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Hochspannungssteckverbinder sind ein wesentlicher Bestandteil von Elektrofahrzeugen. Dieser Artikel befasst sich mit der Entwicklungsgeschichte, den technischen Merkmalen und der Produktprüfung von Hochspannungsverbindungen.
Die Entwicklungsgeschichte der HV-Steckverbinder
Die Entwicklung von Hochspannungssteckern geht Hand in Hand mit der Entwicklung von Elektrofahrzeugen.
1. Die 1. Generation von Hochspannungssteckverbindern entwickelte sich hauptsächlich aus industriellen Steckverbindern.
Das Gehäuse dieser Generation ist aus Metall. Es verfügt nicht über eine HVIL-Funktion.
Die 1. Generation von Hochspannungssteckverbindern, ein repräsentativeres Produkt, ist die Amphenol HV-Serie von Metallsteckverbindern.
2. Die 2. Generation der HV-Steckverbinder fügte eine HVIL-Funktion hinzu, die auf der 1.
Und auch das Steckergehäuse wurde von Metall auf Kunststoff umgestellt.
3. Die HV-Steckverbinder der 3. Generation verfügen über Abschirmung und HVIL-Funktionen.
Unter ihnen sind die Produkte der Serie 800 am bekanntesten.
4. Die HV-Steckverbinder der 4. Generation verfügen über die Funktionen Abschirmung, HVIL und Sekundärentriegelung.
Unter ihnen sind die Produkte der Serie 280 besonders bekannt. Diese Produkte erreichen eine sekundäre Entriegelungsfunktion durch die mechanische Struktur, die sicherer ist.
5. Künftige Generationen von Hochspannungssteckverbindern werden möglicherweise über zusätzliche Kühlfunktionen verfügen.
So können wir z. B. Flüssigkeits- oder Luftkühlung einsetzen, um die Dichte der übertragenen Energie beim Laden mit hoher Leistung zu erhöhen.
Technische Merkmale von HV-Steckverbindern für Elektrofahrzeuge
In den elektrischen Systemen der neuen Energiefahrzeuge nimmt das HV-Verbindungssystem eine zentrale Stellung ein. Es ist wie ein Gefäßsystem, das alle wichtigen Organe des menschlichen Körpers organisch miteinander verbindet.
Der positive und negative Hauptkreislauf der Batterie ähnelt der menschlichen Aorta und Hauptvene. Andere Schaltkreise sind den menschlichen Arterien, Venen und Kapillaren ähnlich.
Das Hochspannungsanschlusssystem ist ein wichtiger Garant dafür, dass die Energieübertragung von Elektrofahrzeugen sicher und zuverlässig ist.
1. Klassifizierung von HV-Steckern
Gegenwärtig können HV-Steckverbinder je nach Art und Aufbau der Klemmen in zwei Kategorien eingeteilt werden.
Je nach Terminaltyp
1) Quadratische Terminalstruktur.
Diese Art von Terminal verwendet die Terminaltechnologie des Stanzens. Es hat niedrigere Produktionskosten, aber höhere Kosten für die Senkung des Gesenkes. Weit verbreitet in der leichten Strom unter 40A verwendet.
Einige japanische und amerikanische Automobilhersteller mit Hochstrom-Steckverbindern verwenden quadratische Klemmenstrukturen, z. B. Tesla und Toyota.
2) Runde Terminalstruktur.
Bei diesem Terminaltyp wird die Technologie der maschinell bearbeiteten Terminals verwendet. Es hat höhere Produktionskosten, aber geringere Kosten für die Senkung der Form. Die repräsentativsten Produkte sind die TE HVA800-Serie.
Je nach Art der Struktur
Je nach Installationsmethode können die Steckverbinder in Stecker und Buchsen unterteilt werden. Die Stecker sind in Form von linearen und rechtwinkligen Steckern erhältlich.
Steckdosen sind als Flanschsteckdosen, Winkelsteckdosen und lineare Steckdosen erhältlich.
2. Hochspannungsverriegelung
High Voltage Interlocking(HVIL) ist eine Sicherheitsmethode für das Management von Hochspannungsstromkreisen mit Niederspannungssignalstromkreisen. HVIL wird häufig in Hochspannungsstromkreisen verwendet, z. B. in Hochspannungssteckern, MSD, Hochspannungsverteilern und anderen Stromkreisen.
Wenn sie unter Spannung entriegelt sind, können Steckverbinder mit HVIL durch das logische Timing von HVIL getrennt werden.
Die Abschaltzeit hängt von der Kontaktlängendifferenz zwischen der HVIL-Klemme und der Signalklemme ab. In der Regel liegt die Reaktionszeit des Systems auf die Verriegelungsschaltung zwischen 10 und 100 ms.
Wenn die Trennungszeit des Verbindungssystems kürzer ist als die Reaktionszeit des Systems, besteht ein Sicherheitsrisiko beim Einstecken und Herausziehen der Stromversorgung.
Die sekundäre Entsperrung löst das Problem der Verbindungsunterbrechung sehr gut. In der Regel kann die sekundäre Entriegelung die Abschaltzeit auf mehr als 1s begrenzen, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
3. Sekundäres Entriegeln
Es gibt zwei Möglichkeiten der sekundären Entriegelung.
1) Man erreicht das Gegenteil des typischen Auszugs, wie z.B. bei den gängigen HV-Steckverbindern der Serie HVA800 HVC800.
Die Trennungsrichtung der Boosterplatte und des Steckers ist entgegengesetzt, wenn der Stecker herausgezogen wird, wodurch die Reaktionszeit beim Herausziehen erhöht und die sekundäre Entriegelungsfunktion erreicht wird.
2) Die andere ist die mechanische Sekundärentriegelung.
Beim Herausziehen des Steckers kann das erste Mal nur bis zu der Position herausgezogen werden, an der die HVIL-Klemme getrennt ist. Dann ist ein zweiter Vorgang erforderlich, um die Signalanschlüsse zu trennen und damit die sekundäre Entriegelungsfunktion zu ermöglichen.
Im Vergleich zur ersten Methode bietet die mechanische Sekundärentriegelung eine höhere Sicherheit, ist aber auch komplizierter aufgebaut.
4. Verriegelungsstruktur
Die Connector Position Assurance (CPA) ist eine Schnappstruktur, die zur Erhöhung der Festigkeit der Verriegelungsvorrichtung des Steckers verwendet wird.
CPA kann die Stecker- und Buchsenverbindung wirksam schützen, um ein versehentliches Lösen oder einen schlechten Kontakt während des Betriebs des Fahrzeugs zu verhindern.
Das Funktionsprinzip der CPA. Wenn die Hauptverriegelungsstruktur verriegelt ist, unterstützt die CPA die Verriegelung. Zu diesem Zeitpunkt ist die Hauptverriegelungsstruktur nicht leicht von der äußeren Umgebung zu lösen.
Die CPA muss entriegelt werden, bevor die Hauptverriegelung entriegelt werden kann.
5. Terminal Position Assurance
Die Terminal Position Assurance (TPA) wird für Sekundärschutz- und Begrenzungsklemmen verwendet. Das TPS verhindert, dass sich die Klemmen unter äußerer Spannung verschieben.
Normalerweise verwenden wir sie in raueren Umgebungen.
Diese Zusammensetzung enthält im Allgemeinen zwei Arten von Haltestrukturen. Die eine ist die Terminal-Holdingstruktur, die andere die TPA-Holdingstruktur.
6. Bewertung des Crimpens von Klemmen
Das Crimpen von Kontakten ist der wichtigste Prozess in der Steckverbinderindustrie. Die Bewertung des Crimpens von Kontakten umfasst die folgenden Punkte.
1) Endgültige Zugfestigkeit
Die minimale Zugfestigkeit der Crimpung zwischen der Klemme und dem Draht. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Parameter aufgeführt.
2) Endwiderstand
Widerstandsprüfung an der Crimpstelle. Die folgende Tabelle zeigt den Anschlusswiderstand.
3) Analyse des Crimpprofils der Kontakte
Die effektive Crimpfläche der Kontakte nach dem Crimpen abschneiden, schleifen und polieren. Verwenden Sie dann eine professionelle Ausrüstung zur Prüfung des Verdichtungsverhältnisses.
Es ist erforderlich, dass, wenn etwa 5 ~ 10 mal, gibt es keine sichtbare Lücke zwischen den komprimierten Kabeln, und das Kompressionsverhältnis ist bei 80 ~ 90 kontrolliert.
4) Temperaturanstieg der Klemme
Generell gilt, dass der Temperaturanstieg der Klemme 55 K nicht überschreiten darf.
5) Höhe und Breite der Crimpverbindung
Bestimmen Sie die Crimphöhe und -breite der Kontakte, die den vorherigen Test bestanden haben, und kontrollieren Sie CPK während des Prozesses.
7. Umfassende Prüfung von HV-Steckverbindern
Wir müssen während der Produktion von Hochspannungssteckern und Kabelbäumen umfassende Tests der Produktleistung durchführen. Eine solche umfassende Prüfung spielt eine wichtige Rolle als Gatekeeper.
In der Regel enthält es die folgenden Punkte.
1) Stehspannungsprüfung
Zur Erkennung des Risikos einer schlechten Spannungsfestigkeit während der Montage des Produkts. In der Regel erfordert diese Art von Test eine 100%ige Prüfung.
2) Isolationsprüfung
Vor allem für das Produkt bei der Montage, wenn die Gefahr einer schlechten Isolierung besteht.
3) Leitfähigkeit des Stromkreises
To Erkennt, ob die einzelnen Schaltkreise nach dem Zusammenbau des Steckverbinders einander entsprechen.
4) Luftdichtheitsprüfung
Drücken Sie mit 47,8 kPa Luftdruck, um die Dichtigkeit des Anschlusses zu prüfen. Wir können die Prüfzeit, den Leckagewert und andere Parameter entsprechend den Produkteigenschaften anpassen. Anwendbar auf die Prüfung des fertigen Steckverbinders oder der Kabelbaumbaugruppe.
5) Prüfung des Abschirmkreises
Zur Ermittlung des Widerstandswerts im Abschirmkreis. Im Allgemeinen sollte der Abschirmungswiderstand weniger als 10 mΩ betragen.
Aufbau des Testsystems
Da die Leistung der HV-Steckverbinder in direktem Zusammenhang mit der Sicherheit des gesamten Fahrzeugs mit neuer Energie steht, sind die Anforderungen an das Produkt unglaublich hoch.
Neben dem Bericht über die Einhaltung der Normen werden DV- und PV-Prüfungen in der Entwurfs- und Produktionsphase des Werks durchgeführt.
Die Prüfung umfasst im Wesentlichen die folgenden Aspekte.
1）Elektrische Leistung
Die Prüfung der elektrischen Leistung umfasst Tests der elektrischen Parameter und der elektrischen Sicherheit. Wie z. B. Stromzyklus, Überlappungswiderstand, Prüfung der Isolationswiderstandsfähigkeit usw.
2）Mechanische Leistung
Die Prüfung der mechanischen Leistungsfähigkeit umfasst Tests der Auszugskraft, der Vibrationsfestigkeit und der mechanischen Struktur. Sicherstellung der Bequemlichkeit und Zuverlässigkeit bei der Installation, dem Anschluss und der Wartung des Produkts.
3）Umweltverträglichkeit
Einschließlich Beständigkeit gegen Salzsprühnebel, thermische Alterung, Temperaturschocks, feuchte Wärmezyklen usw. Die Prüfmethoden und -anforderungen variieren je nach Einsatzbereich des Produkts.
Schlussfolgerung
Ein Hochspannungsanschlusssystem ist ein integraler Bestandteil der neuen Energiefahrzeuge. Seine Zuverlässigkeitsprobleme werden sich direkt auf die Sicherheit von Elektrofahrzeugen auswirken.
In diesem Artikel werden die Entwicklungsgeschichte, die technischen Merkmale und die Prüfanforderungen von Hochspannungssteckern für Elektrofahrzeuge vorgestellt.
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