English
Устойчивое развитие индустрии новых энергетических транспортных средств привело к постоянному развитию автомобильных разъемов, особенно высоковольтных. Однако в последние годы темпы роста рынка соединителей в Северной Америке, Европе и Японии замедлились из-за влияния глобальных экономических колебаний. Напротив, Китай, представитель развивающихся рынков, демонстрирует постоянную динамику роста, становясь основной движущей силой роста мирового рынка соединителей.
С этой целью ведущие мировые компании, производящие разъемы, перенесли свои производственные базы в эту страну. В том числе TE Connectivity, Molex, Delphi и др. продолжают инвестировать в отечественные заводы. Китай стал крупнейшей в мире базой по производству разъемов, особенно в рамках государственной политики стимулирования. Китайская автомобильная промышленность, работающая на новых источниках энергии, привела к устойчивому развитию автомобильных разъемов.
Анализ технологий высоковольтных разъемов
Применение высоковольтных разъемов в комплексных системах автомобиля
Автомобильные разъемы для новых источников энергии — одна из категорий разъемов, которые в последние годы разрабатываются для автомобилей, работающих на новых источниках энергии. Постепенный переход от традиционных высоковольтных, сильноточных и низковольтных автомобильных разъемов к отдельному классу разъемов. По сравнению с традиционными высоковольтными и сильноточными разъемами. Разъемы новых энергетических транспортных средств имеют более сложную конструкцию и переменные условия работы, требования к надежности разъемов выше.
По сравнению с традиционными низковольтными автомобильными разъемами. В связи с повышением уровня напряжения (напряжение в современной магистральной системе превышает 300 В постоянного тока), увеличивающим риск травмирования человека электрическим током, к разъему предъявляются повышенные требования безопасности. Поэтому требования к изоляции и защите изделия выше, чем у традиционных низковольтных штепсельных разъемов.
Роль разъема нового энергетического транспортного средства заключается главным образом в обеспечении работы всей системы высоковольтных соединений транспортного средства. То есть перемыкание внутренней цепи там, где она не работает, чтобы ток протекал. Разъем нового энергетического транспортного средства, как правило, состоит из трех частей: корпуса, уплотнения и других вспомогательных конструкций, изоляционной части и пары токопроводящих контактов.
Функция соединения и проводимости достигается за счет взаимного взаимодействия оболочки штекера и оболочки розетки. Высоковольтные разъемы в основном применяются для высоковольтных сильноточных цепей и токопроводящих кабелей для новых энергетических транспортных средств. Энергия от аккумуляторной батареи по различным электрическим цепям передается к компонентам систем автомобиля. Например, аккумуляторные блоки, контроллеры двигателей, DCDC-преобразователи, зарядные устройства и другие кузовные электроагрегаты.
Анализ основных элементов конструкции высоковольтных соединителей
1. Повышение температуры и значение кривой понижения температуры
Повышение температуры — один из важнейших конструктивных моментов при проектировании разъема; аномальное повышение температуры приведет к тому, что из-за повышения температуры в разъеме возникнет абляция.
На повышение температуры разъема влияют следующие факторы.
(1) Контактное сопротивление:
Сопротивление между двумя контактными носителями для токопроводящих соединений. Такие, как сопротивление контакта «отверстие — вилка», «хвост отверстия», сопротивление обжима проволоки, сопротивление резьбового соединения между медной пластиной и контактное сопротивление.
(2) Нагрев материальной среды:
Если продукт используется в среде со слишком высокой температурой. За счет внутреннего контактного сопротивления разъем нагревается, достигая теплового равновесия, плюс температура окружающей среды. Что выше максимальной рабочей температуры материала, разрешенного к применению.
Если разъем находится в окружающей среде в течение длительного времени, то тепло, выделяемое внутренними частями разъема, не может быть отведено. Внутренняя температура будет продолжать повышаться. Разъем будет выделять большое количество тепла, что приведет к абляции разъема в результате сгорания топлива в автомобиле. Резиновые и металлические материалы имеют предел максимальной рабочей температуры. Они должны будут учитывать их при проектировании.
(3) Соединение торца пластины:
В конструкции корпуса используются болты или предохранители, предотвращающие подачу незакрепленного материала. Одновременно с этим болтовое соединение должно быть выполнено с учетом эксплуатационных характеристик для проверки крутящего момента. Одним из основных отказов является несоблюдение требований по контролю момента затяжки резьбового соединения токопроводящих частей, что приводит к аномальному повышению температуры и абляции деталей соединения.
(4) Кривая деривации:
График снижения производительности подобен тому, как если бы вы выбирали товар, который хотите использовать в определенных условиях. Затем выбрать товар, когда необходимо определить, какой интервальный диапазон выбрать, исходя из значения какого-либо свойства этого товара.
Кривая снижения параметров высоковольтных разъемов предоставляет заказчикам меню. Согласно этому меню, клиенты в соответствии со своими вкусами выбирают подходящие им блюда.
Деривационные кривые представляют собой различные токи в различных рабочих условиях, соответствующие различным значениям температуры. Для получения графика эти значения проходят через метод точек трассировки. И с помощью этой кривой можно более интуитивно увидеть условия использования разъема.
2. Высоковольтная блокировка (HVIL)
Для всей системы высоковольтных соединений в конструкцию соединений заложена концепция высоковольтной блокировки, обеспечивающая безопасность высоковольтной системы как вверх, так и вниз. Согласно описанию, при установке разъема сначала происходит контакт с высоковольтной цепью, а затем включается сигнальная цепь высоковольтной блокировки. При отключении сначала отключите сигнал высоковольтной блокировки, а затем отключите высоковольтную цепь.
Большинство производителей разъемов размещают конструкцию высоковольтной блокировки внутри разъема, некоторые — за пределами полости разъема через вспомогательную конструкцию. Важно обеспечить стабильность работы высоковольтной схемы блокировки. Предположим, что высоковольтная блокировка считается прерывистой.
В этом случае воздействие может быть очень сильным. Например, при движении автомобиля в процессе работы внезапно появляется ненормальный сигнал высоковольтной цепи блокировки. Это приводит к внезапному отключению питания всего автомобиля, который не может нормально работать, что становится причиной дорожно-транспортных происшествий.
3. Блокировочная конструкция
Поймите, что настоящий вторичный замок не обладает вторичным защитным эффектом. Он более эффективен в защите; это реальное значение после первичной блокировки. Если первичный замок выходит из строя или не срабатывает для проверки его установки, то вторичный замок должен обеспечить фиксацию первичного замка после установки первичного замка на место. Механизм силового рычага объединяет в себе вторичную запирающую конструкцию с замком внутри наиболее часто используемой.
В связи с тем, что основное усилие блокировки и заглушки приходится на механизм силового рычага, следование концепции механической конструкции требует формы, аналогичной механизму силового рычага. Это позволяет добиться как экономии трудозатрат, так и простоты установки разъема на место. Что касается требований к силовому манипулятору, то USCAR много говорит об эргономике его работоспособности; USCAR также приводит соответствующие первичные и вторичные блокировки в случае требований к подключаемому и не подключаемому силовому манипулятору.
4. Уровень защиты
Защита разъемов в основном подразделяется на три схемы.
Первый — это торцевое уплотнение платы:
С торца платы четырьмя винтами при монтаже механического соединения устанавливается гнездо разъема. Это более распространенная структура, но есть и более специальная.
Второй — уплотнение между бабкой и заглушкой:
Бабка — пробка представляет собой наружный конец, содержащий внутренний конец, или внутренний конец, содержащий наружный конец середины с использованием резиновых деталей для радиальной и осевой защиты между ними.
Третий — уплотнение конца линии:
Защитное уплотнение между концевым автомобильным разъемом и кабелем.
Для электромобилей и высоковольтных соединителей, с развитием рынка, также повышаются требования завода-хозяина к характеристикам защиты изделий. На начальном этапе развития отрасли требования по защите IP67 смогли удовлетворить большинство заказчиков. Но позже, по мере появления на рынке автомобильных разъемов, стали все чаще происходить сбои в защите изделий, приводящие к утечке продукта, нарушению изоляции и даже к абляции.
Требования к защите постепенно улучшаются в связи с тенденцией развития электромобилей, однако существующие требования IP67 не могут соответствовать нормальной эксплуатации. Конечно, это не абсолютно, но это также зависит от расположения автомобильных разъемов в компоновке автомобиля. По условиям высоковольтной схемы, вся компоновка автомобиля будет подвешена на шасси под ним. Таким образом, большинство высоковольтных автомобильных разъемов будут находиться в шасси вблизи земли или места расположения концентратора.
При неблагоприятных погодных условиях, таких как суровая погода, проливной дождь или сильный мороз, на шины попадает вода, которая воздействует на эти автомобильные разъемы. Когда автомобиль движется на высокой скорости и пробирается через воду, мгновенное давление воды, устремляющееся к разъему автомобиля, будет очень высоким. Поэтому IP67 иногда трудно удовлетворить требованиям реального использования. Поэтому IP67 иногда трудно удовлетворить реальным требованиям эксплуатации.
Для этого в соответствии с отечественными стандартами QC/T1067 и зарубежными стандартами USCAR герметизация автомобильных разъемов будет осуществляться на двух уровнях — S1 и S2. Уровень S2, случай относится к нижнему положению шасси; рекомендуется 6К и 9К. Если автомобильный разъем расположен не в указанном месте. Конструкция IP67 может удовлетворять требованиям, предъявляемым ко всему автомобилю.
5. Электромагнитное экранирование
В электромобилях много электронных устройств; ток будет создавать магнитные поля, и все компоненты автомобиля могут противостоять помехам. Для высоковольтных систем очень важна экранировка автомобильных разъемов и кабелей. Но в приоритете у нас системное обустройство, которое является обязательным условием.
Если ваше OBC （On board charger）, место расположения, в том числе DC-DC в системе, не является таковым, то оно может иметь некоторые присущие ему проблемы. Даже если автомобильный разъем работает хорошо, будут возникать различные проблемы с помехами сигнала. Поэтому сначала рассматривается тип системы, а затем уровень деталей.
Для повышения эффективности экранирования автомобильных разъемов он обычно используется в двух вариантах. Первый способ мы имеем на некоторых пластиковых автомобильных разъемах, внутри которых будет металлический экран. Экран кабеля будет соединен с экраном металлической оболочки, образуя эффективный 360° экран. Второй способ — подключение большинства высоковольтных токов малой силы. Вторичного подключения не будет, будет использоваться для соединения с экраном кабеля.
Этот путь распространен и среди существующих производителей, в том числе некоторые из наиболее известных отечественных OEM-производителей также рассматривают этот путь. Мы называем пружинный контакт, по сути, пружинным соединением. Преимуществ у такой конструкции также много, поскольку ее размеры и пространство будут меньше, а точек соприкосновения будет больше. Существует множество производителей данной конструкции. Основные компании-представители, такие как BMW Spring в Швейцарии, Basel в США и др. У них много практических и зрелых примеров применения в этой области.
В большинстве случаев для соединения провода с экраном используется форма металлических внутреннего и внешнего колец, обжим, размещение экрана между двумя металлическими кольцами и плотная фиксация экрана и металлического кольца путем деформации холодным сжатием. Кроме того, у нас есть и метод экранирования. Он заменяет пружинное соединение через конструкцию, аналогичную рессорной пружине. Такая конструкция часто применяется для соединительных изделий, работающих в жестких условиях, технология уже отработана.
Эта структура подходит для экранирования новых энергоэлектрических транспортных средств и удовлетворяет требованиям по эксплуатационным характеристикам. И в то же время штампованная деталь пригодна для массового производства и экономически эффективна.
6. Материал автомобильных разъемов
В качестве материала для изоляции деталей автомобильных разъемов обычно выбирают PA66, PBT, ABS, PC и др. Материалом для контактных деталей обычно служат латунь, фосфористая бронза, бериллиевая медь и т.д., но в настоящее время за рубежом все чаще используется материал медь-никель-кремний. По материалу корпуса автомобильные разъемы обычно делятся на пластиковые и металлические.
Как выбрать пластиковый или металлический материал, как правило, можно определить по нескольким ориентирам.
(1) Легкий вес
В связи со спросом на легкие автомобили производители легковых автомобилей будут стараться соответствовать требованиям к эксплуатационным характеристикам изделий и выбирать пластиковые автомобильные разъемы для контроля веса автомобиля.
(2) Условия использования продукта
Благодаря механической прочности металлических материалов по сравнению с пластиком. Поэтому для некоторых более жестких условий эксплуатации больше подходят металлические автомобильные разъемы. Например, как спецтехника, самосвалы, так и весь автомобиль в целом при расположении электрических соединений деталей без защиты. На данный момент металл по сравнению с пластиковыми автомобильными разъемами по экологичности и механической прочности несколько лучше.
(3) Экранирование для достижения способа
Для экранированных автомобильных разъемов, поскольку металлическая оболочка автомобильного разъема используется для проведения экранирования, необходимо формирование защитного носителя экранирования. В целом, при использовании металлических автомобильных разъемов легче добиться более высоких характеристик экранирования, чем при использовании пластиковых автомобильных разъемов, более компактного форм-фактора.