Visión xeral do conector de alta tensión
Os conectores de alta tensión, tamén coñecidos como conectores de alta tensión, son un tipo de conector para automóbiles. Xeralmente refírense a conectores cunha tensión de funcionamento superior a 60 V e son os principais responsables da transmisión de grandes correntes.
Os conectores de alta tensión úsanse principalmente en circuítos de alta tensión e alta corrente de vehículos eléctricos. Funcionan con cables para transportar a enerxía da batería a través de diferentes circuítos eléctricos a varios compoñentes do sistema do vehículo, como baterías, controladores de motor e convertidores CC/CC. Compoñentes de alta tensión como convertidores e cargadores.
Na actualidade, existen tres sistemas estándar principais para conectores de alta tensión, concretamente o conector estándar de baixa tensión, o conector estándar USCAR e o conector estándar xaponés. Entre estes tres conectores, o de baixa tensión ten actualmente o de maior circulación no mercado nacional e os estándares de proceso máis completos.
Diagrama do proceso de montaxe de conectores de alta tensión
Estrutura básica dun conector de alta tensión
Os conectores de alta tensión están compostos principalmente por catro estruturas básicas, concretamente contactores, illantes, carcasas de plástico e accesorios.
(1) Contactos: pezas principais que completan as conexións eléctricas, concretamente terminais macho e femia, láminas, etc.;
(2) Illante: sostén os contactos e garante o illamento entre os contactos, é dicir, a carcasa interior de plástico;
(3) Carcasa de plástico: a carcasa do conector garante a aliñación do conector e protexe todo o conector, é dicir, a carcasa exterior de plástico;
(4) Accesorios: incluíndo accesorios estruturais e accesorios de instalación, concretamente pasadores de posicionamento, pasadores de guía, aneis de conexión, aneis de selado, palancas rotatorias, estruturas de bloqueo, etc.
Vista detallada do conector de alta tensión
Clasificación dos conectores de alta tensión
Os conectores de alta tensión pódense distinguir de varias maneiras. Para definir a clasificación do conector, pódense usar o tipo de función de blindaxe do conector, o número de pines, etc.
1.Existe ou non blindaxe
Os conectores de alta tensión divídense en conectores non blindados e conectores blindados segundo teñan funcións de blindaxe.
Os conectores non blindados teñen unha estrutura relativamente simple, non teñen función de blindaxe e un custo relativamente baixo. Úsanse en lugares que non requiren blindaxe, como aparellos eléctricos cubertos por carcasas metálicas, como circuítos de carga, interiores de baterías e interiores de control.
Exemplos de conectores sen capa de blindaxe e sen deseño de interbloqueo de alta tensión
Os conectores blindados teñen estruturas complexas, requisitos de blindaxe e custos relativamente altos. Son axeitados para lugares onde se require a función de blindaxe, como cando a parte exterior dos aparellos eléctricos está conectada a arneses de cableado de alta tensión.
Conector con blindaxe e exemplo de deseño HVIL
2. Número de enchufes
Os conectores de alta tensión divídense segundo o número de portos de conexión (PIN). Actualmente, os máis empregados son o conector unipolar, o conector bipolar e o conector tripolar.
O conector 1P ten unha estrutura relativamente simple e un custo baixo. Cumpre os requisitos de blindaxe e impermeabilización dos sistemas de alta tensión, pero o proceso de montaxe é lixeiramente complicado e a operabilidade da súa retraballo é deficiente. Xeralmente úsase en baterías e motores.
Os conectores 2P e 3P teñen estruturas complexas e custos relativamente altos. Cumpren os requisitos de blindaxe e impermeabilización dos sistemas de alta tensión e teñen unha boa capacidade de mantemento. Xeralmente úsanse para entradas e saídas de CC, como en paquetes de baterías de alta tensión, terminais de controlador, terminais de saída de CC de cargadores, etc.
Exemplo de conector de alta tensión 1P/2P/3P
Requisitos xerais para conectores de alta tensión
Os conectores de alta tensión deben cumprir os requisitos especificados pola norma SAE J1742 e ter os seguintes requisitos técnicos:
Requisitos técnicos especificados por SAE J1742
Elementos de deseño de conectores de alta tensión
Os requisitos para os conectores de alta tensión en sistemas de alta tensión inclúen, entre outros: rendemento de alta tensión e alta corrente; a necesidade de poder alcanzar niveis máis altos de protección en diversas condicións de traballo (como altas temperaturas, vibracións, impactos de colisión, protección contra o po e a auga, etc.); ter facilidade de instalación; ter un bo rendemento de blindaxe electromagnética; o custo debe ser o máis baixo posible e duradeiro.
De acordo coas características e requisitos anteriores que deben ter os conectores de alta tensión, ao comezo do deseño dos conectores de alta tensión, débense ter en conta os seguintes elementos de deseño e levarse a cabo un deseño e unha verificación de probas específicos.
Lista comparativa de elementos de deseño, rendemento correspondente e probas de verificación de conectores de alta tensión
Análise de fallos e medidas correspondentes de conectores de alta tensión
Para mellorar a fiabilidade do deseño do conector, primeiro débese analizar o seu modo de fallo para poder realizar o traballo de deseño preventivo correspondente.
Os conectores adoitan ter tres modos de fallo principais: contacto deficiente, illamento deficiente e fixación solta.
(1) Para un contacto deficiente, pódense usar indicadores como a resistencia de contacto estática, a resistencia de contacto dinámica, a forza de separación dun só orificio, os puntos de conexión e a resistencia ás vibracións dos compoñentes para xulgar;
(2) Para un illamento deficiente, pódense detectar a resistencia de illamento do illante, a taxa de degradación temporal do illante, os indicadores de tamaño do illante, os contactos e outras pezas para xulgar;
(3) Para a fiabilidade do tipo fixo e separado, pódense probar a tolerancia de montaxe, o momento de resistencia, a forza de retención do pin de conexión, a forza de inserción do pin de conexión, a forza de retención en condicións de tensión ambiental e outros indicadores do terminal e do conector para xulgar.
Despois de analizar os principais modos e formas de fallo do conector, pódense tomar as seguintes medidas para mellorar a fiabilidade do deseño do conector:
(1) Seleccione o conector axeitado.
A selección de conectores non só debe ter en conta o tipo e o número de circuítos conectados, senón que tamén debe facilitar a composición do equipo. Por exemplo, os conectores circulares vense menos afectados polos factores climáticos e mecánicos que os conectores rectangulares, teñen menos desgaste mecánico e están conectados de forma fiable aos extremos dos cables, polo que se deben seleccionar conectores circulares na medida do posible.
(2) Canto maior sexa o número de contactos nun conector, menor será a fiabilidade do sistema. Polo tanto, se o espazo e o peso o permiten, intente escoller un conector cun número menor de contactos.
(3) Ao elixir un conector, débense ter en conta as condicións de traballo do equipo.
Isto débese a que a corrente de carga total e a corrente máxima de funcionamento do conector adoitan determinarse en función da calor permitida cando funciona nas condicións de temperatura máis altas do ambiente circundante. Para reducir a temperatura de funcionamento do conector, débense ter en conta as condicións de disipación da calor do conector. Por exemplo, pódense usar contactos máis afastados do centro do conector para conectar a fonte de alimentación, o que favorece máis a disipación da calor.
(4) Impermeable e anticorrosivo.
Cando o conector funcione nun ambiente con gases e líquidos corrosivos, para evitar a corrosión, débese ter en conta a posibilidade de instalalo horizontalmente desde o lateral durante a instalación. Cando as condicións requiran unha instalación vertical, débese evitar que o líquido flúa cara ao interior do conector ao longo dos cables. Xeralmente, utilízanse conectores impermeables.
Puntos clave no deseño de contactos de conectores de alta tensión
A tecnoloxía de conexión por contacto examina principalmente a área de contacto e a forza de contacto, incluíndo a conexión de contacto entre terminais e fíos e a conexión de contacto entre terminais.
A fiabilidade dos contactos é un factor importante para determinar a fiabilidade do sistema e tamén é unha parte importante de todo o conxunto do cableado de alta tensión.Debido ao duro ambiente de traballo dalgúns terminais, cables e conectores, a conexión entre terminais e cables e a conexión entre terminais e terminais é propensa a diversas fallas, como corrosión, envellecemento e afrouxamento debido á vibración.
Dado que as avarías do cableado eléctrico causadas por danos, soltura, caída e fallo dos contactos representan máis do 50 % das avarías en todo o sistema eléctrico, débese prestar plena atención ao deseño de fiabilidade dos contactos no deseño de fiabilidade do sistema eléctrico de alta tensión do vehículo.
1. Conexión de contacto entre o terminal e o cable
A conexión entre terminais e cables refírese á conexión entre ambos mediante un proceso de engaste ou un proceso de soldadura por ultrasóns. Na actualidade, o proceso de engaste e o proceso de soldadura por ultrasóns úsanse habitualmente en arneses de cables de alta tensión, cada un coas súas propias vantaxes e desvantaxes.
(1) Proceso de engaste
O principio do proceso de engaste é usar forza externa para simplemente apertar fisicamente o fío condutor na parte engastada do terminal. A altura, a anchura, o estado da sección transversal e a forza de tracción do engaste do terminal son os compoñentes principais da calidade do engaste do terminal, que determinan a calidade do engaste.
Non obstante, cómpre sinalar que a microestrutura de calquera superficie sólida finamente procesada sempre é rugosa e irregular. Despois de engastar os terminais e os cables, non se produce contacto en toda a superficie de contacto, senón en algúns puntos dispersos na superficie de contacto. A superficie de contacto real debe ser menor que a superficie de contacto teórica, o que tamén explica a alta resistencia de contacto do proceso de engaste.
O engaste mecánico vese moi afectado polo proceso de engaste, como a presión, a altura de engaste, etc. O control da produción debe levarse a cabo mediante medios como a altura de engaste e a análise de perfís/análise metalográfica. Polo tanto, a consistencia do engaste do proceso de engaste é media e o desgaste da ferramenta é O impacto é grande e a fiabilidade é media.
O proceso de engaste mecánico xa é maduro e ten unha ampla gama de aplicacións prácticas. É un proceso tradicional. Case todos os grandes provedores teñen produtos de arneses de cables que empregan este proceso.
Perfis de contacto de terminais e cables mediante proceso de engaste
(2) Proceso de soldadura ultrasónica
A soldadura ultrasónica usa ondas de vibración de alta frecuencia para transmitilas ás superficies de dous obxectos que se van soldar. Baixo presión, as superficies dos dous obxectos frótanse entre si para formar fusión entre as capas moleculares.
A soldadura por ultrasóns emprega un xerador de ultrasóns para converter a corrente de 50/60 Hz en enerxía eléctrica de 15, 20, 30 ou 40 kHz. A enerxía eléctrica de alta frecuencia convertida convértese de novo en movemento mecánico da mesma frecuencia a través do transdutor e, a continuación, o movemento mecánico transmítese ao cabezal de soldadura a través dun conxunto de dispositivos de corno que poden cambiar a amplitude. O cabezal de soldadura transmite a enerxía de vibración recibida á unión da peza que se vai soldar. Nesta zona, a enerxía de vibración convértese en enerxía térmica mediante a fricción, fundindo o metal.
En termos de rendemento, o proceso de soldadura por ultrasóns ten unha pequena resistencia de contacto e un baixo quecemento por sobrecorrente durante moito tempo; en termos de seguridade, é fiable e non se afrouxa nin se desprende facilmente baixo vibracións a longo prazo; pódese usar para soldar entre diferentes materiais; vese afectado pola oxidación superficial ou o revestimento. A continuación, a calidade da soldadura pódese avaliar monitorizando as formas de onda relevantes do proceso de engarzado.
Aínda que o custo do equipo para o proceso de soldadura por ultrasóns é relativamente alto e as pezas metálicas a soldar non poden ser demasiado grosas (xeralmente ≤5 mm), a soldadura por ultrasóns é un proceso mecánico e non hai fluxo de corrente durante todo o proceso de soldadura, polo que non hai... Os problemas de condución térmica e resistividade son as tendencias futuras da soldadura de arneses de cables de alta tensión.
Terminais e condutores con soldadura ultrasónica e as súas seccións transversais de contacto
Independentemente do proceso de engaste ou de soldadura por ultrasóns, despois de conectar o terminal ao cable, a súa forza de arranque debe cumprir os requisitos estándar. Despois de conectar o cable ao conector, a forza de arranque non debe ser inferior á forza de arranque mínima.
Data de publicación: 06-12-2023