Yüksek Gerilim Konnektörü Genel Bakış
Yüksek voltajlı konnektörler, yüksek voltajlı konnektörler olarak da bilinir, bir tür otomotiv konnektörüdür. Genellikle 60V'un üzerinde bir çalışma voltajına sahip konnektörleri ifade eder ve esas olarak büyük akımları iletmekten sorumludur.
Yüksek voltajlı konnektörler çoğunlukla elektrikli araçların yüksek voltajlı ve yüksek akımlı devrelerinde kullanılır. Pil takımının enerjisini farklı elektrik devreleri aracılığıyla araç sistemindeki çeşitli bileşenlere, örneğin pil takımları, motor kontrolörleri ve DCDC dönüştürücülere iletmek için tellerle çalışırlar. dönüştürücüler ve şarj cihazları gibi yüksek voltajlı bileşenler.
Şu anda, yüksek voltajlı konnektörler için üç ana standart sistem bulunmaktadır: LV standart fiş, USCAR standart fiş ve Japon standart fiş. Bu üç fiş arasında, LV şu anda iç pazarda en büyük dolaşıma ve en eksiksiz proses standartlarına sahiptir.
Yüksek gerilim konnektör montaj süreci diyagramı
Yüksek gerilim konnektörünün temel yapısı
Yüksek gerilim konnektörleri esas olarak kontaktörler, yalıtkanlar, plastik kılıflar ve aksesuarlar olmak üzere dört temel yapıdan oluşur.
(1) Kontaklar: Elektrik bağlantılarını tamamlayan çekirdek parçalar, yani erkek ve dişi terminaller, kamışlar, vb.;
(2) Yalıtkan: kontakları destekler ve kontaklar arasındaki yalıtımı sağlar, yani iç plastik kabuk;
(3) Plastik kabuk: Konektörün kabuğu, konektörün hizalanmasını sağlar ve tüm konektörü, yani dış plastik kabuğu korur;
(4) Aksesuarlar: Konumlandırma pimleri, kılavuz pimleri, bağlantı halkaları, sızdırmazlık halkaları, döner kollar, kilitleme yapıları vb. gibi yapısal aksesuarlar ve montaj aksesuarları dahildir.
Yüksek gerilim konnektörü patlatılmış görünüm
Yüksek gerilim konnektörlerinin sınıflandırılması
Yüksek voltajlı konnektörler çeşitli şekillerde ayırt edilebilir. Konnektörün bir koruma işlevi olup olmadığı, konnektör pimlerinin sayısı vb. konnektör sınıflandırmasını tanımlamak için kullanılabilir.
1.Kalkanlama olup olmadığı
Yüksek gerilim konnektörleri, ekranlama fonksiyonuna sahip olup olmamalarına göre ekranlamasız konnektörler ve ekranlı konnektörler olmak üzere ikiye ayrılır.
Ekranlanmamış konnektörler nispeten basit bir yapıya, ekranlama işlevine ve nispeten düşük maliyete sahiptir. Şarj devreleri, pil takımı iç kısımları ve kontrol iç kısımları gibi metal kasalarla kaplı elektrikli cihazlar gibi ekranlama gerektirmeyen yerlerde kullanılır.
Koruma katmanı ve yüksek voltaj kilitleme tasarımı olmayan konnektör örnekleri
Ekranlı konnektörler karmaşık yapılara, ekranlama gereksinimlerine ve nispeten yüksek maliyetlere sahiptir. Elektrikli cihazların dış kısmının yüksek voltajlı kablo demetlerine bağlandığı yerler gibi ekranlama işlevinin gerekli olduğu yerler için uygundur.
Kalkanlı ve HVIL tasarımlı konnektör Örneği
2. Fiş sayısı
Yüksek gerilim konnektörleri bağlantı portlarının (PIN) sayısına göre ayrılır. Günümüzde en yaygın kullanılanlar 1P konnektör, 2P konnektör ve 3P konnektördür.
1P konnektör nispeten basit bir yapıya ve düşük maliyete sahiptir. Yüksek voltajlı sistemlerin koruma ve su geçirmezlik gereksinimlerini karşılar, ancak montaj süreci biraz karmaşıktır ve yeniden işlenebilirliği zayıftır. Genellikle pil paketlerinde ve motorlarda kullanılır.
2P ve 3P konnektörler karmaşık yapılara ve nispeten yüksek maliyetlere sahiptir. Yüksek voltajlı sistemlerin koruma ve su geçirmezlik gereksinimlerini karşılar ve iyi bir bakıma sahiptir. Genellikle yüksek voltajlı pil takımları, kontrol terminalleri, şarj cihazı DC çıkış terminalleri vb. gibi DC giriş ve çıkış için kullanılır.
1P/2P/3P yüksek gerilim konnektörü örneği
Yüksek gerilim konnektörleri için genel gereksinimler
Yüksek gerilim konnektörleri SAE J1742 tarafından belirtilen şartlara uygun olmalı ve aşağıdaki teknik şartlara sahip olmalıdır:
SAE J1742 tarafından belirtilen teknik gereksinimler
Yüksek gerilim konnektörlerinin tasarım öğeleri
Yüksek gerilim sistemlerinde yüksek gerilim konnektörlerine ilişkin gereklilikler şunları içerir ancak bunlarla sınırlı değildir: yüksek gerilim ve yüksek akım performansı; çeşitli çalışma koşulları altında (yüksek sıcaklık, titreşim, çarpışma etkisi, toz ve su geçirmezlik vb.) daha yüksek koruma seviyelerine ulaşabilme ihtiyacı; monte edilebilirlik; iyi elektromanyetik koruma performansı; maliyeti mümkün olduğunca düşük ve dayanıklı olmalıdır.
Yukarıda belirtilen özellikler ve yüksek gerilim konnektörlerinin sahip olması gereken gereklilikler dikkate alınarak, yüksek gerilim konnektörlerinin tasarımına başlandığında aşağıdaki tasarım unsurlarının dikkate alınması ve hedeflenen tasarım ve test doğrulamasının yapılması gerekmektedir.
Yüksek gerilim konnektörlerinin tasarım öğelerinin, ilgili performanslarının ve doğrulama testlerinin karşılaştırma listesi
Yüksek gerilim konnektörlerinin arıza analizi ve ilgili önlemler
Konnektör tasarımının güvenilirliğini artırmak için öncelikle arıza modunun analiz edilmesi ve buna uygun önleyici tasarım çalışmalarının yapılması gerekmektedir.
Konnektörlerde genellikle üç ana arıza modu vardır: zayıf temas, zayıf yalıtım ve gevşek sabitleme.
(1) Zayıf temas için, statik temas direnci, dinamik temas direnci, tek delik ayırma kuvveti, bağlantı noktaları ve bileşenlerin titreşim direnci gibi göstergeler değerlendirme yapmak için kullanılabilir;
(2) Zayıf yalıtım için, izolatörün yalıtım direnci, izolatörün zaman bozulma oranı, izolatörün boyut göstergeleri, kontaklar ve diğer parçalar yargılanmak üzere tespit edilebilir;
(3) Sabit ve ayrık tipin güvenilirliği için, montaj toleransı, dayanıklılık momenti, bağlantı pimi tutma kuvveti, bağlantı pimi takma kuvveti, çevresel stres koşulları altında tutma kuvveti ve terminalin ve konektörün diğer göstergeleri yargılanmak üzere test edilebilir.
Konnektörün ana arıza modları ve arıza biçimleri analiz edildikten sonra, konnektör tasarımının güvenilirliğini artırmak için aşağıdaki önlemler alınabilir:
(1) Uygun konektörü seçin.
Konnektörlerin seçimi sadece bağlı devrelerin türü ve sayısını değil, aynı zamanda ekipmanın bileşimini de dikkate almalıdır. Örneğin, dairesel konnektörler dikdörtgen konnektörlere göre iklim ve mekanik faktörlerden daha az etkilenir, daha az mekanik aşınmaya sahiptir ve tel uçlarına güvenilir bir şekilde bağlanır, bu nedenle dairesel konnektörler mümkün olduğunca seçilmelidir.
(2) Bir konnektördeki kontak sayısı ne kadar fazlaysa, sistemin güvenilirliği o kadar düşük olur. Bu nedenle, alan ve ağırlık izin veriyorsa, daha az kontak sayısına sahip bir konnektör seçmeyi deneyin.
(3) Bir konnektör seçilirken, ekipmanın çalışma koşulları dikkate alınmalıdır.
Bunun nedeni, konektörün toplam yük akımı ve maksimum çalışma akımının genellikle çevredeki ortamın en yüksek sıcaklık koşullarında çalışırken izin verilen ısıya göre belirlenmesidir. Konnektörün çalışma sıcaklığını azaltmak için, konektörün ısı dağılımı koşulları tam olarak dikkate alınmalıdır. Örneğin, konektörün merkezinden daha uzaktaki kontaklar, ısı dağılımına daha elverişli olan güç kaynağını bağlamak için kullanılabilir.
(4) Su geçirmez ve korozyona karşı dayanıklıdır.
Konnektör aşındırıcı gazlar ve sıvıların bulunduğu bir ortamda çalışıyorsa, korozyonu önlemek için, montaj sırasında yandan yatay olarak monte etme olasılığına dikkat edilmelidir. Koşullar dikey montaj gerektirdiğinde, sıvının iletkenler boyunca konnektöre akması önlenmelidir. Genellikle su geçirmez konnektörler kullanın.
Yüksek gerilim konnektör kontaklarının tasarımında önemli noktalar
Temas bağlantı teknolojisi esas olarak terminaller ve teller arasındaki temas bağlantısı ve terminaller arasındaki temas bağlantısı da dahil olmak üzere temas alanını ve temas kuvvetini inceler.
Kontakların güvenilirliği, sistem güvenilirliğini belirlemede önemli bir faktördür ve aynı zamanda tüm yüksek gerilim kablolama tertibatının önemli bir parçasıdırBazı terminallerin, kabloların ve konnektörlerin zorlu çalışma ortamı nedeniyle terminaller ile kablolar arasındaki bağlantı ve terminaller ile terminaller arasındaki bağlantı, korozyon, yaşlanma ve titreşim nedeniyle gevşeme gibi çeşitli arızalara maruz kalmaktadır.
Elektrik tesisatındaki arızaların %50'sinden fazlasının hasar, gevşeklik, düşme ve kontakların kopması sonucu oluşan elektrik kablo tesisatı arızalarından kaynaklandığı göz önüne alındığında, aracın yüksek gerilim elektrik sisteminin güvenilirlik tasarımında kontakların güvenilirlik tasarımına da azami dikkat gösterilmelidir.
1. Terminal ve kablo arasındaki temas bağlantısı
Terminaller ve teller arasındaki bağlantı, ikisi arasındaki bağlantıyı bir sıkıştırma işlemi veya bir ultrasonik kaynak işlemi aracılığıyla ifade eder. Günümüzde, sıkıştırma işlemi ve ultrasonik kaynak işlemi, her biri kendi avantajları ve dezavantajları olan yüksek voltajlı kablo demetlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
(1) Kıvırma işlemi
Sıkma işleminin prensibi, iletken teli terminalin kıvrılmış kısmına fiziksel olarak sıkıştırmak için dış kuvvet kullanmaktır. Terminal sıkma işleminin yüksekliği, genişliği, kesit durumu ve çekme kuvveti, terminal sıkma kalitesini belirleyen terminal sıkma kalitesinin temel içerikleridir.
Ancak, ince işlenmiş herhangi bir katı yüzeyin mikro yapısının her zaman pürüzlü ve düzensiz olduğu unutulmamalıdır. Terminaller ve teller kıvrıldıktan sonra, tüm temas yüzeyinin teması değil, temas yüzeyinde dağılmış bazı noktaların teması söz konusudur. , gerçek temas yüzeyi teorik temas yüzeyinden daha küçük olmalıdır, bu aynı zamanda sıkma işleminin temas direncinin yüksek olmasının nedenidir.
Mekanik sıkma, basınç, sıkma yüksekliği vb. gibi sıkma işleminden büyük ölçüde etkilenir. Üretim kontrolü, sıkma yüksekliği ve profil analizi/metalografik analiz gibi araçlarla gerçekleştirilmelidir. Bu nedenle, sıkma işleminin sıkma tutarlılığı ortalamadır ve takım aşınması Etki büyüktür ve güvenilirlik ortalamadır.
Mekanik kıvırma kıvırma işlemi olgunlaşmıştır ve geniş bir pratik uygulama yelpazesine sahiptir. Geleneksel bir işlemdir. Neredeyse tüm büyük tedarikçilerin bu işlemi kullanan kablo demeti ürünleri vardır.
Krimpleme işlemi kullanılarak terminal ve tel temas profilleri
(2) Ultrasonik kaynak işlemi
Ultrasonik kaynak, kaynak yapılacak iki nesnenin yüzeylerine iletmek için yüksek frekanslı titreşim dalgaları kullanır. Basınç altında, iki nesnenin yüzeyleri moleküler katmanlar arasında füzyon oluşturmak için birbirine sürtünür.
Ultrasonik kaynak, 50/60 Hz akımı 15, 20, 30 veya 40 KHz elektrik enerjisine dönüştürmek için bir ultrasonik jeneratör kullanır. Dönüştürülen yüksek frekanslı elektrik enerjisi, dönüştürücü aracılığıyla tekrar aynı frekanstaki mekanik harekete dönüştürülür ve ardından mekanik hareket, genliği değiştirebilen bir dizi boynuz cihazı aracılığıyla kaynak kafasına iletilir. Kaynak kafası, alınan titreşim enerjisini kaynak yapılacak iş parçasının birleşim noktasına iletir. Bu alanda, titreşim enerjisi sürtünme yoluyla ısı enerjisine dönüştürülür ve metal eritilir.
Performans açısından, ultrasonik kaynak işlemi uzun süre küçük temas direncine ve düşük aşırı akım ısıtmasına sahiptir; güvenlik açısından güvenilirdir ve uzun süreli titreşim altında gevşemesi ve düşmesi kolay değildir; farklı malzemeler arasında kaynak yapmak için kullanılabilir; yüzey oksidasyonundan veya kaplamadan etkilenir. Sonraki; kaynak kalitesi, sıkıştırma işleminin ilgili dalga formları izlenerek değerlendirilebilir.
Ultrasonik kaynak işleminin ekipman maliyeti nispeten yüksek olmasına ve kaynak yapılacak metal parçaların çok kalın olmamasına (genellikle ≤5mm) rağmen, ultrasonik kaynak mekanik bir işlemdir ve tüm kaynak işlemi boyunca akım geçmez, bu nedenle herhangi bir sorun yoktur. Isı iletimi ve özdirenç sorunları, yüksek gerilimli kablo demeti kaynağının gelecekteki eğilimleridir.
Ultrasonik kaynaklı terminaller ve iletkenler ve bunların temas kesitleri
Sıkma işlemi veya ultrasonik kaynak işlemi fark etmeksizin, terminal kabloya bağlandıktan sonra çekme kuvveti standart gereklilikleri karşılamalıdır. Kablo konnektöre bağlandıktan sonra çekme kuvveti minimum çekme kuvvetinden az olmamalıdır.
Gönderi zamanı: 06-12-2023