Korkeajänniteliittimen yleiskatsaus
Korkeajänniteliittimet, jotka tunnetaan myös nimellä korkeajänniteliittimet, ovat eräänlainen autoliittimiä. Ne viittaavat yleensä liittimiin, joiden käyttöjännite on yli 60 V ja jotka vastaavat pääasiassa suurten virtojen siirtämisestä.
Korkeajänniteliittimiä käytetään pääasiassa sähköajoneuvojen korkeajännite- ja suurvirtapiireissä. Ne toimivat johtojen avulla akun energian siirtämiseksi eri sähköpiirien kautta ajoneuvojärjestelmän eri komponentteihin, kuten akkuihin, moottorinohjaimiin ja DCDC-muuntimiin. Korkeajännitekomponentit, kuten muuntimet ja laturit.
Tällä hetkellä suurjänniteliittimille on olemassa kolme pääasiallista standardijärjestelmää: LV-standardipistoke, USCAR-standardipistoke ja japanilainen standardipistoke. Näistä kolmesta liitännästä LV:llä on tällä hetkellä suurin levikki kotimaan markkinoilla ja kattavimmat prosessistandardit.
Korkeajänniteliittimen kokoonpanoprosessikaavio
Korkeajänniteliittimen perusrakenne
Korkeajänniteliittimet koostuvat pääasiassa neljästä perusrakenteesta: kontaktoreista, eristeistä, muovikuorista ja lisävarusteista.
(1) Koskettimet: sähköliitäntöjä täydentävät ydinosat, nimittäin uros- ja naarasliittimet, kieliliittimet jne.;
(2) Eriste: tukee koskettimia ja varmistaa koskettimien välisen eristyksen eli sisäisen muovikuoren;
(3) Muovikuori: Liittimen kuori varmistaa liittimen kohdistuksen ja suojaa koko liitintä eli ulompaa muovikuorta;
(4) Lisävarusteet: mukaan lukien rakenteelliset lisävarusteet ja asennustarvikkeet, nimittäin asemointitapit, ohjaustapit, liitosrenkaat, tiivistysrenkaat, pyörivät vivut, lukitusrakenteet jne.
Korkeajänniteliittimen räjäytyskuva
Korkeajänniteliittimien luokittelu
Korkeajänniteliittimet voidaan erottaa useilla tavoilla. Liittimen suojaustoiminto, liittimen nastojen lukumäärä jne. voivat kaikki määrittää liittimen luokittelun.
1.Onko suojausta vai ei
Korkeajänniteliittimet jaetaan suojaamattomiin ja suojattuihin liittimiin sen mukaan, onko niillä suojaustoimintoja.
Suojaamattomilla liittimillä on suhteellisen yksinkertainen rakenne, ei suojaustoimintoa ja ne ovat suhteellisen edullisia. Niitä käytetään paikoissa, jotka eivät vaadi suojausta, kuten metallikoteloilla suojatuissa sähkölaitteissa, kuten latauspiireissä, akkujen sisäosissa ja ohjausyksiköissä.
Esimerkkejä liittimistä, joissa ei ole suojakerrosta eikä korkeajännitteistä lukitusrakennetta
Suojatuilla liittimillä on monimutkaiset rakenteet, suojausvaatimukset ja suhteellisen korkeat kustannukset. Ne sopivat paikkoihin, joissa suojaustoiminto on tarpeen, kuten silloin, kun sähkölaitteiden ulkopinta on kytketty suurjännitejohtosarjoihin.
Esimerkki liittimestä suojavaipalla ja HVIL-rakenteella
2. Pistokkeiden lukumäärä
Korkeajänniteliittimet jaetaan liitäntäporttien lukumäärän (PIN) mukaan. Tällä hetkellä yleisimmin käytetyt liittimet ovat 1P-, 2P- ja 3P-liittimet.
1P-liittimellä on suhteellisen yksinkertainen rakenne ja edullinen hinta. Se täyttää suurjännitejärjestelmien suojaus- ja vedeneristysvaatimukset, mutta kokoonpanoprosessi on hieman monimutkainen ja uudelleentyöstettävyys on heikko. Sitä käytetään yleisesti akuissa ja moottoreissa.
2P- ja 3P-liittimillä on monimutkaiset rakenteet ja ne ovat suhteellisen kalliita. Ne täyttävät suurjännitejärjestelmien suojaus- ja vedeneristysvaatimukset ja ovat hyvin huollettavia. Niitä käytetään yleisesti tasavirtatulossa ja -lähdössä, kuten suurjänniteakkujen yksiköissä, ohjainliittimissä, laturin tasavirtalähtöliittimissä jne.
Esimerkki 1P/2P/3P korkeajänniteliittimestä
Korkeajänniteliittimien yleiset vaatimukset
Korkeajänniteliittimien on täytettävä SAE J1742 -standardin vaatimukset ja niillä on oltava seuraavat tekniset vaatimukset:
SAE J1742 -standardin määrittelemät tekniset vaatimukset
Korkeajänniteliittimien suunnitteluelementit
Korkeajännitejärjestelmien korkeajänniteliittimille asetetaan muun muassa seuraavat vaatimukset: korkea jännite- ja virtakestävyys; tarve saavuttaa korkeampi suojaustaso erilaisissa käyttöolosuhteissa (kuten korkea lämpötila, tärinä, törmäys, pöly- ja vedenkestävyys jne.); asennettavuus; hyvä sähkömagneettinen suojauskyky; kustannusten tulisi olla mahdollisimman alhaiset ja kestäviä.
Edellä mainittujen korkeajänniteliittimien ominaisuuksien ja vaatimusten mukaisesti korkeajänniteliittimien suunnittelun alussa on otettava huomioon seuraavat suunnitteluelementit ja suoritettava kohdennettu suunnittelu ja testaus.
Korkeajänniteliittimien suunnitteluelementtien, vastaavien suorituskyky- ja varmennustestien vertailuluettelo
Korkeajänniteliittimien vikaantumisanalyysi ja vastaavat mittaukset
Liittimen suunnittelun luotettavuuden parantamiseksi sen vikaantumistila tulisi ensin analysoida, jotta vastaavat ennakoivat suunnittelutyöt voidaan tehdä.
Liittimillä on yleensä kolme pääasiallista vikaantumistapaa: huono kontakti, huono eristys ja löysä kiinnitys.
(1) Huonon kosketuksen osalta voidaan arvioida indikaattoreita, kuten staattinen kosketusvastus, dynaaminen kosketusvastus, yksittäisen reiän erotusvoima, liitäntäpisteet ja komponenttien tärinänkestävyys;
(2) Huonon eristyksen osalta voidaan arvioida eristeen eristysvastus, eristeen ajan heikkenemisnopeus, eristeen, koskettimien ja muiden osien kokoindikaattorit;
(3) Kiinteän ja irrotetun tyypin luotettavuuden arvioimiseksi voidaan testata kokoonpanotoleranssia, kestävyysmomenttia, liitostapin pidätysvoimaa, liitostapin työntövoimaa, pidätysvoimaa ympäristörasitusolosuhteissa ja muita terminaalin ja liittimen indikaattoreita.
Liittimen tärkeimpien vikaantumismuotojen ja -tapojen analysoinnin jälkeen voidaan ryhtyä seuraaviin toimenpiteisiin liittimen suunnittelun luotettavuuden parantamiseksi:
(1) Valitse sopiva liitin.
Liittimien valinnassa ei tulisi ottaa huomioon ainoastaan kytkettyjen piirien tyyppiä ja lukumäärää, vaan myös laitteiden kokoonpanoa. Esimerkiksi pyöreisiin liittimiin vaikuttavat vähemmän ilmastolliset ja mekaaniset tekijät kuin suorakaiteen muotoisiin liittimiin, ne kuluvat vähemmän mekaanisesti ja ne on kytketty luotettavasti johtimien päihin, joten pyöreitä liittimiä tulisi valita mahdollisimman paljon.
(2) Mitä suurempi liittimen koskettimien määrä on, sitä heikompi on järjestelmän luotettavuus. Siksi, jos tila ja paino sallivat, yritä valita liitin, jossa on vähemmän koskettimia.
(3) Liitintä valittaessa on otettava huomioon laitteen käyttöolosuhteet.
Tämä johtuu siitä, että liittimen kokonaiskuormitusvirta ja suurin käyttövirta määräytyvät usein ympäröivän ympäristön korkeimmissa lämpötiloissa sallitun lämmön perusteella. Liittimen käyttölämpötilan alentamiseksi on otettava täysin huomioon liittimen lämmönhukkaolosuhteet. Esimerkiksi virtalähteen kytkemiseen voidaan käyttää kauempana liittimen keskeltä olevia koskettimia, mikä edistää lämmönhukkausta.
(4) Vedenpitävä ja korroosionestokykyinen.
Kun liitintä käytetään ympäristössä, jossa on syövyttäviä kaasuja ja nesteitä, korroosion estämiseksi on kiinnitettävä huomiota mahdollisuuteen asentaa se vaakasuoraan sivulta asennuksen aikana. Kun olosuhteet vaativat pystysuoraa asennusta, nesteen virtaus liittimeen johtoja pitkin on estettävä. Yleensä on käytettävä vedenpitäviä liittimiä.
Korkeajänniteliittimien koskettimien suunnittelun keskeiset kohdat
Kosketusliitäntätekniikassa tarkastellaan pääasiassa kosketuspinta-alaa ja kosketusvoimaa, mukaan lukien liittimien ja johtimien välinen kosketusliitäntä sekä liittimien välinen kosketusliitäntä.
Koskettimien luotettavuus on tärkeä tekijä järjestelmän luotettavuuden määrittämisessä ja se on myös tärkeä osa koko korkeajännitejohtosarjan kokoonpanoa.Joidenkin liittimien, johtojen ja liitinten ankaran työympäristön vuoksi liittimien ja johtojen väliset liitännät sekä liittimien ja liittimien väliset liitännät ovat alttiita erilaisille vaurioille, kuten korroosiolle, ikääntymiselle ja tärinän aiheuttamalle löystymiselle.
Koska yli 50 % koko sähköjärjestelmän vioista johtuu vaurioista, löysyydestä, irtoamisesta ja koskettimien pettämisestä, sähköjohtosarjan vioista, ajoneuvon korkeajännitejärjestelmän luotettavuussuunnittelussa on kiinnitettävä erityistä huomiota koskettimien luotettavuussuunnitteluun.
1. Liittimen ja johtimen välinen kosketusliitäntä
Liittimien ja johtimien välinen liitäntä viittaa niiden väliseen liitäntään puristusprosessin tai ultraäänihitsausprosessin avulla. Tällä hetkellä puristusprosessia ja ultraäänihitsausprosessia käytetään yleisesti korkeajännitejohtosarjoissa, ja molemmilla on omat etunsa ja haittansa.
(1) Puristusprosessi
Puristusprosessin periaate on puristaa johdin ulkoisella voimalla fyysisesti liittimen puristettuun osaan. Liittimen puristuksen korkeus, leveys, poikkileikkaus ja vetovoima ovat liittimen puristuslaadun ydintekijöitä, jotka määräävät puristuksen laadun.
On kuitenkin huomattava, että minkä tahansa hienoksi työstetyn kiinteän pinnan mikrorakenne on aina karkea ja epätasainen. Kun liittimet ja johtimet on puristettu, kyseessä ei ole koko kosketuspinnan kosketus, vaan joidenkin kosketuspinnalle hajallaan olevien pisteiden kosketus. Todellisen kosketuspinnan on oltava pienempi kuin teoreettinen kosketuspinta, mikä on myös syy siihen, miksi puristusprosessin kosketusvastus on korkea.
Puristusprosessi, kuten paine, puristuskorkeus jne., vaikuttaa merkittävästi mekaaniseen puristukseen. Tuotannonvalvonta on suoritettava esimerkiksi puristuskorkeuden ja profiilianalyysin/metallografisen analyysin avulla. Siksi puristusprosessin puristusjohdonmukaisuus on keskimääräinen ja työkalun kuluminen on vähäistä. Vaikutus on suuri ja luotettavuus on keskinkertainen.
Mekaaninen puristusprosessi on kypsä ja sillä on laaja valikoima käytännön sovelluksia. Se on perinteinen prosessi. Lähes kaikilla suurilla toimittajilla on johdinsarjatuotteita, jotka käyttävät tätä prosessia.
Liitin- ja johdinkontaktiprofiilit puristusprosessilla
(2) Ultraäänihitsausprosessi
Ultraäänihitsauksessa käytetään korkeataajuisia värähtelyaaltoja, jotka välittyvät kahden hitsattavan kappaleen pinnoille. Paineen alaisena kahden kappaleen pinnat hankautuvat toisiaan vasten muodostaen fuusion molekyylikerrosten välille.
Ultraäänihitsauksessa käytetään ultraäänigeneraattoria, joka muuntaa 50/60 Hz:n virran 15, 20, 30 tai 40 kHz:n sähköenergiaksi. Muunnettu korkeataajuinen sähköenergia muunnetaan jälleen samantaajuiseksi mekaaniseksi liikkeeksi muuntimen kautta, ja sitten mekaaninen liike välitetään hitsauspäähän torvilaitteiden avulla, jotka voivat muuttaa amplitudia. Hitsauspää siirtää vastaanotetun värähtelyenergian hitsattavan työkappaleen liitokseen. Tällä alueella värähtelyenergia muuttuu kitkan avulla lämpöenergiaksi, jolloin metalli sulaa.
Suorituskyvyn kannalta ultraäänihitsausprosessilla on pieni kosketusvastus ja alhainen ylivirtalämpeneminen pitkään; turvallisuuden kannalta se on luotettava eikä helposti löysty ja putoa pitkäaikaisen tärinän alla; sitä voidaan käyttää eri materiaalien hitsaukseen; pinnan hapettuminen tai pinnoitus vaikuttavat siihen; hitsauksen laatua voidaan arvioida seuraamalla puristusprosessin asiaankuuluvia aaltomuotoja.
Vaikka ultraäänihitsausprosessin laitekustannukset ovat suhteellisen korkeat ja hitsattavat metalliosat eivät saa olla liian paksuja (yleensä ≤5 mm), ultraäänihitsaus on mekaaninen prosessi eikä virtaa kulje koko hitsausprosessin aikana, joten lämmönjohtavuus ja resistiivisyys ovat korkeajännitteisten johdinsarjojen hitsauksen tulevaisuuden trendejä.
Ultraäänihitsatut liittimet ja johtimet sekä niiden koskettimien poikkipinnat
Puristusprosessista tai ultraäänihitsausprosessista riippumatta, liittimen ja johtimen välisen liitoksen vetovoiman on täytettävä standardin vaatimukset. Kun johdin on kytketty liittimeen, vetovoiman ei tulisi olla pienempi kuin vähimmäisvetovoima.
Julkaisun aika: 06.12.2023