• Dây điện

Tin tức

Giải thích các thành phần dây điện cao thế – đầu nối

Tổng quan về đầu nối điện áp cao

Đầu nối điện áp cao, còn được gọi là đầu nối điện áp cao, là một loại đầu nối ô tô. Chúng thường dùng để chỉ các đầu nối có điện áp hoạt động trên 60V và chủ yếu chịu trách nhiệm truyền tải dòng điện lớn.

Đầu nối điện áp cao chủ yếu được sử dụng trong các mạch điện áp cao và dòng điện cao của xe điện. Chúng hoạt động với dây dẫn để truyền năng lượng của bộ pin qua các mạch điện khác nhau đến các bộ phận khác nhau trong hệ thống xe, chẳng hạn như bộ pin, bộ điều khiển động cơ và bộ chuyển đổi DCDC. Các bộ phận điện áp cao như bộ chuyển đổi và bộ sạc.

Hiện nay, có ba hệ thống tiêu chuẩn chính cho đầu nối điện áp cao: phích cắm điện áp thấp tiêu chuẩn, phích cắm điện áp cao tiêu chuẩn USCAR và phích cắm điện áp cao tiêu chuẩn Nhật Bản. Trong ba loại phích cắm điện áp cao tiêu chuẩn này, phích cắm điện áp thấp tiêu chuẩn hiện có lượng lưu hành lớn nhất trên thị trường trong nước và tiêu chuẩn quy trình hoàn thiện nhất.
Sơ đồ quy trình lắp ráp đầu nối điện áp cao
Cấu trúc cơ bản của đầu nối điện áp cao
Đầu nối điện áp cao chủ yếu bao gồm bốn cấu trúc cơ bản, đó là tiếp điểm, sứ cách điện, vỏ nhựa và phụ kiện.
(1) Tiếp điểm: các bộ phận cốt lõi hoàn thiện các kết nối điện, cụ thể là các đầu nối đực và cái, lưỡi gà, v.v.;
(2) Lớp cách điện: hỗ trợ các điểm tiếp xúc và đảm bảo cách điện giữa các điểm tiếp xúc, tức là lớp vỏ nhựa bên trong;
(3) Vỏ nhựa: Vỏ của đầu nối đảm bảo sự thẳng hàng của đầu nối và bảo vệ toàn bộ đầu nối, tức là vỏ nhựa bên ngoài;
(4) Phụ kiện: bao gồm phụ kiện kết cấu và phụ kiện lắp đặt, cụ thể là chốt định vị, chốt dẫn hướng, vòng kết nối, vòng đệm, cần xoay, kết cấu khóa, v.v.

đầu nối

Hình ảnh đầu nối điện áp cao bị nổ

Phân loại đầu nối điện áp cao

Đầu nối điện áp cao có thể được phân biệt theo nhiều cách. Việc đầu nối có chức năng che chắn hay không, số lượng chân đầu nối, v.v. đều có thể được sử dụng để xác định phân loại đầu nối.
1.Có che chắn hay không
Đầu nối điện áp cao được chia thành đầu nối không được che chắn và đầu nối được che chắn tùy theo chức năng che chắn của chúng.
Đầu nối không được che chắn có cấu trúc tương đối đơn giản, không có chức năng che chắn và chi phí tương đối thấp. Được sử dụng ở những vị trí không yêu cầu che chắn, chẳng hạn như các thiết bị điện được bao phủ bởi vỏ kim loại như mạch sạc, bên trong bộ pin và bên trong bộ điều khiển.

đầu nối-1

Ví dụ về các đầu nối không có lớp che chắn và không có thiết kế liên động điện áp cao
Đầu nối có vỏ bọc có cấu trúc phức tạp, yêu cầu che chắn và chi phí tương đối cao. Nó phù hợp cho những nơi cần chức năng che chắn, chẳng hạn như nơi kết nối bên ngoài các thiết bị điện với dây điện cao thế.

đầu nối-2

Ví dụ về thiết kế đầu nối có lá chắn và HVIL
2. Số lượng phích cắm
Đầu nối điện áp cao được phân loại theo số lượng cổng kết nối (PIN). Hiện nay, các loại đầu nối được sử dụng phổ biến nhất là đầu nối 1P, đầu nối 2P và đầu nối 3P.
Đầu nối 1P có cấu trúc tương đối đơn giản và chi phí thấp. Nó đáp ứng các yêu cầu che chắn và chống thấm nước của hệ thống điện áp cao, nhưng quy trình lắp ráp hơi phức tạp và khả năng vận hành sau khi sửa chữa kém. Thường được sử dụng trong bộ pin và động cơ.
Đầu nối 2P và 3P có cấu trúc phức tạp và chi phí tương đối cao. Chúng đáp ứng các yêu cầu về che chắn và chống thấm nước của hệ thống điện áp cao và có khả năng bảo trì tốt. Thường được sử dụng cho đầu vào và đầu ra DC, chẳng hạn như trên bộ pin điện áp cao, đầu nối bộ điều khiển, đầu nối đầu ra DC của bộ sạc, v.v.

đầu nối-3

Ví dụ về đầu nối điện áp cao 1P/2P/3P
Yêu cầu chung đối với đầu nối điện áp cao
Đầu nối điện áp cao phải tuân thủ các yêu cầu do SAE J1742 chỉ định và có các yêu cầu kỹ thuật sau:

đầu nối-4

Yêu cầu kỹ thuật được chỉ định bởi SAE J1742

Các yếu tố thiết kế của đầu nối điện áp cao

Các yêu cầu đối với đầu nối điện áp cao trong hệ thống điện áp cao bao gồm nhưng không giới hạn ở: hiệu suất điện áp cao và dòng điện cao; nhu cầu có thể đạt được mức độ bảo vệ cao hơn trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau (như nhiệt độ cao, rung động, va chạm mạnh, chống bụi và chống thấm nước, v.v.); Có khả năng lắp đặt; có hiệu suất che chắn điện từ tốt; chi phí phải càng thấp càng tốt và bền.

Theo các đặc điểm và yêu cầu nêu trên mà đầu nối điện áp cao cần có, khi bắt đầu thiết kế đầu nối điện áp cao, cần phải xem xét các yếu tố thiết kế sau và tiến hành thiết kế và kiểm tra xác minh mục tiêu.

đầu nối-5

Danh sách so sánh các yếu tố thiết kế, hiệu suất tương ứng và các thử nghiệm xác minh của đầu nối điện áp cao

Phân tích lỗi và các biện pháp tương ứng của đầu nối điện áp cao
Để nâng cao độ tin cậy của thiết kế đầu nối, trước tiên cần phân tích chế độ hỏng hóc của nó để có thể thực hiện công việc thiết kế phòng ngừa tương ứng.

Đầu nối thường có ba lỗi chính: tiếp xúc kém, cách điện kém và cố định lỏng lẻo.

(1) Đối với tiếp xúc kém, có thể sử dụng các chỉ số như điện trở tiếp xúc tĩnh, điện trở tiếp xúc động, lực tách lỗ đơn, điểm kết nối và khả năng chống rung của các thành phần để đánh giá;

(2) Đối với cách điện kém, có thể phát hiện điện trở cách điện của sứ, tốc độ suy giảm theo thời gian của sứ, các chỉ số kích thước của sứ, các điểm tiếp xúc và các bộ phận khác để đánh giá;

(3) Đối với độ tin cậy của loại cố định và loại tháo rời, có thể thử nghiệm dung sai lắp ráp, mô men chịu lực, lực giữ chốt kết nối, lực chèn chốt kết nối, lực giữ trong điều kiện ứng suất môi trường và các chỉ số khác của đầu nối và đầu nối để đánh giá.

Sau khi phân tích các chế độ hỏng hóc chính và các dạng hỏng hóc của đầu nối, có thể thực hiện các biện pháp sau để cải thiện độ tin cậy của thiết kế đầu nối:

(1) Chọn đầu nối thích hợp.
Việc lựa chọn đầu nối không chỉ nên xem xét loại và số lượng mạch được kết nối mà còn phải tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí thiết bị. Ví dụ, đầu nối tròn ít bị ảnh hưởng bởi khí hậu và các yếu tố cơ học hơn đầu nối hình chữ nhật, ít bị mài mòn cơ học và được kết nối chắc chắn với các đầu dây, vì vậy nên chọn đầu nối tròn càng nhiều càng tốt.

(2) Số lượng tiếp điểm trong đầu nối càng nhiều thì độ tin cậy của hệ thống càng thấp. Do đó, nếu không gian và trọng lượng cho phép, hãy cố gắng chọn đầu nối có số lượng tiếp điểm ít hơn.

(3) Khi lựa chọn đầu nối, cần xem xét đến điều kiện làm việc của thiết bị.
Điều này là do tổng dòng tải và dòng điện hoạt động tối đa của đầu nối thường được xác định dựa trên nhiệt độ cho phép khi hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao nhất của môi trường xung quanh. Để giảm nhiệt độ hoạt động của đầu nối, cần xem xét đầy đủ các điều kiện tản nhiệt của đầu nối. Ví dụ, có thể sử dụng các tiếp điểm xa tâm đầu nối hơn để kết nối nguồn điện, giúp tản nhiệt tốt hơn.

(4) Chống thấm nước và chống ăn mòn.
Khi đầu nối hoạt động trong môi trường có khí và chất lỏng ăn mòn, để ngăn ngừa ăn mòn, cần lưu ý khả năng lắp đặt theo chiều ngang từ bên cạnh trong quá trình lắp đặt. Khi điều kiện yêu cầu lắp đặt theo chiều dọc, cần ngăn chất lỏng chảy vào đầu nối dọc theo dây dẫn. Thông thường nên sử dụng đầu nối chống nước.

Những điểm chính trong thiết kế tiếp điểm đầu nối điện áp cao
Công nghệ kết nối tiếp xúc chủ yếu kiểm tra diện tích tiếp xúc và lực tiếp xúc, bao gồm kết nối tiếp xúc giữa các đầu cuối và dây dẫn, và kết nối tiếp xúc giữa các đầu cuối.

Độ tin cậy của các điểm tiếp xúc là một yếu tố quan trọng trong việc xác định độ tin cậy của hệ thống và cũng là một phần quan trọng của toàn bộ cụm dây điện cao thế. Do môi trường làm việc khắc nghiệt của một số đầu cuối, dây và đầu nối, kết nối giữa các đầu cuối và dây, và kết nối giữa các đầu cuối với các đầu cuối dễ bị hỏng hóc khác nhau, chẳng hạn như ăn mòn, lão hóa và lỏng lẻo do rung động.

Vì các lỗi hệ thống dây điện do hư hỏng, lỏng lẻo, rơi ra và hỏng các tiếp điểm chiếm hơn 50% các lỗi trong toàn bộ hệ thống điện, nên cần phải chú ý đầy đủ đến thiết kế độ tin cậy của các tiếp điểm trong thiết kế độ tin cậy của hệ thống điện cao thế của xe.

1. Kết nối tiếp điểm giữa đầu cuối và dây
Kết nối giữa đầu nối và dây dẫn là kết nối giữa hai đầu nối thông qua quy trình uốn hoặc quy trình hàn siêu âm. Hiện nay, quy trình uốn và quy trình hàn siêu âm được sử dụng phổ biến trong dây điện cao áp, mỗi quy trình đều có ưu và nhược điểm riêng.

(1) Quá trình uốn
Nguyên lý của quá trình bấm đầu là dùng lực bên ngoài để ép chặt dây dẫn vào phần đầu cuối đã bấm. Chiều cao, chiều rộng, trạng thái mặt cắt ngang và lực kéo của đầu cuối bấm đầu là những yếu tố cốt lõi quyết định chất lượng bấm đầu cuối, quyết định chất lượng bấm đầu cuối.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng cấu trúc vi mô của bất kỳ bề mặt rắn nào được gia công tinh xảo đều luôn gồ ghề và không đồng đều. Sau khi uốn các đầu nối và dây dẫn, tiếp xúc không phải là tiếp xúc của toàn bộ bề mặt tiếp xúc, mà là tiếp xúc của một số điểm nằm rải rác trên bề mặt tiếp xúc. Bề mặt tiếp xúc thực tế phải nhỏ hơn bề mặt tiếp xúc lý thuyết, đây cũng là lý do tại sao điện trở tiếp xúc của quá trình uốn cao.

Quá trình ép cơ học chịu ảnh hưởng lớn bởi các yếu tố như áp suất, chiều cao ép, v.v. Việc kiểm soát sản xuất cần được thực hiện thông qua các biện pháp như chiều cao ép và phân tích hình dạng/phân tích kim loại. Do đó, độ đồng đều ép của quá trình ép ở mức trung bình, độ mài mòn của dụng cụ là lớn và độ tin cậy ở mức trung bình.

Quy trình uốn cơ học đã hoàn thiện và có nhiều ứng dụng thực tế. Đây là một quy trình truyền thống. Hầu hết các nhà cung cấp lớn đều có sản phẩm dây nịt sử dụng quy trình này.

đầu nối-6

Hồ sơ tiếp xúc đầu cuối và dây sử dụng quy trình uốn

(2) Quy trình hàn siêu âm
Hàn siêu âm sử dụng sóng rung tần số cao để truyền đến bề mặt của hai vật thể cần hàn. Dưới áp lực, bề mặt của hai vật thể cọ xát vào nhau để tạo thành sự hợp nhất giữa các lớp phân tử.

Hàn siêu âm sử dụng máy phát siêu âm để chuyển đổi dòng điện 50/60 Hz thành năng lượng điện 15, 20, 30 hoặc 40 KHz. Năng lượng điện tần số cao được chuyển đổi lại thành chuyển động cơ học cùng tần số thông qua bộ chuyển đổi, sau đó chuyển động cơ học được truyền đến đầu hàn thông qua một bộ thiết bị sừng có thể thay đổi biên độ. Đầu hàn truyền năng lượng rung động nhận được đến mối hàn của chi tiết cần hàn. Tại khu vực này, năng lượng rung động được chuyển đổi thành nhiệt năng thông qua ma sát, làm nóng chảy kim loại.

Về hiệu suất, quy trình hàn siêu âm có điện trở tiếp xúc nhỏ và quá nhiệt dòng điện thấp trong thời gian dài; về độ an toàn, nó đáng tin cậy và không dễ bị lỏng và rơi ra khi rung động lâu dài; nó có thể được sử dụng để hàn giữa các vật liệu khác nhau; nó bị ảnh hưởng bởi quá trình oxy hóa hoặc lớp phủ bề mặt Tiếp theo; chất lượng hàn có thể được đánh giá bằng cách theo dõi các dạng sóng liên quan của quá trình uốn.

Mặc dù chi phí thiết bị của quy trình hàn siêu âm tương đối cao và các bộ phận kim loại được hàn không thể quá dày (thường là ≤5mm), hàn siêu âm là một quy trình cơ học và không có dòng điện chạy qua trong toàn bộ quá trình hàn, do đó không có Các vấn đề về dẫn nhiệt và điện trở suất là xu hướng tương lai của hàn dây nịt điện áp cao.

đầu nối-7

Đầu nối và dây dẫn hàn siêu âm và mặt cắt tiếp xúc của chúng

Bất kể là quy trình uốn hay quy trình hàn siêu âm, sau khi đầu nối được kết nối với dây, lực kéo của nó phải đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn. Sau khi dây được kết nối với đầu nối, lực kéo không được nhỏ hơn lực kéo tối thiểu.


Thời gian đăng: 06-12-2023