ภาพรวมตัวเชื่อมต่อไฟฟ้าแรงสูง
ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงหรือที่เรียกว่าขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงเป็นขั้วต่อรถยนต์ชนิดหนึ่งโดยทั่วไปหมายถึงตัวเชื่อมต่อที่มีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงกว่า 60V และมีหน้าที่หลักในการส่งกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่
ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงส่วนใหญ่จะใช้ในวงจรไฟฟ้าแรงสูงและกระแสสูงของยานพาหนะไฟฟ้าโดยทำงานร่วมกับสายไฟเพื่อขนส่งพลังงานของชุดแบตเตอรี่ผ่านวงจรไฟฟ้าต่างๆ ไปยังส่วนประกอบต่างๆ ในระบบของยานพาหนะ เช่น ชุดแบตเตอรี่ ตัวควบคุมมอเตอร์ และตัวแปลง DCDCส่วนประกอบไฟฟ้าแรงสูง เช่น ตัวแปลงและเครื่องชาร์จ
ปัจจุบันมีระบบมาตรฐานหลักสามระบบสำหรับขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง ได้แก่ ปลั๊กอินมาตรฐาน LV, ปลั๊กอินมาตรฐาน USCAR และปลั๊กอินมาตรฐานญี่ปุ่นในบรรดาปลั๊กอินทั้งสามนี้ ปัจจุบัน LV มีการหมุนเวียนที่ใหญ่ที่สุดในตลาดภายในประเทศและมีมาตรฐานกระบวนการที่สมบูรณ์ที่สุด
แผนภาพกระบวนการประกอบขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง
โครงสร้างพื้นฐานของขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง
ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงส่วนใหญ่ประกอบด้วยโครงสร้างพื้นฐานสี่ส่วน ได้แก่ คอนแทคเตอร์ ฉนวน เปลือกพลาสติก และอุปกรณ์เสริม
(1) หน้าสัมผัส: ชิ้นส่วนหลักที่ทำการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า เช่น ขั้วต่อตัวผู้และตัวเมีย กก ฯลฯ
(2) ฉนวน: รองรับหน้าสัมผัสและรับประกันความเป็นฉนวนระหว่างหน้าสัมผัสนั่นคือเปลือกพลาสติกด้านใน
(3) เปลือกพลาสติก: เปลือกของตัวเชื่อมต่อช่วยให้มั่นใจว่าตัวเชื่อมต่ออยู่ในแนวเดียวกันและปกป้องตัวเชื่อมต่อทั้งหมดนั่นคือเปลือกพลาสติกด้านนอก
(4) อุปกรณ์เสริม: รวมถึงอุปกรณ์โครงสร้างและอุปกรณ์ติดตั้ง ได้แก่ หมุดกำหนดตำแหน่ง หมุดนำ วงแหวนเชื่อมต่อ วงแหวนซีล คันโยกหมุน โครงสร้างล็อค ฯลฯ
ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงระเบิดมุมมอง
การจำแนกประเภทของขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง
ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงสามารถแยกแยะได้หลายวิธีไม่ว่าคอนเนคเตอร์จะมีฟังก์ชันป้องกันหรือไม่ก็ตาม จำนวนพินของคอนเนคเตอร์ ฯลฯ ทั้งหมดสามารถใช้เพื่อกำหนดประเภทของคอนเนคเตอร์ได้
1.มีกำบังหรือไม่ก็ตาม.
ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงแบ่งออกเป็นขั้วต่อที่ไม่มีฉนวนหุ้มและขั้วต่อที่มีฉนวนหุ้มตามว่ามีฟังก์ชันป้องกันหรือไม่
ขั้วต่อที่ไม่มีฉนวนหุ้มมีโครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่าย ไม่มีฟังก์ชันป้องกัน และมีต้นทุนค่อนข้างต่ำใช้ในสถานที่ที่ไม่ต้องการการป้องกัน เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้าที่หุ้มด้วยกล่องโลหะ เช่น วงจรชาร์จ ภายในชุดแบตเตอรี่ และภายในส่วนควบคุม
ตัวอย่างของขั้วต่อที่ไม่มีชั้นป้องกันและไม่มีการออกแบบลูกโซ่ไฟฟ้าแรงสูง
ขั้วต่อแบบชีลด์มีโครงสร้างที่ซับซ้อน ข้อกำหนดในการป้องกัน และต้นทุนค่อนข้างสูงเหมาะสำหรับสถานที่ที่ต้องการฟังก์ชันป้องกัน เช่น บริเวณด้านนอกของเครื่องใช้ไฟฟ้าเชื่อมต่อกับชุดสายไฟแรงสูง
ตัวอย่างคอนเนคเตอร์พร้อมชีลด์และ HVIL
2. จำนวนปลั๊ก
ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงแบ่งตามจำนวนพอร์ตเชื่อมต่อ (PIN)ปัจจุบันขั้วต่อที่ใช้กันมากที่สุดคือขั้วต่อ 1P, ขั้วต่อ 2P และขั้วต่อ 3P
ตัวเชื่อมต่อ 1P มีโครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่ายและมีต้นทุนต่ำเป็นไปตามข้อกำหนดการป้องกันและกันน้ำของระบบไฟฟ้าแรงสูง แต่กระบวนการประกอบมีความซับซ้อนเล็กน้อยและความสามารถในการทำงานซ้ำได้ไม่ดีโดยทั่วไปใช้ในชุดแบตเตอรี่และมอเตอร์
ตัวเชื่อมต่อ 2P และ 3P มีโครงสร้างที่ซับซ้อนและมีต้นทุนค่อนข้างสูงเป็นไปตามข้อกำหนดการป้องกันและกันน้ำของระบบไฟฟ้าแรงสูงและมีการบำรุงรักษาที่ดีโดยทั่วไปใช้สำหรับอินพุตและเอาต์พุต DC เช่นชุดแบตเตอรี่แรงดันสูง ขั้วต่อตัวควบคุม ขั้วต่อเอาต์พุต DC ของเครื่องชาร์จ ฯลฯ
ตัวอย่างขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง 1P/2P/3P
ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง
ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงควรเป็นไปตามข้อกำหนดที่ระบุโดย SAE J1742 และมีข้อกำหนดทางเทคนิคดังต่อไปนี้:
ข้อกำหนดทางเทคนิคที่ระบุโดย SAE J1742
องค์ประกอบการออกแบบขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง
ข้อกำหนดสำหรับขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงในระบบไฟฟ้าแรงสูงรวมถึงแต่ไม่จำกัดเฉพาะ: ไฟฟ้าแรงสูงและประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้าสูงความจำเป็นเพื่อให้สามารถบรรลุการป้องกันในระดับที่สูงขึ้นภายใต้สภาวะการทำงานต่างๆ (เช่น อุณหภูมิสูง การสั่นสะเทือน การกระแทก การชนกันฝุ่นและกันน้ำ ฯลฯ )มีการติดตั้ง;มีประสิทธิภาพการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีต้นทุนควรต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และคงทน
ตามลักษณะและข้อกำหนดข้างต้นที่ขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูงควรมี เมื่อเริ่มต้นการออกแบบขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง จำเป็นต้องคำนึงถึงองค์ประกอบการออกแบบต่อไปนี้ และดำเนินการออกแบบที่กำหนดเป้าหมายและทดสอบการตรวจสอบ
รายการเปรียบเทียบองค์ประกอบการออกแบบ ประสิทธิภาพที่สอดคล้องกัน และการทดสอบการตรวจสอบของขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง
การวิเคราะห์ความล้มเหลวและการวัดที่สอดคล้องกันของขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง
เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการออกแบบตัวเชื่อมต่อ ควรวิเคราะห์โหมดความล้มเหลวก่อนเพื่อให้สามารถออกแบบงานป้องกันที่เกี่ยวข้องได้
ตัวเชื่อมต่อมักจะมีโหมดความล้มเหลวหลักสามโหมด: การสัมผัสไม่ดี ฉนวนไม่ดี และการยึดแน่น
(1) สำหรับการสัมผัสที่ไม่ดี สามารถใช้ตัวบ่งชี้ต่างๆ เช่น ความต้านทานการสัมผัสแบบคงที่ ความต้านทานการสัมผัสแบบไดนามิก แรงแยกหลุมเดียว จุดเชื่อมต่อ และความต้านทานการสั่นสะเทือนของส่วนประกอบต่างๆ เพื่อตัดสิน
(2) สำหรับฉนวนที่ไม่ดี สามารถตรวจพบความต้านทานของฉนวนของฉนวน อัตราการเสื่อมสภาพของฉนวน ตัวบ่งชี้ขนาดของฉนวน หน้าสัมผัส และส่วนอื่น ๆ เพื่อตัดสิน
(3) เพื่อความน่าเชื่อถือของประเภทคงที่และแยกออก สามารถทดสอบความทนทานต่อการประกอบ โมเมนต์ความทนทาน แรงยึดหมุดเชื่อมต่อ แรงยึดหมุดเชื่อมต่อ แรงยึดภายใต้สภาวะความเครียดด้านสิ่งแวดล้อม และตัวบ่งชี้อื่น ๆ ของขั้วต่อและขั้วต่อสามารถทดสอบเพื่อตัดสินได้
หลังจากวิเคราะห์โหมดความล้มเหลวหลักและรูปแบบความล้มเหลวของตัวเชื่อมต่อแล้ว สามารถใช้มาตรการต่อไปนี้เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการออกแบบตัวเชื่อมต่อ:
(1) เลือกตัวเชื่อมต่อที่เหมาะสม
การเลือกขั้วต่อไม่ควรพิจารณาเฉพาะประเภทและจำนวนของวงจรที่เชื่อมต่อเท่านั้น แต่ยังช่วยอำนวยความสะดวกในองค์ประกอบของอุปกรณ์ด้วยตัวอย่างเช่น ขั้วต่อแบบวงกลมได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศและปัจจัยทางกลน้อยกว่าขั้วต่อทรงสี่เหลี่ยม มีการสึกหรอทางกลน้อยกว่า และเชื่อมต่อกับปลายสายได้อย่างน่าเชื่อถือ ดังนั้นควรเลือกขั้วต่อแบบวงกลมให้มากที่สุด
(2) ยิ่งจำนวนหน้าสัมผัสในตัวเชื่อมต่อมากเท่าใด ความน่าเชื่อถือของระบบก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้นดังนั้นหากมีพื้นที่และน้ำหนักเพียงพอ ให้ลองเลือกตัวเชื่อมต่อที่มีหน้าสัมผัสจำนวนน้อยกว่า
(3) เมื่อเลือกตัวเชื่อมต่อ ควรพิจารณาสภาพการทำงานของอุปกรณ์
เนื่องจากกระแสโหลดทั้งหมดและกระแสการทำงานสูงสุดของตัวเชื่อมต่อมักจะถูกกำหนดโดยพิจารณาจากความร้อนที่อนุญาตเมื่อทำงานภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงสุดของสภาพแวดล้อมโดยรอบเพื่อลดอุณหภูมิในการทำงานของขั้วต่อ ควรพิจารณาเงื่อนไขการกระจายความร้อนของขั้วต่ออย่างเต็มที่ตัวอย่างเช่น สามารถใช้หน้าสัมผัสที่อยู่ห่างจากศูนย์กลางของขั้วต่อเพื่อเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ ซึ่งเอื้อต่อการกระจายความร้อนมากกว่า
(4) กันน้ำและป้องกันการกัดกร่อน
เมื่อขั้วต่อทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซและของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เพื่อป้องกันการกัดกร่อน ควรให้ความสนใจกับความเป็นไปได้ในการติดตั้งในแนวนอนจากด้านข้างระหว่างการติดตั้งเมื่อเงื่อนไขจำเป็นต้องติดตั้งในแนวตั้ง ควรป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลเข้าไปในขั้วต่อตามสายโดยทั่วไปใช้ขั้วต่อกันน้ำ
ประเด็นสำคัญในการออกแบบหน้าสัมผัสขั้วต่อไฟฟ้าแรงสูง
เทคโนโลยีการเชื่อมต่อแบบสัมผัสจะตรวจสอบพื้นที่สัมผัสและแรงสัมผัสเป็นหลัก รวมถึงการเชื่อมต่อแบบสัมผัสระหว่างขั้วต่อกับสายไฟ และการเชื่อมต่อแบบสัมผัสระหว่างขั้วต่อ
ความน่าเชื่อถือของหน้าสัมผัสเป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาความน่าเชื่อถือของระบบ และยังเป็นส่วนสำคัญของชุดสายไฟแรงสูงทั้งหมด.เนื่องจากสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงของเทอร์มินอล สายไฟ และคอนเนคเตอร์บางตัว การเชื่อมต่อระหว่างเทอร์มินอลกับสายไฟ และการเชื่อมต่อระหว่างเทอร์มินอลและเทอร์มินอล มีแนวโน้มที่จะเกิดความล้มเหลวต่างๆ เช่น การกัดกร่อน อายุ และการหลวมเนื่องจากการสั่นสะเทือน
เนื่องจากความล้มเหลวของชุดสายไฟไฟฟ้าที่เกิดจากความเสียหาย การหลวม การหลุดร่วง และความล้มเหลวของหน้าสัมผัสเป็นสาเหตุมากกว่า 50% ของความล้มเหลวในระบบไฟฟ้าทั้งหมด จึงควรให้ความสนใจอย่างเต็มที่กับการออกแบบความน่าเชื่อถือของหน้าสัมผัสในการออกแบบความน่าเชื่อถือของ ระบบไฟฟ้าแรงสูงของรถยนต์
1. ติดต่อการเชื่อมต่อระหว่างเทอร์มินัลกับสายไฟ
การเชื่อมต่อระหว่างขั้วต่อและสายไฟหมายถึงการเชื่อมต่อระหว่างทั้งสองผ่านกระบวนการย้ำหรือกระบวนการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกในปัจจุบัน กระบวนการย้ำและกระบวนการเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกมักใช้ในชุดสายไฟแรงสูง ซึ่งแต่ละกระบวนการก็มีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง
(1) กระบวนการจีบ
หลักการของกระบวนการย้ำคือการใช้แรงภายนอกเพื่อบีบลวดตัวนำเข้าไปในส่วนที่ย้ำของขั้วต่อความสูง ความกว้าง สภาพหน้าตัด และแรงดึงของการย้ำหางปลาเป็นส่วนสำคัญของคุณภาพการย้ำหางปลา ซึ่งเป็นตัวกำหนดคุณภาพของการย้ำหางปลา
อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าโครงสร้างจุลภาคของพื้นผิวแข็งที่ได้รับการประมวลผลอย่างประณีตนั้นมีความหยาบและไม่สม่ำเสมออยู่เสมอหลังจากหางปลาและสายไฟถูกจีบแล้ว ไม่ใช่การสัมผัสของพื้นผิวสัมผัสทั้งหมด แต่เป็นการสัมผัสของบางจุดที่กระจัดกระจายบนพื้นผิวสัมผัสพื้นผิวสัมผัสจริงจะต้องเล็กกว่าพื้นผิวสัมผัสตามทฤษฎี ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมความต้านทานการสัมผัสของกระบวนการย้ำจึงสูง
การย้ำทางกลได้รับผลกระทบอย่างมากจากกระบวนการย้ำ เช่น แรงกด ความสูงในการย้ำ ฯลฯ การควบคุมการผลิตจำเป็นต้องดำเนินการผ่านวิธีการต่างๆ เช่น ความสูงของการย้ำและการวิเคราะห์โปรไฟล์/การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาดังนั้น ความสม่ำเสมอของการย้ำของกระบวนการย้ำจึงเป็นค่าเฉลี่ย และการสึกหรอของเครื่องมือคือ ผลกระทบมีขนาดใหญ่และความน่าเชื่อถืออยู่ในระดับปานกลาง
กระบวนการย้ำของการย้ำทางกลนั้นสมบูรณ์แล้วและมีการใช้งานจริงที่หลากหลายมันเป็นกระบวนการแบบดั้งเดิมซัพพลายเออร์รายใหญ่เกือบทั้งหมดมีผลิตภัณฑ์ชุดสายไฟโดยใช้กระบวนการนี้
โปรไฟล์หน้าสัมผัสขั้วต่อและสายไฟโดยใช้กระบวนการย้ำ
(2) กระบวนการเชื่อมด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง
การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกใช้คลื่นสั่นสะเทือนความถี่สูงเพื่อส่งไปยังพื้นผิวของวัตถุสองชิ้นที่จะเชื่อมภายใต้ความกดดัน พื้นผิวของวัตถุทั้งสองจะเสียดสีกันจนเกิดการหลอมรวมระหว่างชั้นโมเลกุล
การเชื่อมด้วยคลื่นอัลตราโซนิกใช้เครื่องกำเนิดอัลตราโซนิกเพื่อแปลงกระแส 50/60 Hz เป็นพลังงานไฟฟ้า 15, 20, 30 หรือ 40 KHzพลังงานไฟฟ้าความถี่สูงที่ถูกแปลงจะถูกแปลงอีกครั้งเป็นการเคลื่อนที่เชิงกลที่มีความถี่เดียวกันผ่านทรานสดิวเซอร์ จากนั้นการเคลื่อนที่เชิงกลจะถูกส่งไปยังหัวเชื่อมผ่านชุดอุปกรณ์ฮอร์นที่สามารถเปลี่ยนแอมพลิจูดได้หัวเชื่อมจะส่งพลังงานแรงสั่นสะเทือนที่ได้รับไปยังข้อต่อของชิ้นงานที่จะทำการเชื่อมในบริเวณนี้พลังงานการสั่นสะเทือนจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนผ่านการเสียดสีทำให้โลหะหลอมละลาย
ในแง่ของประสิทธิภาพ กระบวนการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกมีความต้านทานการสัมผัสน้อยและให้ความร้อนกระแสเกินต่ำเป็นเวลานานในแง่ของความปลอดภัยเชื่อถือได้และไม่หลุดและหลุดง่ายภายใต้การสั่นสะเทือนในระยะยาวสามารถใช้เชื่อมระหว่างวัสดุต่างๆได้รับผลกระทบจากการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวหรือการเคลือบ ถัดไป;คุณภาพการเชื่อมสามารถตัดสินได้โดยการตรวจสอบรูปคลื่นที่เกี่ยวข้องของกระบวนการย้ำ
แม้ว่าต้นทุนอุปกรณ์ของกระบวนการเชื่อมอัลตราโซนิกจะค่อนข้างสูงและชิ้นส่วนโลหะที่จะเชื่อมต้องไม่หนาเกินไป (โดยทั่วไปคือ ≤5 มม.) การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกเป็นกระบวนการทางกลและไม่มีกระแสไหลในระหว่างกระบวนการเชื่อมทั้งหมด ดังนั้นจึงไม่มี ปัญหาการนำความร้อนและความต้านทานเป็นแนวโน้มในอนาคตของการเชื่อมสายไฟแรงสูง
ขั้วต่อและตัวนำที่มีการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิคและหน้าตัดหน้าสัมผัส
ไม่ว่ากระบวนการย้ำหรือการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกจะเป็นอย่างไร หลังจากที่เทอร์มินอลเชื่อมต่อกับสายไฟแล้ว แรงดึงออกจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐานหลังจากที่ลวดเชื่อมต่อกับขั้วต่อแล้ว แรงดึงออกไม่ควรน้อยกว่าแรงดึงขั้นต่ำ
เวลาโพสต์: Dec-06-2023