Arneses y conectores de alta tensión

I. Esquema de diseño de arneses de alta tensión

(1) Dirección de diseño

Este esquema de diseño responde con precisión a los requisitos únicos de los vehículos de nueva energía y presenta ingeniosamente un conjunto de soluciones de arneses de alta tensión que combinan alta eficiencia y alta seguridad. Al optimizar profundamente la disposición de los arneses, seleccionar cuidadosamente los materiales adecuados e introducir procesos de fabricación avanzados, se ha logrado con éxito el objetivo de aligerar los arneses de alta tensión y, al mismo tiempo, garantizar una transmisión de potencia eficiente, sentando una base sólida para el excelente rendimiento de los vehículos de nueva energía.

(2) Diseño de la disposición del arnés

A la hora de planificar el trazado de la compleja estructura del chasis de los vehículos de nueva generación, el diseño del trazado del arnés de alta tensión es extremadamente elaborado. Cada curva y cada estiramiento se han calculado con precisión para garantizar que su longitud sea la correcta, eliminando las situaciones de ser demasiado largas o demasiado cortas. De esta manera, se pueden minimizar los efectos adversos causados por la vibración y la fricción en el arnés durante la operación del vehículo. Con la ayuda de unos cierres de arnés especialmente diseñados, como abrazaderas diseñadas con precisión y soportes estables y fiables, el arnés puede permanecer firme como una roca durante la conducción a alta velocidad del vehículo y fijarse firmemente en la posición predeterminada, evitando de forma eficaz el riesgo de que se afloje o se caiga. Además, para las partes clave del arnés que son extremadamente vulnerables al desgaste o que pueden estar expuestas a la invasión del complejo entorno externo, añadir fundas protectoras es, sin duda, una decisión acertada. Esto reducirá en gran medida el riesgo de daños y prolongará ampliamente la vida útil de todo el sistema de arneses, lo que hará que su fiabilidad dé un salto cualitativo.

(3) Selección de materiales

La elección de los materiales conductores es un vínculo crucial en relación con el rendimiento de los arneses de alta tensión. Se da prioridad a los materiales con una conductividad ultraalta, una excelente resistencia al calor y una excelente resistencia a la corrosión, como los materiales superconductores de alta temperatura o los alambres de aleaciones especiales. Incluso en entornos extremadamente hostiles, como el tostado a alta temperatura y la erosión por alta humedad, pueden permanecer estables y garantizar una transmisión estable y eficiente de la energía eléctrica. La selección de los materiales aislantes es igualmente importante. Centrándonos en el campo del alto rendimiento, destacan materiales como la poliimida (PI) y el politetrafluoroetileno (PTFE). Con sus extraordinarias propiedades de aislamiento eléctrico, construyen una barrera de seguridad inexpugnable para la transmisión de energía de alta tensión. Para los conectores, los materiales metálicos de alta resistencia y alta conductividad, como las aleaciones de cobre y el acero inoxidable, son las mejores opciones, ya que garantizan que los conectores siempre puedan mantener un excelente rendimiento de contacto durante el largo ciclo de servicio, lo que garantiza un flujo fluido de corriente.

(4) Proceso de fabricación

Introducir tecnología de producción automatizada para facilitar la fabricación de arneses de alto voltaje es como inyectar una fuerte dosis de estimulante en la línea de producción. Al tiempo que mejora considerablemente la eficiencia de la producción, garantiza de manera integral la calidad del producto. Con un equipo de crimpado de precisión, el conductor y el conector pueden conectarse sin problemas y conectarse firmemente, lo que reduce de manera efectiva el problema de aumento de temperatura causado por la resistencia de contacto de la fuente. Durante todo el proceso de producción, se realizan estrictos controles de calidad. Desde la medición precisa de la resistencia de los conductores hasta la verificación repetida de las fuerzas de inserción y extracción de los conectores, se comprueban minuciosamente varios indicadores de prueba para garantizar que todos los indicadores de rendimiento del arnés de alta tensión cumplan con precisión los estándares de diseño establecidos, lo que permite que los vehículos de nueva generación avancen con una calidad excelente.

(5) Diseño de seguridad

En la arquitectura del sistema de arneses de alta tensión, los dispositivos de protección contra sobrecorriente son como guardias leales. Los dispositivos como los fusibles y los disyuntores cumplen sus funciones respectivas para evitar de cerca los daños al arnés causados por una corriente excesiva. Al mismo tiempo, se debe construir un «muro de aislamiento» sólido entre el arnés de alta tensión y el arnés de control de baja tensión para bloquear eficazmente las interferencias electromagnéticas y eliminar de raíz los posibles riesgos de seguridad. El diseño del sistema de puesta a tierra es aún más crucial. Con una planificación razonable y una disposición cuidadosa, es seguro que el arnés de alta tensión pueda enraizarse firmemente en el suelo para lograr una conexión a tierra fiable, minimizando así los peligros ocultos que suponen las interferencias electromagnéticas y la acumulación de electricidad estática y favoreciendo el funcionamiento seguro de los vehículos de nueva generación de energía.

II. Diseño y disposición de arneses de alta tensión

El diseño de los arneses de alta tensión debe cumplir estrictamente con una serie de normas básicas, que incluyen la seguridad, la confiabilidad, la rentabilidad y la comodidad del mantenimiento. Desde el punto de vista de la seguridad, el arnés debe mantener una distancia segura de las fuentes de calor y los componentes dinámicos para mantenerse alejado de posibles fuentes de riesgo de incendio y garantizar que todo sea infalible. En cuanto a la fiabilidad, es necesario que la conexión del arnés sea tan firme como una roca y que pueda soportar las sucesivas pruebas de factores ambientales como la vibración, los cambios bruscos de temperatura y la humedad. Al perseguir un rendimiento excelente, no se pueden ignorar los factores económicos. Los diseñadores deben realizar cálculos meticulosos y hacer todo lo posible para reducir la cantidad de arneses y optimizar el consumo de material para lograr un control de costos efectivo. Desde el punto de vista de la comodidad del mantenimiento, la disposición del arnés debe ser ordenada y ordenada, y las marcas deben ser claras y visibles, de forma que el personal de mantenimiento pueda localizar rápidamente los problemas y completar de manera eficiente los trabajos de sustitución, lo que constituye un sólido respaldo para la posterior operación y mantenimiento de los vehículos de nueva generación.

III. Proceso de fabricación y selección de materiales de arneses de alta tensión

(1) Proceso de fabricación

La fabricación de conductores es como una delicada sinfonía de procesos, con varios pasos que funcionan en estrecha colaboración. En primer lugar, la trefiladora muestra su destreza y estira con precisión la materia prima metálica en alambres individuales del diámetro especificado. Cada cable tiene la importante tarea de transmitir potencia. Inmediatamente después, comienza el proceso de recocido y dota al hilo único de la suavidad adecuada, lo que facilita el procesamiento posterior. Posteriormente, varios alambres individuales, como camaradas estrechamente unidos, se tuercen para formar un núcleo de alambre fuerte, y la resistencia mecánica se dispara instantáneamente. El proceso de aislamiento tampoco debe ser descuidado. Con la ayuda de la extrusora, el material aislante se recubre uniformemente en la parte exterior del conductor. Después del enfriamiento y la solidificación, se forma una capa aislante firme para salvaguardar la transmisión pura de energía eléctrica. La fabricación de la capa de protección es aún más crítica. Los materiales, como las redes metálicas trenzadas o las láminas de aluminio, se envuelven herméticamente alrededor de la capa aislante para garantizar un contacto cercano con el conductor y mantener a raya las interferencias electromagnéticas. Los conectores instalados en ambos extremos del arnés de alta tensión son los conectores clave que conectan los sistemas eléctricos del vehículo. Al confiar en las tecnologías de mecanizado de precisión y moldeo por inyección, se garantiza una gran precisión. Durante el montaje, el conductor y el conector se abrazan firmemente, la resistencia de contacto se reduce al mínimo y el rendimiento conductivo es excelente.

(2) Selección de materiales

Materiales conductores:

En la fase de diseño de los arneses de alta tensión para vehículos de nueva generación, el cobre y el aluminio de alta pureza son los principales actores, que abordan conjuntamente los graves desafíos que plantea la transmisión de grandes corrientes y altas tensiones. Los conductores de cobre, con su excelente rendimiento conductivo y su excelente resistencia mecánica, son la primera opción en la mayoría de los escenarios. En algunos escenarios de aplicación específicos, los conductores de aluminio livianos y rentables también destacan por sus propias ventajas. Para garantizar el uso seguro de los arneses de alta tensión, la capa exterior del conductor se envuelve cuidadosamente con materiales aislantes. El polietileno reticulado (XLPE), el cloruro de polivinilo (PVC), el caucho de etileno-propileno (EPR), etc. desempeñan sus funciones. Entre ellos, el polietileno reticulado es muy apreciado en el campo de los vehículos de nueva energía debido a su excelente rendimiento eléctrico y características de resistencia al calor.

Materiales de blindaje:

En la era de la tecnología de fabricación de automóviles, para resistir la invasión de interferencias electromagnéticas (EMI) en los sistemas electrónicos de los vehículos, los arneses de alta tensión están equipados con «armaduras electromagnéticas» especiales. Los materiales de protección, como las redes metálicas trenzadas, las láminas de aluminio y los tejidos conductivos, utilizan sus habilidades únicas para absorber o bloquear las ondas electromagnéticas, trabajando en conjunto para minimizar las interferencias electromagnéticas y garantizar un funcionamiento estable y fiable de los sistemas electrónicos de los vehículos.

Materiales de la chaqueta:

La chaqueta sirve como una protección sólida para los arneses de alta tensión y asume la importante tarea de resistir los efectos adversos del entorno externo. La resistencia a la intemperie, la resistencia a la abrasión, la resistencia al aceite y la resistencia al fuego son indispensables. Los materiales como el cloruro de polivinilo (PVC), el elastómero termoplástico (TPE) y el nylon dominan el mercado. Aunque tienen características diferentes, todos tienen como objetivo proporcionar la protección necesaria para mantener el funcionamiento normal de los arneses de alta tensión.

(3) Análisis de selección de conectores

1. Requisitos de rendimiento de los conectores

Requisitos de rendimiento eléctrico:

El modelo de diseño de los conectores para vehículos de nueva energía se basa cuidadosamente en los requisitos específicos de rendimiento eléctrico, con el objetivo de garantizar la seguridad y la estabilidad en el sistema de alta tensión. Teniendo en cuenta los crecientes requisitos de tensión de los vehículos de nueva generación, la tensión nominal de los conectores supera con creces el umbral de los 200 V, lo que ofrece una garantía sólida para la transmisión de energía de alta tensión. La resistencia de aislamiento es la «némesis» de las fugas y los cortocircuitos. Su valor sigue estrictamente los estándares de la industria, no menos de 100 MΩ, protegiendo el paso puro de la transmisión de energía. El rendimiento de resistencia a la tensión es aún más importante. Debe ser capaz de soportar la dura prueba de una tensión de al menos 1000 V para afianzarse firmemente en el sistema de alta tensión de los vehículos de nueva energía y garantizar la seguridad de las aplicaciones.

Requisitos de rendimiento mecánico:

La fuerza de inserción y extracción, como índice de medición clave de la comodidad de operación de los conectores, tiene un diseño delicadamente equilibrado. Debe ser fácil de insertar y extraer y, al mismo tiempo, evitar una holgura excesiva. Por lo general, se controla con precisión dentro de los 100 N. La durabilidad mecánica define la resistencia de los conectores. Lo ideal es que el número de tiempos de inserción y extracción repetibles supere con creces las 50 veces. Incluso después de años de trituración, se mantiene tan estable como una montaña. Durante la conducción de vehículos de nueva energía, la vibración siempre está presente. Los conectores, con su excelente capacidad antivibración, mantienen su rendimiento eléctrico y mecánico sin cambios por debajo de la frecuencia y amplitud de vibración especificadas, lo que garantiza la estabilidad continua de la transmisión de potencia.

Requisitos de adaptabilidad a la temperatura:

La adaptabilidad a la temperatura de los conectores es extremadamente estricta. Debe poder funcionar normalmente dentro de un amplio rango de temperatura, de -40 °C a 125 °C. Tanto si hace hielo y nieve como si hace mucho calor, sus prestaciones eléctricas y mecánicas siempre se mantienen estables y nunca se degeneran ni fallan. Con una fiabilidad similar a la del acero, proporciona una base sólida para el funcionamiento de vehículos de nueva energía en diversos entornos extremos.

Requisitos de resistencia a la corrosión:

La selección de los materiales de los conectores afecta directamente al rendimiento de resistencia a la corrosión. Para la carcasa, se prefieren las aleaciones de aluminio o zinc y otros materiales metálicos con una excelente resistencia a la corrosión, y el tratamiento de arenado de la superficie refuerza aún más la protección. Para la parte de contacto, se selecciona el cobre rojo y se adoptan procesos como el chapado en oro, el plateado y el niquelado. Si bien cumple con los requisitos de prevención de la corrosión, la conductividad mejora considerablemente. Un buen rendimiento de sellado es esencial. Es como una línea de defensa inexpugnable, que evita estrictamente la intrusión de sustancias nocivas como el agua y el polvo y evita eficazmente los riesgos de corrosión. En el proceso de diseño, la estructura de sellado se diseña cuidadosamente para garantizar un efecto de sellado perfecto en cualquier entorno hostil. Además, se implementan múltiples medidas de protección, como el revestimiento anticorrosivo de la superficie del conector y el uso de envolturas de sellado especiales, para que el mantenimiento y la inspección periódicos no sean flojos. Se hacen todos los esfuerzos posibles para garantizar que los conectores sean resistentes a la corrosión a largo plazo, que se inserten herméticamente y que nunca se aflojen.

2. Tipos y características de los conectores

Principales tipos de conectores:

Dominando el mercado nacional, los conectores estándar LV, con sus estándares de proceso estrictamente optimizados, muestran una perfección casi perfecta y cumplen fácilmente con diversos requisitos de conexión eléctrica. Su versatilidad es sobresaliente. Al conectar los componentes principales de los vehículos de nueva energía, como los paquetes de baterías y los controladores de motor, pueden desempeñar un papel importante, ya que garantizan el funcionamiento estable y fiable de estos componentes e inyectan vitalidad continua al núcleo de potencia de los vehículos de nueva energía.

Conectores estándar USCAR:

Como dispositivo de interfaz certificado internacionalmente, los conectores estándar de USCAR son reconocidos en el campo mundial de los vehículos de nueva energía debido a su excelente compatibilidad y confiabilidad. Su diseño sigue estrictamente las estrictas especificaciones de la industria automotriz y puede mantener un funcionamiento estable incluso en entornos extremos, lo que proporciona un sólido respaldo a las marcas de vehículos de nueva energía reconocidas internacionalmente para competir en el mercado global y satisfacer las diversas demandas del mercado global.

Conectores estándar japoneses:

Los conectores estándar japoneses están meticulosamente diseñados de acuerdo con los estándares japoneses y son famosos por su refinamiento y alto rendimiento. Tienen un tamaño compacto, pero contienen una gran cantidad de energía, y su rendimiento eléctrico es sobresaliente, lo que garantiza el funcionamiento estable de los equipos y una excelente confiabilidad, proporcionando una opción de alta calidad para los vehículos de nueva energía que buscan el máximo rendimiento.

Características generales de los conectores:

El funcionamiento eficiente de los vehículos de nueva energía es inseparable de la transmisión estable de energía del sistema de alta tensión, que requiere que el conector tenga una fuerte capacidad de «resistencia» para hacer frente con calma al impacto de la alta tensión y la gran corriente. La selección adecuada de materiales aislantes se ha convertido en una línea de defensa clave para evitar problemas de fugas y cortocircuitos y garantizar la seguridad del sistema. Además, el rendimiento eléctrico del conector permanece tan sólido como una roca en la «prueba» de alta temperatura y no se ve afectado en absoluto. Para facilitar el mantenimiento y la sustitución posteriores, el diseño del conector tiene plenamente en cuenta los requisitos de facilidad de instalación y desmontaje, lo que proporciona comodidad para la gestión completa del ciclo de vida de los vehículos de nueva generación.