Panoramica del connettore ad alta tensione
I connettori ad alta tensione, noti anche come connettori ad alta tensione, sono un tipo di connettore automobilistico. Generalmente si riferiscono a connettori con una tensione operativa superiore a 60 V e sono principalmente responsabili della trasmissione di grandi correnti.
I connettori ad alta tensione sono utilizzati principalmente nei circuiti ad alta tensione e ad alta corrente di veicoli elettrici. Lavorano con i fili per trasportare l'energia del pacco batteria attraverso diversi circuiti elettrici a vari componenti nel sistema del veicolo, come pacchetti di batterie, controller del motore e convertitori DCDC. Componenti ad alta tensione come convertitori e caricabatterie.
Al momento, esistono tre principali sistemi standard per connettori ad alta tensione, vale a dire plug-in standard LV, plug-in USCAR standard e plug-in standard giapponese. Tra questi tre plug-in, LV ha attualmente la più grande circolazione nel mercato interno e gli standard di processo più completi.
Diagramma di processo del gruppo connettore ad alta tensione
Struttura di base del connettore ad alta tensione
I connettori ad alta tensione sono composti principalmente da quattro strutture di base, vale a dire contattori, isolanti, gusci di plastica e accessori.
(1) Contatti: parti di base che completano i collegamenti elettrici, vale a dire terminali maschili e femminili, canne, ecc.;
(2) isolante: supporta i contatti e garantisce l'isolamento tra i contatti, ovvero il guscio di plastica interno;
(3) guscio di plastica: il guscio del connettore garantisce l'allineamento del connettore e protegge l'intero connettore, cioè il guscio di plastica esterno;
(4) Accessori: inclusi accessori strutturali e accessori di installazione, pin di posizionamento, perni guida, anelli di collegamento, anelli di tenuta, leve rotanti, strutture di bloccaggio, ecc.
Connettore ad alta tensione Exploded View
Classificazione di connettori ad alta tensione
I connettori ad alta tensione possono essere distinti in vari modi. Se il connettore ha una funzione di schermatura, il numero di pin del connettore, ecc. Possono essere utilizzati tutti per definire la classificazione del connettore.
1.Se c'è o meno schermatura
I connettori ad alta tensione sono divisi in connettori non schermati e connettori schermati in base al fatto che abbiano funzioni di schermatura.
I connettori non schermati hanno una struttura relativamente semplice, nessuna funzione di schermatura e un costo relativamente basso. Utilizzati in luoghi che non richiedono schermatura, come gli elettrodomestici coperti da custodie in metallo come circuiti di ricarica, interni del pacco batteria e interni di controllo.
Esempi di connettori senza strato di schermatura e nessun design di interblocco ad alta tensione
I connettori schermati hanno strutture complesse, requisiti di schermatura e costi relativamente elevati. È adatto a luoghi in cui è richiesta la funzione di schermatura, ad esempio dove l'esterno degli elettrodomestici è collegato a cablaggi ad alta tensione.
Connettore con scudo e esempio di design HVIL
2. Numero di spine
I connettori ad alta tensione sono divisi in base al numero di porte di connessione (PIN). Attualmente, quelli più comunemente usati sono il connettore 1P, il connettore 2P e il connettore 3P.
Il connettore 1P ha una struttura relativamente semplice e un basso costo. Soddisfa i requisiti di schermatura e impermeabilizzazione dei sistemi ad alta tensione, ma il processo di montaggio è leggermente complicato e l'operabilità di rielaborazione è scarsa. Generalmente utilizzato nei pacchetti di batterie e nei motori.
I connettori da 2p e 3p hanno strutture complesse e costi relativamente elevati. Soddisfa i requisiti di protezione e impermeabilizzazione dei sistemi ad alta tensione e ha una buona manutenibilità. Generalmente utilizzato per l'ingresso e l'uscita CC, ad esempio su pacchetti di batterie ad alta tensione, terminali controller, terminali di uscita CC del caricabatterie, ecc.
Esempio di connettore ad alta tensione 1p/2p/3p
Requisiti generali per connettori ad alta tensione
I connettori ad alta tensione devono rispettare i requisiti specificati da SAE J1742 e avere i seguenti requisiti tecnici:
Requisiti tecnici specificati da SAE J1742
Elementi di design di connettori ad alta tensione
I requisiti per i connettori ad alta tensione nei sistemi ad alta tensione includono ma non sono limitati a: prestazioni ad alta tensione e ad alta corrente; la necessità di essere in grado di raggiungere livelli più elevati di protezione in varie condizioni di lavoro (come alta temperatura, vibrazione, impatto di collisione, polvere e impermeabile, ecc.); Avere installabilità; avere buone prestazioni di schermatura elettromagnetica; Il costo dovrebbe essere il più basso possibile e resistente.
Secondo le caratteristiche e i requisiti di cui sopra che i connettori ad alta tensione dovrebbero avere, all'inizio della progettazione di connettori ad alta tensione, devono essere presi in considerazione i seguenti elementi di progettazione e la progettazione mirata e la verifica del test.
Elenco di confronto di elementi di progettazione, corrispondenti test di prestazioni e verifica dei connettori ad alta tensione
Analisi del guasto e misure corrispondenti di connettori ad alta tensione
Al fine di migliorare l'affidabilità della progettazione del connettore, la sua modalità di guasto dovrebbe prima essere analizzata in modo da poter eseguire lavori di progettazione preventiva corrispondenti.
I connettori di solito hanno tre modalità di guasto principali: scarso contatto, scarso isolamento e fissazione allentata.
(1) per scarso contatto, per giudicare gli indicatori come resistenza a contatto statico, resistenza a contatto dinamico, forza di separazione a singolo foro, punti di connessione e resistenza alle vibrazioni dei componenti;
(2) Per scarso isolamento, la resistenza all'isolamento dell'isolante, il tasso di degradazione del tempo dell'isolatore, gli indicatori di dimensioni dell'isolatore, i contatti e altre parti possono essere rilevati per giudicare;
(3) Per l'affidabilità del tipo fisso e distaccato, la tolleranza dell'assemblaggio, il momento di resistenza, la forza di ritenzione dei pin, la forza di inserimento dei pin, la forza di ritenzione in condizioni di stress ambientale e altri indicatori del terminale e del connettore possono essere testati per giudicare.
Dopo aver analizzato le principali modalità di guasto e le forme di guasto del connettore, è possibile adottare le seguenti misure per migliorare l'affidabilità della progettazione del connettore:
(1) Selezionare il connettore appropriato.
La selezione dei connettori non dovrebbe solo considerare il tipo e il numero di circuiti collegati, ma facilitare anche la composizione dell'apparecchiatura. Ad esempio, i connettori circolari sono meno influenzati dai fattori climatici e meccanici rispetto ai connettori rettangolari, hanno meno usura meccanica e sono collegati in modo affidabile alle estremità del filo, quindi i connettori circolari dovrebbero essere selezionati il più possibile.
(2) Maggiore è il numero di contatti in un connettore, minore è l'affidabilità del sistema. Pertanto, se lo spazio e il peso consentono, prova a scegliere un connettore con un numero inferiore di contatti.
(3) Quando si seleziona un connettore, è necessario prendere in considerazione le condizioni di lavoro dell'apparecchiatura.
Questo perché la corrente di carico totale e la corrente operativa massima del connettore sono spesso determinati in base al calore consentito quando si opera nelle condizioni di temperatura più elevata dell'ambiente circostante. Al fine di ridurre la temperatura di lavoro del connettore, le condizioni di dissipazione del calore del connettore devono essere completamente prese in considerazione. Ad esempio, i contatti più lontani dal centro del connettore possono essere utilizzati per collegare l'alimentazione, il che è più favorevole alla dissipazione del calore.
(4) impermeabile e anticorrosione.
Quando il connettore lavora in un ambiente con gas corrosivi e liquidi, al fine di prevenire la corrosione, si dovrebbe prestare attenzione alla possibilità di installarlo in orizzontale dal lato durante l'installazione. Quando le condizioni richiedono l'installazione verticale, il liquido dovrebbe essere impedito di fluire nel connettore lungo i cavi. Generalmente utilizzare connettori impermeabili.
Punti chiave nella progettazione di contatti del connettore ad alta tensione
La tecnologia della connessione di contatto esamina principalmente l'area di contatto e la forza di contatto, inclusa la connessione di contatto tra terminali e fili e la connessione di contatto tra i terminali.
L'affidabilità dei contatti è un fattore importante per determinare l'affidabilità del sistema ed è anche una parte importante dell'intero gruppo di cablaggio ad alta tensione. A causa del duro ambiente di lavoro di alcuni terminali, fili e connettori, la connessione tra terminali e fili e la connessione tra terminali e terminali sono soggetti a vari guasti, come corrosione, invecchiamento e allentamento a causa delle vibrazioni.
Poiché i guasti di cablaggio elettrico causati da danni, allentamento, caduta e fallimento dei contatti rappresentano oltre il 50% dei guasti nell'intero sistema elettrico, è necessario prestare piena attenzione alla progettazione dell'affidabilità dei contatti nella progettazione dell'affidabilità del sistema elettrico ad alta tensione del veicolo.
1. Contatto di contatto tra terminale e filo
La connessione tra terminali e fili si riferisce alla connessione tra i due attraverso un processo di crimpaggio o un processo di saldatura ad ultrasuoni. Allo stato attuale, il processo di crimpatura e il processo di saldatura ad ultrasuoni sono comunemente utilizzati nei cablaggi ad alta tensione, ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi.
(1) Processo di crimpaggio
Il principio del processo di crimpazione è quello di utilizzare la forza esterna per spremere semplicemente il filo del conduttore nella parte piegata del terminale. L'altezza, la larghezza, lo stato trasversale e la forza di trazione della crimpatura terminale sono i contenuti fondamentali della qualità della crimpatura terminale, che determinano la qualità della crimpatura.
Tuttavia, va notato che la microstruttura di qualsiasi superficie solida finemente elaborata è sempre ruvida e irregolare. Dopo che i terminali e i fili sono stati piegati, non è il contatto dell'intera superficie di contatto, ma il contatto di alcuni punti sparsi sulla superficie di contatto. , la superficie di contatto effettiva deve essere inferiore alla superficie di contatto teorica, che è anche il motivo per cui la resistenza di contatto del processo di crimpatura è elevata.
La crimpatura meccanica è notevolmente influenzata dal processo di crimpatura, come pressione, altezza di crimpatura, ecc. Il controllo della produzione deve essere eseguito attraverso mezzi come l'altezza di crimpatura e l'analisi del profilo/analisi metallografica. Pertanto, la coerenza di crimpatura del processo di crimpatura è media e l'usura dello strumento è l'impatto è grande e l'affidabilità è media.
Il processo di crimpatura della crimpatura meccanica è maturo e ha una vasta gamma di applicazioni pratiche. È un processo tradizionale. Quasi tutti i grandi fornitori hanno prodotti di cablaggio che utilizzano questo processo.
Profili di contatto del terminale e del filo utilizzando il processo di crimpatura
（2) processo di saldatura ad ultrasuoni
La saldatura ad ultrasuoni utilizza onde di vibrazione ad alta frequenza per trasmettere alle superfici di due oggetti da saldare. Sotto la pressione, le superfici dei due oggetti si strofinano l'una contro l'altra per formare la fusione tra gli strati molecolari.
La saldatura ad ultrasuoni utilizza un generatore ad ultrasuoni per convertire la corrente di 50/60 Hz in energia elettrica da 15, 20, 30 o 40 kHz. L'energia elettrica ad alta frequenza convertita viene nuovamente convertita in movimento meccanico della stessa frequenza attraverso il trasduttore, quindi il movimento meccanico viene trasmesso alla testa di saldatura attraverso una serie di dispositivi a corno che possono cambiare l'ampiezza. La testa di saldatura trasmette l'energia di vibrazione ricevuta all'articolazione del pezzo da saldare. In quest'area, l'energia di vibrazione viene convertita in energia termica attraverso l'attrito, sciogliendo il metallo.
In termini di prestazioni, il processo di saldatura ad ultrasuoni ha una piccola resistenza di contatto e un basso riscaldamento sovracorrente per lungo tempo; In termini di sicurezza, è affidabile e non facile da allentare e cadere sotto vibrazioni a lungo termine; Può essere utilizzato per la saldatura tra materiali diversi; È influenzato dall'ossidazione superficiale o dal rivestimento in seguito; La qualità della saldatura può essere giudicata monitorando le forme d'onda pertinenti del processo di crimpatura.
Sebbene il costo dell'attrezzatura del processo di saldatura ad ultrasuoni sia relativamente elevato e le parti metalliche da saldare non possono essere troppo spesse (generalmente ≤5 mm), la saldatura ad ultrasuoni è un processo meccanico e nessuna corrente fluisce durante l'intero processo di saldatura, quindi non vi sono problemi di conduzione del calore e la resistenza sono le tendenze future della saldatura a filo di filo ad alta tensione.
Terminali e conduttori con saldatura ad ultrasuoni e le loro sezioni di contatto
Indipendentemente dal processo di crimpazione o dal processo di saldatura ad ultrasuoni, dopo che il terminale è collegato al filo, la sua forza di ritirata deve soddisfare i requisiti standard. Dopo che il filo è collegato al connettore, la forza di estrazione non dovrebbe essere inferiore alla forza di ritirata minima.
Tempo post: DEC-06-2023