan hoofdzakelijk uit vier basisstructuren: contactoren, isolatoren, kunststof omhulsels en accessoires.
(1) Contacten: kerndelen die elektrische verbindingen compleet maken, namelijk mannelijke en vrouwelijke aansluitingen, rieten, enz.;
(2) Isolator: ondersteunt de contacten en zorgt voor de isolatie tussen de contacten, dat wil zeggen de binnenste kunststof schaal;
(3) Kunststof omhulsel: Het omhulsel van de connector zorgt voor de uitlijning van de connector en beschermt de gehele connector, dat wil zeggen het buitenste kunststof omhulsel;
(4) Accessoires: met inbegrip van constructieve accessoires en installatieaccessoires, namelijk positioneringspennen, geleidepennen, verbindingsringen, afdichtingsringen, draaihendels, vergrendelingsconstructies, enz.
Explosietekening van hoogspanningsconnector
Classificatie van hoogspanningsconnectoren
Hoogspanningsconnectoren kunnen op verschillende manieren worden onderscheiden. De classificatie van de connector kan worden bepaald aan de hand van de afschermende functie van de connector, het aantal connectorpinnen, enzovoort.
1.Of er wel of geen afscherming is
Hoogspanningsconnectoren worden onderverdeeld in onafgeschermde connectoren en afgeschermde connectoren, afhankelijk van de vraag of ze een afschermende functie hebben.
Onafgeschermde connectoren hebben een relatief eenvoudige structuur, geen afschermende functie en zijn relatief goedkoop. Ze worden gebruikt op plaatsen waar geen afscherming nodig is, zoals elektrische apparaten die bedekt zijn met metalen behuizingen, zoals laadcircuits, de binnenkant van accu's en bedieningselementen.
Voorbeelden van connectoren zonder afschermingslaag en zonder hoogspanningsvergrendelingsontwerp
Afgeschermde connectoren hebben complexe structuren, afschermingsvereisten en relatief hoge kosten. Ze zijn geschikt voor plaatsen waar afscherming vereist is, zoals waar de buitenkant van elektrische apparaten is aangesloten op hoogspanningskabelbomen.
Connector met afscherming en HVIL-ontwerp Voorbeeld
2. Aantal stekkers
Hoogspanningsconnectoren worden ingedeeld naar het aantal aansluitpoorten (PIN). De meest gebruikte connectoren zijn momenteel de 1P-connector, de 2P-connector en de 3P-connector.
De 1P-connector heeft een relatief eenvoudige structuur en lage kosten. Hij voldoet aan de afschermings- en waterdichtheidseisen van hoogspanningssystemen, maar het montageproces is enigszins gecompliceerd en de nabewerking is slecht. Hij wordt over het algemeen gebruikt in accupakketten en motoren.
2P- en 3P-connectoren hebben complexe structuren en relatief hoge kosten. Ze voldoen aan de afschermings- en waterdichtheidseisen van hoogspanningssystemen en zijn goed te onderhouden. Ze worden over het algemeen gebruikt voor DC-invoer en -uitvoer, zoals bij hoogspanningsaccu's, controlleraansluitingen, DC-uitgangsaansluitingen van laders, enz.
Voorbeeld van een 1P/2P/3P hoogspanningsconnector
Algemene vereisten voor hoogspanningsconnectoren
Hoogspanningsconnectoren moeten voldoen aan de eisen van SAE J1742 en de volgende technische vereisten hebben:
Technische vereisten gespecificeerd door SAE J1742
Ontwerpelementen van hoogspanningsconnectoren
De vereisten voor hoogspanningsconnectoren in hoogspanningssystemen omvatten onder meer: hoge spanning- en stroomprestaties; de noodzaak om hogere beschermingsniveaus te kunnen bereiken onder verschillende werkomstandigheden (zoals hoge temperaturen, trillingen, botsingen, stof- en waterdicht, enz.); installeerbaarheid; goede elektromagnetische afschermingsprestaties; de kosten moeten zo laag mogelijk en duurzaam zijn.
Op basis van de bovenstaande kenmerken en eisen waaraan hoogspanningsconnectoren moeten voldoen, moet bij de start van het ontwerp van hoogspanningsconnectoren rekening worden gehouden met de volgende ontwerpelementen en moet er een gericht ontwerp en een testverificatie worden uitgevoerd.
Vergelijkingslijst van ontwerpelementen, bijbehorende prestatie- en verificatietests van hoogspanningsconnectoren
Foutanalyse en bijbehorende maatregelen van hoogspanningsconnectoren
Om de betrouwbaarheid van het ontwerp van connectoren te verbeteren, moet eerst de faalmodus ervan worden geanalyseerd, zodat passende preventieve ontwerpmaatregelen kunnen worden genomen.
Connectoren vertonen doorgaans drie belangrijke faalwijzen: slecht contact, slechte isolatie en losse bevestiging.
(1) Bij een slecht contact kunnen indicatoren zoals statische contactweerstand, dynamische contactweerstand, scheidingskracht van één gat, verbindingspunten en trillingsbestendigheid van componenten worden gebruikt om te beoordelen:
(2) Bij slechte isolatie kunnen de isolatieweerstand van de isolator, de degradatiesnelheid van de isolator, de maatindicatoren van de isolator, contacten en andere onderdelen worden gedetecteerd om te beoordelen;
(3) Om de betrouwbaarheid van het vaste en losse type te beoordelen, kunnen de montagetolerantie, het uithoudingsvermogen, de retentiekracht van de verbindingspen, de invoegkracht van de verbindingspen, de retentiekracht onder omgevingsstresscondities en andere indicatoren van de aansluiting en de connector worden getest.
Nadat de belangrijkste faalwijzen en faalvormen van de connector zijn geanalyseerd, kunnen de volgende maatregelen worden genomen om de betrouwbaarheid van het connectorontwerp te verbeteren:
(1) Selecteer de juiste connector.
Bij de keuze van connectoren moet niet alleen rekening worden gehouden met het type en aantal aangesloten circuits, maar ook met de samenstelling van de apparatuur. Zo worden ronde connectoren minder beïnvloed door klimaat- en mechanische factoren dan rechthoekige connectoren, hebben ze minder mechanische slijtage en zijn ze betrouwbaar verbonden met de draaduiteinden. Daarom is het belangrijk om zoveel mogelijk voor ronde connectoren te kiezen.
(2) Hoe meer contacten een connector heeft, hoe lager de betrouwbaarheid van het systeem. Probeer daarom, indien de ruimte en het gewicht het toelaten, een connector met een kleiner aantal contacten te kiezen.
(3) Bij de keuze van een connector moet rekening worden gehouden met de werkomstandigheden van de apparatuur.
Dit komt doordat de totale belastingsstroom en de maximale bedrijfsstroom van de connector vaak worden bepaald op basis van de warmte die wordt afgegeven bij gebruik onder de hoogste omgevingstemperaturen. Om de bedrijfstemperatuur van de connector te verlagen, moeten de warmteafvoeromstandigheden van de connector volledig in overweging worden genomen. Zo kunnen contacten verder van het midden van de connector worden gebruikt om de voeding aan te sluiten, wat de warmteafvoer bevordert.
(4) Waterdicht en corrosiebestendig.
Wanneer de connector wordt gebruikt in een omgeving met corrosieve gassen en vloeistoffen, dient men, om corrosie te voorkomen, rekening te houden met de mogelijkheid om de connector horizontaal vanaf de zijkant te installeren. Wanneer verticale installatie vereist is, dient men te voorkomen dat er vloeistof langs de draden in de connector stroomt. Gebruik over het algemeen waterdichte connectoren.
Belangrijkste punten bij het ontwerp van hoogspanningsconnectorcontacten
Bij contactverbindingstechniek wordt vooral gekeken naar het contactoppervlak en de contactkracht, inclusief de contactverbinding tussen aansluitingen en draden, en de contactverbinding tussen aansluitingen.
De betrouwbaarheid van de contacten is een belangrijke factor bij het bepalen van de betrouwbaarheid van het systeem en is ook een belangrijk onderdeel van de gehele hoogspanningsbedradingskabelboomassemblageVanwege de zware werkomgeving waarin sommige aansluitingen, draden en connectoren worden gebruikt, zijn de verbindingen tussen aansluitingen en draden en de verbindingen tussen aansluitingen en aansluitingen gevoelig voor diverse storingen, zoals corrosie, veroudering en losraken door trillingen.
Omdat storingen in de elektrische bedrading door beschadiging, loszitten, losraken en kapotte contacten meer dan 50% van de storingen in het gehele elektrische systeem uitmaken, moet bij het ontwerp van de betrouwbaarheid van het hoogspanningssysteem van het voertuig de nodige aandacht worden besteed aan het ontwerp van de betrouwbare contacten.
1. Contactverbinding tussen aansluiting en draad
De verbinding tussen klemmen en draden verwijst naar de verbinding tussen de twee via een krimpproces of een ultrasoon lasproces. Tegenwoordig worden het krimpproces en het ultrasoon lasproces veel gebruikt in hoogspanningskabelbomen, elk met zijn eigen voor- en nadelen.
(1) Krimpproces
Het principe van het krimpproces is het gebruik van externe kracht om de geleidende draad fysiek in het geknepen deel van de klem te drukken. De hoogte, breedte, doorsnede en trekkracht van het krimpen van de klem vormen de kern van de kwaliteit van het krimpen, die de kwaliteit van het krimpen bepalen.
Er moet echter rekening mee worden gehouden dat de microstructuur van elk fijn bewerkt vast oppervlak altijd ruw en oneffen is. Nadat de aansluitingen en draden zijn geknepen, is het niet het volledige contactoppervlak dat contact maakt, maar het contact van enkele punten verspreid over het contactoppervlak. Het werkelijke contactoppervlak moet kleiner zijn dan het theoretische contactoppervlak, wat ook de reden is waarom de contactweerstand van het krimpproces hoog is.
Mechanisch krimpen wordt sterk beïnvloed door het krimpproces, zoals druk, krimphoogte, enz. Productiecontrole moet worden uitgevoerd met behulp van middelen zoals krimphoogte en profielanalyse/metallografische analyse. Daarom is de krimpconsistentie van het krimpproces gemiddeld en is de gereedschapsslijtage groot. De impact is groot en de betrouwbaarheid is gemiddeld.
Het krimpproces van mechanisch krimpen is volwassen en kent een breed scala aan praktische toepassingen. Het is een traditioneel proces. Bijna alle grote leveranciers hebben kabelboomproducten die dit proces gebruiken.
Klem- en draadcontactprofielen met behulp van een krimpproces
(2) Ultrasoon lasproces
Ultrasoon lassen maakt gebruik van hoogfrequente trillingsgolven die worden overgebracht op de oppervlakken van twee te lassen objecten. Onder druk wrijven de oppervlakken van de twee objecten tegen elkaar, waardoor de moleculaire lagen samensmelten.
Bij ultrasoon lassen wordt een ultrasoongenerator gebruikt om 50/60 Hz-stroom om te zetten in 15, 20, 30 of 40 kHz elektrische energie. De omgezette hoogfrequente elektrische energie wordt via de transducer weer omgezet in een mechanische beweging met dezelfde frequentie. Vervolgens wordt de mechanische beweging via een reeks hoorns, die de amplitude kunnen wijzigen, overgebracht op de laskop. De laskop brengt de ontvangen trillingsenergie over op de lasnaad van het te lassen werkstuk. In dit gebied wordt de trillingsenergie door wrijving omgezet in warmte-energie, waardoor het metaal smelt.
Qua prestaties heeft het ultrasone lasproces een lage contactweerstand en een lage overstroomverhitting gedurende lange tijd; qua veiligheid is het betrouwbaar en raakt het niet gemakkelijk los en valt het niet af door langdurige trillingen; het kan worden gebruikt voor het lassen tussen verschillende materialen; het wordt beïnvloed door oxidatie of coating van het oppervlak Ten slotte kan de laskwaliteit worden beoordeeld door de relevante golfvormen van het krimpproces te bewaken.
Hoewel de apparatuurkosten voor het ultrasoon lassen relatief hoog zijn en de te lassen metalen onderdelen niet te dik mogen zijn (meestal ≤5 mm), is ultrasoon lassen een mechanisch proces en loopt er tijdens het gehele lasproces geen stroom, dus is er geen De kwesties van warmtegeleiding en soortelijke weerstand zijn de toekomstige trends bij het lassen van hoogspanningskabelbomen.
Aansluitklemmen en geleiders met ultrasoon lassen en hun contactdoorsneden
Ongeacht het krimpproces of ultrasoon lassen, moet de trekkracht van de aansluiting, nadat deze op de draad is aangesloten, voldoen aan de normeisen. Nadat de draad op de connector is aangesloten, mag de trekkracht niet lager zijn dan de minimale trekkracht.
Plaatsingstijd: 06-12-2023