Panoramica dei connettori ad alta tensione
I connettori ad alta tensione, noti anche come connettori ad alta tensione, sono un tipo di connettore automobilistico.Si riferiscono generalmente a connettori con una tensione operativa superiore a 60 V e sono principalmente responsabili della trasmissione di grandi correnti.
I connettori ad alta tensione vengono utilizzati principalmente nei circuiti ad alta tensione e alta corrente dei veicoli elettrici.Funzionano con fili per trasportare l'energia del pacco batteria attraverso diversi circuiti elettrici a vari componenti del sistema del veicolo, come pacchi batteria, controller del motore e convertitori DCDC.componenti ad alta tensione come convertitori e caricabatterie.
Al momento, esistono tre principali sistemi standard per i connettori ad alta tensione, ovvero il plug-in standard LV, il plug-in standard USCAR e il plug-in standard giapponese.Tra questi tre plug-in, LV ha attualmente la maggiore diffusione sul mercato nazionale e gli standard di processo più completi.
Diagramma del processo di assemblaggio del 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, ovvero contattori, isolanti, gusci di plastica e accessori.
(1) Contatti: parti centrali che completano le connessioni elettriche, ovvero terminali maschio e femmina, reed, ecc.;
(2) Isolante: sostiene i contatti e garantisce l'isolamento tra i contatti, ovvero il guscio interno in plastica;
(3) Guscio in plastica: Il guscio del connettore garantisce l'allineamento del connettore e protegge l'intero connettore, ovvero il guscio esterno in plastica;
(4) Accessori: compresi accessori strutturali e accessori di installazione, ovvero perni di posizionamento, perni di guida, anelli di collegamento, anelli di tenuta, leve rotanti, strutture di bloccaggio, ecc.
Vista esplosa del connettore alta tensione
Classificazione dei connettori ad alta tensione
I connettori ad alta tensione possono essere distinti in diversi modi.Per definire la classificazione del connettore è possibile utilizzare se il connettore ha una funzione di schermatura, il numero di pin del connettore, ecc.
1.Se c'è o meno una schermatura
I connettori ad alta tensione si dividono in connettori non schermati e connettori schermati a seconda che abbiano funzioni di schermatura.
I connettori non schermati hanno una struttura relativamente semplice, nessuna funzione di schermatura e un costo relativamente basso.Utilizzato in luoghi che non richiedono schermatura, come apparecchi elettrici coperti da custodie metalliche come circuiti di ricarica, interni di pacchi batteria e interni di controllo.
Esempi di connettori senza strato di schermatura e senza design di interblocco ad alta tensione
I connettori schermati hanno strutture complesse, requisiti di schermatura e costi relativamente elevati.È adatto per luoghi in cui è richiesta una funzione di schermatura, ad esempio dove l'esterno degli apparecchi elettrici è collegato a cablaggi ad alta tensione.
Connettore con schermatura e design HVIL Esempio
2. Numero di spine
I connettori ad alta tensione sono suddivisi 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 costo contenuto.Soddisfa i requisiti di schermatura e impermeabilizzazione dei sistemi ad alta tensione, ma il processo di assemblaggio è leggermente complicato e l'operabilità di rilavorazione è scarsa.Generalmente utilizzato in pacchi batteria e motori.
I connettori 2P e 3P hanno strutture complesse e costi relativamente elevati.Soddisfa i requisiti di schermatura e impermeabilizzazione dei sistemi ad alta tensione e ha una buona manutenibilità.Generalmente utilizzato per ingresso e uscita CC, ad esempio su pacchi batteria ad alta tensione, terminali del 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 essere conformi ai requisiti specificati da SAE J1742 e avere i seguenti requisiti tecnici:
Requisiti tecnici specificati da SAE J1742
Elementi di progettazione dei 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 corrente elevata;la necessità di poter raggiungere livelli di protezione più elevati in varie condizioni di lavoro (come alta temperatura, vibrazioni, impatto di collisione, resistenza alla polvere e all'acqua, ecc.);Avere installabilità;avere buone prestazioni di schermatura elettromagnetica;il costo dovrebbe essere il più basso possibile e duraturo.
In base alle caratteristiche e ai requisiti di cui sopra che dovrebbero avere i connettori ad alta tensione, all'inizio della progettazione dei connettori ad alta tensione, è necessario prendere in considerazione i seguenti elementi di progettazione ed eseguire una progettazione mirata e una verifica dei test.
Elenco comparativo degli elementi di progettazione, prestazioni corrispondenti e test di verifica dei connettori ad alta tensione
Analisi dei guasti e misure corrispondenti dei connettori ad alta tensione
Al fine di migliorare l'affidabilità della progettazione del connettore, è necessario prima analizzarne la modalità di guasto in modo da poter eseguire il corrispondente lavoro di progettazione preventiva.
I connettori solitamente presentano tre principali modalità di guasto: scarso contatto, scarso isolamento e fissaggio allentato.
(1) Per un contatto scarso, per giudicare è possibile utilizzare indicatori quali resistenza di contatto statica, resistenza di contatto dinamica, forza di separazione del foro singolo, punti di connessione e resistenza alle vibrazioni dei componenti;
(2) Per un isolamento scarso, è possibile rilevare la resistenza di isolamento dell'isolante, il tasso di degrado temporale dell'isolante, gli indicatori delle dimensioni dell'isolante, dei contatti e di altre parti per giudicare;
(3) Per valutare l'affidabilità del tipo fisso e staccato, è possibile testare la tolleranza di assemblaggio, il momento di resistenza, la forza di ritenzione del perno di collegamento, la forza di inserimento del perno di collegamento, la forza di ritenzione in condizioni di stress ambientale e altri indicatori del terminale e del connettore.
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 scelta dei connettori non dovrebbe considerare solo il tipo e il numero di circuiti collegati, ma anche facilitare la composizione dell'apparecchiatura.Ad esempio, i connettori circolari sono meno influenzati dal clima e dai fattori meccanici rispetto ai connettori rettangolari, hanno una minore usura meccanica e sono collegati in modo affidabile alle estremità del cavo, quindi i connettori circolari dovrebbero essere selezionati quanto 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 lo consentono, prova a scegliere un connettore con un numero di contatti inferiore.
(3) Quando si seleziona un connettore, è necessario considerare le condizioni di lavoro dell'apparecchiatura.
Questo perché la corrente di carico totale e la corrente operativa massima del connettore sono spesso determinate in base al calore consentito durante il funzionamento nelle condizioni di temperatura più elevata dell'ambiente circostante.Per ridurre la temperatura di esercizio del connettore, è necessario considerare attentamente le condizioni di dissipazione del calore del connettore.Ad esempio, è possibile utilizzare contatti più lontani dal centro del connettore per collegare l'alimentazione, il che favorisce maggiormente la dissipazione del calore.
(4) Impermeabile e anticorrosivo.
Quando il connettore funziona in un ambiente con gas e liquidi corrosivi, per prevenire la corrosione, è opportuno prestare attenzione alla possibilità di installarlo orizzontalmente lateralmente durante l'installazione.Quando le condizioni richiedono l'installazione verticale, è necessario evitare che il liquido penetri nel connettore lungo i cavi.Utilizzare generalmente connettori impermeabili.
Punti chiave nella progettazione dei contatti dei connettori ad alta tensione
La tecnologia di connessione dei contatti 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 terminali.
L'affidabilità dei contatti è un fattore importante nel determinare l'affidabilità del sistema ed è anche una parte importante dell'intero assemblaggio del cablaggio ad alta tensione.A causa del difficile ambiente di lavoro di alcuni terminali, fili e connettori, la connessione tra terminali e fili e la connessione tra terminali e terminali sono soggette a vari guasti, come corrosione, invecchiamento e allentamento dovuto alle vibrazioni.
Poiché i guasti del cablaggio elettrico causati da danni, allentamento, caduta e guasto dei contatti rappresentano oltre il 50% dei guasti nell'intero sistema elettrico, è necessario prestare la massima attenzione alla progettazione dell'affidabilità dei contatti nella progettazione dell'affidabilità del l'impianto elettrico ad alta tensione del veicolo.
1. Collegamento del contatto tra terminale e filo
Il collegamento tra terminali e fili si riferisce al collegamento tra i due tramite un processo di crimpatura o un processo di saldatura ad ultrasuoni.Attualmente, il processo di crimpatura e il processo di saldatura a ultrasuoni sono comunemente utilizzati nei cablaggi ad alta tensione, ciascuno con i propri vantaggi e svantaggi.
(1) Processo di crimpatura
Il principio del processo di crimpatura consiste nell'utilizzare la forza esterna per schiacciare semplicemente fisicamente il filo conduttore nella parte crimpata del terminale.L'altezza, la larghezza, lo stato della sezione trasversale e la forza di trazione della crimpatura del terminale sono i contenuti principali della qualità della crimpatura del terminale, che determinano la qualità della crimpatura.
Tuttavia, va notato che la microstruttura di qualsiasi superficie solida finemente lavorata è sempre ruvida e irregolare.Dopo che i terminali e i fili sono stati crimpati, non si tratta del contatto dell'intera superficie di contatto, ma del contatto di alcuni punti sparsi sulla superficie di contatto., la superficie di contatto effettiva deve essere inferiore alla superficie di contatto teorica, motivo per cui la resistenza di contatto del processo di crimpatura è elevata.
La crimpatura meccanica è fortemente influenzata dal processo di crimpatura, come la pressione, l'altezza di crimpatura, ecc. Il controllo della produzione deve essere effettuato attraverso mezzi quali l'altezza di crimpatura e l'analisi del profilo/analisi metallografica.Pertanto, la consistenza del processo di crimpatura è media e l'usura dell'utensile è elevata. L'impatto è elevato e l'affidabilità è media.
Il processo di crimpatura meccanica è maturo e ha un'ampia gamma di applicazioni pratiche.È un processo tradizionale.Quasi tutti i grandi fornitori dispongono di prodotti di cablaggio che utilizzano questo processo.
Profili di contatto di terminali e fili mediante processo di crimpatura
（2) Processo di saldatura ad ultrasuoni
La saldatura ad ultrasuoni utilizza onde di vibrazione ad alta frequenza per trasmetterle alle superfici di due oggetti da saldare.Sotto pressione, le superfici dei due oggetti sfregano l'una contro l'altra per formare la fusione tra gli strati molecolari.
La saldatura ad ultrasuoni utilizza un generatore di ultrasuoni per convertire la corrente a 50/60 Hz in energia elettrica a 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 tromba che possono modificare l'ampiezza.La testa di saldatura trasmette l'energia di vibrazione ricevuta alla giunzione del pezzo da saldare.In questa zona, l'energia vibrazionale viene convertita in energia termica attraverso l'attrito, fondendo il metallo.
In termini di prestazioni, il processo di saldatura ad ultrasuoni ha una piccola resistenza di contatto e un basso riscaldamento da sovracorrente per lungo tempo;in termini di sicurezza, è affidabile e non facile da allentare e cadere in caso di vibrazioni a lungo termine;può essere utilizzato per la saldatura tra materiali diversi;è interessato da ossidazioni superficiali o da rivestimenti successivi;la qualità della saldatura può essere giudicata monitorando le forme d'onda rilevanti del processo di crimpatura.
Sebbene il costo dell'attrezzatura del processo di saldatura a ultrasuoni sia relativamente elevato e le parti metalliche da saldare non possano essere troppo spesse (generalmente ≤ 5 mm), la saldatura a ultrasuoni è un processo meccanico e non scorre corrente durante l'intero processo di saldatura, quindi non c'è I problemi di conduzione del calore e resistività sono le tendenze future della saldatura di cablaggi ad alta tensione.
Terminali e conduttori con saldatura ad ultrasuoni e loro sezioni di contatto
Indipendentemente dal processo di crimpatura o dal processo di saldatura a ultrasuoni, dopo aver collegato il terminale al filo, la sua forza di trazione deve soddisfare i requisiti standard.Dopo aver collegato il filo al connettore, la forza di trazione non deve essere inferiore alla forza di trazione minima.
Orario di pubblicazione: 06-dic-2023