連接器技術及趨勢
Time：2021-08-30Views：2659 Author：Yixinying效勞于制造業百萬工程師
近年來，由于遭到全球經濟動搖的影響，北美、歐洲和日本連接器市場增長遲緩，而以中國為代表的新興市場呈現持續增長勢頭，成為推進全球連接器市場增長的主要動力。為此，全球知名連接器企業紛繁把消費基地轉移到國內，包括TE Connectivity、Molex、Delphi等持續在國內投資建廠，中國曾經成為全球[敏感詞]的連接器消費基地，特別在政府的政策推進鼓勵下，我國新能源汽車行業穩健開展帶動了汽車連接器的持續開展。我國連接器經過了多年的技術積聚，無論在設計才能還是自動化消費才能上曾經滿足了新能源汽車高壓連接器所請求的技術程度。在下游廠商國產化和技術才能足夠滿足的前提下，國內廠商曾經占領了新能源汽車高壓連接器的至高點。希望在這個新的范疇完成彎道超車，有時機突破外商在傳統汽車連接器的壟斷位置。
1 高壓連接器技術剖析
1.1 高壓連接器在整車系統中的應用
新能源汽車用連接器是連接[敏感詞]類中的一種，是近幾年隨著國度新能源汽車的開展，逐步從傳統高壓大電流和傳統低壓汽車連接器中別離出來的一類連接器。相較于傳統高壓大電流連接器，新能源汽車用連接器的運用工況更復雜多變，對連接器的牢靠性請求更高；相較于傳統低壓汽車連接器，由于電壓等級的進步（目前主流系統的電壓均高于300V DC），增加了人體遭到電擊傷害的風險，對連接器的平安性請求更高；所以對產品的絕緣、防護請求等比傳統低壓插件均有所進步。
新能源汽車用連接器的作用主要是保證整車高壓互聯絡統，即在內部電路被阻斷或孤立不通處架起橋梁從而使電流流通。新能源車用連接器的組成普通可分為：外殼、密封件等輔助構造，絕緣件，導電接觸對三局部組成。經過插頭護套和插座護套間的對插、互相配合，即可到達接通和導電的功用。高壓連接器主要運用在新能源汽車高壓大電流回路，和導電線纜同時作用，將電池包的能量經過不同的電氣回路，保送到整車系統中各部件，如電池包、電機控制器、DCDC轉換器、充電機等車身用電單元。
連接器的溫升受如下要素影響：
1、 接觸電阻：用于導電銜接，兩接觸載體之間的電阻，如針孔對插接觸電阻、針孔尾部與導線壓接電阻、螺紋銜接銅牌與銅牌之間的接觸電阻
2、物質環境加熱：當連接器長期處于一個高溫環境，由于連接器所用的資料都是工程塑料、金屬、橡膠等，特別工程塑料請求[敏感詞]工作溫度140℃，但當產品運用的環境溫渡過高，連接器由于本身接觸內阻發熱在到達熱均衡時，加上所處的環境溫度高于了資料允許運用[敏感詞]工作溫度。此時，若連接器長期處于一個該環境，連接器內部針孔件發熱招致內部溫度排不出來話，內部溫度會持續升高，連接器就會產生很大的熱量，招致連接器呈現燒蝕惹起車輛熄滅，這是十分嚴重的問題。橡膠資料和金屬資料均有[敏感詞]工作溫度限制，設計時均需求思索。
3、板端的銜接：設計的時分要用螺栓的狀況下，或者要用預防措施，避免供貨的時分松脫；同時在螺栓銜接時，一定要依據操作標準停止扭力檢測。導電部件螺釘銜接狀況下，主要的失效形式之一就是未依照力矩請求停止擰緊力矩管控，招致銜接部位溫升異常，燒蝕。
4、降額曲線：如今我們來討論降落額曲線，在我的了解中，降額曲線圖就好比你去選擇一個商品，這個商品要用在特定的環境中運用，這時選擇商品的時分就要依據這個商品的一個屬性值來肯定你選擇哪個區間范圍內的商品。高壓連接器的降額曲線圖就是給客戶提供一份菜單，客戶依據這個菜單對應本人的口味選擇本人適宜的菜品。
降額曲線就是不同電流在不同的工作環境溫度下對應出的不同值，這些值經過描點法得到的一個曲線圖，有了這個降額曲線圖就能愈加直觀的看到這個連接器運用條件。
1.2.2高壓互鎖(HVIL)
針對整個的高壓互連系統來講，為了保證高壓系統上下電時的平安，在銜接設計時，引入了高壓互鎖概念。簡單描繪為，連接器在插合導通時，高壓回路先接觸導通，后高壓互鎖信號回路再導通；分斷時，先高壓互鎖信號分斷，后高壓回路斷開。大多數連接器廠家會把高壓互鎖設計放在連接器內部，也有一局部廠家會把高壓互鎖經過輔助構造設計放在對插腔體的外部。確保高壓互鎖回路的穩定性，非常重要。假如說高壓互鎖不連續，可能帶來的影響會很惡劣，比方車正在行駛過程中，忽然高壓互鎖回路信號異常，招致整車忽然掉電，不能正常運轉，這樣會形成交通事故。
1.2.3 鎖緊構造
了解真正的二次鎖不是有一個二次的維護作用，是更要有效地對其維護，這個真正的含義就是在一次鎖止后，假如一次鎖失效了或者沒有操作核實到位，二次鎖就是確保一次鎖鎖好以后，對[敏感詞]次鎖停止維護，這是一個很重要的作用。二次鎖緊構造分離一次鎖里面最常用的就是力臂機構，由于一次鎖緊跟插拔力有關，所以依照力學設計理念需求一品種似于力臂機構的方式，這樣才干到達既省力，也可以很輕松地把連接器插到位。關于力臂的請求，USCAR里面講到了很多的力臂的人機工程的可操作性。USCAR里面也規則了相關一次鎖和二次鎖在對插和不對插狀況下的力的請求。其實我們大家都會以為USCAR是連接器的規范，但我以為USCAR規范不只僅是作為一個技術性規范，而且還指導了設計者在設計過程中把構造做牢靠，怎樣在構造及性能牢靠的前提下，也可以提供客戶更好的產品體驗感。
1.2.4 防護等級
連接器的防護主要分在三個布置：
[敏感詞]個是板端密封：板端就是連接器插座端采用四個螺釘采用機械銜接方式裝置，這種是比擬常用的構造，也有一些比擬特殊的構造（圖3）；
第二個是頭座對插密封：頭座對插就是公端包含母端或者是母端包含公端中間采用橡膠件停止徑向和軸向之間的防護（圖4）；
第三個是線端密封，線端連接器跟電纜之間的防護密封。
關于電動汽車高壓連接器隨著市場的開展，主機廠對產品防護的性能請求也在不時地進步。行業開展初期，IPI67的防護請求曾經能夠滿足絕大局部客戶。但是后期隨著市場上呈現的連接器產品防護失效，招致產品呈現漏水，絕緣毛病、以至燒蝕的案例也越來越來越多。
防護請求逐漸的進步成為電動車開展趨向，目前IP67的請求不能滿足正常的運用請求，當然這也不是[敏感詞]的，還要看連接器在車上布置的位置。依據高壓回路在整車布置來講，都會懸掛在汽車底盤[敏感詞]，高壓不得進艙內這是一個準繩，所以說大多數高壓連接器都是會在底盤靠近空中，或者靠近輪轂的位置，當一些天氣惡劣的時分，比方說殘酷的天氣很大的暴雨或者說一些嚴寒的天氣，你的輪胎帶起來的水其實會沖擊這些連接器，假如大家熟習測試的話，國內規范沒有IP6K9K一說，你會發現假如IP67的話，高壓水槍的沖擊的壓力，其實沒有6k9k大。當汽車高速行使的時分，忽然涉水時，瞬時涌向連接器的水壓會很大，所以說IP67有的時分是很難滿足實踐的運用請求。針對這一點的話，如今國內規范QC/T1067,國外規范USCAR將連接器密封分為兩個等級S1和S2。S2等級的話，明白規則適用的場所是底盤的位置較低，引薦的就是6K和9K，所以將來銜接防護的話一定是6K和9K。假如連接器并不是布置在上述位置，IP67的設計其實還是能夠滿足整車運用請求。
1.2.5 電磁屏蔽
電動汽車有很多的電子器件，電流會產生磁場，整車零部件要有抗干擾的才能。特別是電動汽車如今作為一個載體，無人駕駛會在這個根底上更多地開發，所以這個技術問題十分重要。關于高壓系統而言，屏蔽連接器、電纜是十分重要的，但是我們更多的是要優先思索系統級的布置，這是一個前提條件，假如你的OBC，你布置的位置，包括系統中的DCDC，是不是自身可能會有一些先天性的問題，即便連接器做得再好，也會呈現各種信號干擾的問題，所以首先要思索系統型的，其次思索零部件級的。關于連接器屏蔽效能，普通會采用二個方式。[敏感詞]種方式，我們在一些塑料連接器上，里面會有金屬屏蔽罩，電纜屏蔽層會跟金屬殼的屏蔽層相連，構成一個有效的360°的屏蔽層。第二種方式，大多數的高壓小電流的銜接，都不會有二次的銜接，會采用跟電纜的屏蔽層相接，這種方式也是現有廠家常用的方式，包括國內一些比擬知名的主機廠也在思索這種方式，我們叫spring contact（英文），其實就是一個彈簧的銜接。這種構造的益處也是很多的，由于尺寸、空間會更小，它的接觸點也會更多；此構造的制造商很多，主要代表的公司像瑞士的寶馬彈簧、美國的巴塞爾等，他們在這塊有很多實踐成熟應用案例。大多數狀況下，導線和屏蔽層的銜接，我們會用金屬內、外環的方式，停止壓接，將屏蔽層置于兩個金屬環之間，經過冷壓變形使屏蔽層和金屬環停止嚴密固定。另外，我們還有一種屏蔽方式，它經過一品種似于表帶簧的構造，用以替代彈簧銜接，該構造常在軍用產品上運用，技術成熟；我們做過相關測試，均能滿足設計請求。該構造應用在新能源電動車的屏蔽，既可以滿足性能請求，同時又是沖制件，合適批量消費，性價比高。
1.2.6連接器材質
連接器絕緣件材質普通選用PA66、PBT、ABS、PC等。接觸件材質普通選用黃銅、磷青銅、鈹銅等，但如今國外用的比擬多的資料是銅鎳硅資料。連接器殼體材質普通分為塑料和金屬兩種材質。
關于如何選擇塑料材質或者金屬材質，普通有如下幾個參考點：
1.輕量化
由于對整車輕量化的需求，特別是乘用車廠商會在滿足產品性能的前提下，盡量去選擇塑料連接器，以到達控制整車重量。
2.產品的運用環境
由于金屬資料的機械強度比塑料好。所以在一些運用環境比擬惡劣的環境下，金屬連接器會更合適。例如像特種車輛、渣土車，以及整車在布置時，未做防護的電氣銜接部位。此時，金屬材質相比塑料材質的連接器在受環境影響及機械強度方面略勝一籌。
3.屏蔽完成方式
針對屏蔽連接器，由于金屬連接器本身的外殼就是用于導通屏蔽，構成屏蔽維護的載體。普通狀況下，金屬連接器較塑料連接器更容易完成更為優良的屏蔽效能，外形構造更為緊湊。
1.2.7連接器常用技術參數解讀
（1）運用位置：望文生義，即為連接器在整車不同高壓電器上的應用位置，選擇連接器。
（2）額定電壓：電氣設備（包括用電、供電設備）可長期穩定工作的[敏感詞]電壓。
額定電壓大小與爬電間隔&電氣間隙成正比。
換句話說，額定電壓請求越高，連接器越大，或者越長。爬電間隔&電氣間隙設計規范依GBT 16935.1(IEC 60664-1)，
（3）額定電流：電氣設備的額定電流是指在基準環境溫度下，在額定電壓工作條件下，發熱不超越長期發熱允許溫度時所允許長期經過的[敏感詞]電流。
對電動汽車而言，P=UI,額定電流是依據電氣設備的功率P，輸出電壓U決議。
峰值電流：電動汽車在急加速，爬坡，超載的霎時產生的[敏感詞]電流值。
載流截面積與連接器額定電流成正比，換句話說，插針/孔/導線截面越大，它所能經過的電流也越大，連接器越大。
（4） HVIL（高壓互鎖）
（4.1）設計HVIL功用目的
確認整個高壓系統的完好性，當高壓系統回路斷開或者完好性遭到毀壞的時分，激起整車的平安措施啟動。
（4.2）HVIL功用的完成
a.需求整個系統構成，系統開發時就要設計進去；
b.主要經過連接器來完成；
c.HVIL電路是低壓電，相關于功率電路，是獨立的。
（4.3）連接器HVIL功用完成原理
功率和信號端子應滿足：
——銜接時，功率端子先接通，信號端子后接通。
——斷開時，信號端子先斷開，功率端子后斷開。
特別闡明：功率端子的接通，表示良好的接觸，虛接觸是不可承受
（5） 屏蔽
交變電場屏蔽:為降低交變電場對敏感電路的耦合干擾電壓，能夠在干擾源和敏感電路之間設置導電性好的金屬屏蔽體，并將金屬屏蔽體接地。屏蔽與非屏蔽連接器主要區別即為能否設置有導電良好的金屬屏蔽體。
（6） 防護等級
IP防護等級是由兩個數字所組成，[敏感詞]個標志數字表示電器防塵、避免外物侵入的等級，第二個標志數字表示電器防濕氣、防水侵入的密閉水平，數字越大表示其防護等級越高。
（7）出線方式
主要指電連接器插頭尾部電纜出線角度與插座裝置面法向方向之間的角度，依此劃分，常見的有90°(彎式)及180°(直式)出線電連接器。
（8） 插座裝置方式
為滿足主機廠設計人員對連接器不同布置方式的需求，電連接器插座裝置方式細分為以下四種：
1.6.2.3選項留意事項
（1）電壓選型需匹配：整車經過負載計算的額定電壓應小于等于連接器額定電壓，若整車工作電壓超出連接器額定電壓長時間運轉，電連接器有爬電燒蝕風險。
（2）電流選型需匹配：整車經過負載計算的額定電流應小于等于連接器額定電流，若整車工作電流超出連接器額定電流長時間運轉，電連接器有過載燒蝕風險。
（3）電纜選型需匹配：整車電纜選型匹配分為電纜載流匹配和電纜與連接器密封匹配，關于電纜載流，各主機廠有特地的電氣工程師停止匹配設計，在此不作解釋。
密封匹配：連接器與電纜密封依托橡膠密封件彈性緊縮提供二者間接觸壓力，從而完成牢靠的防護性能，如IP67；依據計算，完成特定的接觸壓力依托密封件特定的緊縮量完成，依此推出，若需牢靠防護，連接器的密封防護在設計之初就對電纜有特定的尺寸請求；
同等規格的載流截面，電纜可有不同的外徑尺寸，如屏蔽電纜與非屏蔽電纜，國標電纜與LV216規范電纜，詳細匹配何種電纜，連接器選型規格書均有明白表述，故連接器選型時需特別留意適配電纜規格請求，以防形成連接器密封失效。
（4）整車需柔性布線：關于整車布線，現各主機廠均有彎曲半徑及松弛度請求；依據連接器在整車運用案例，倡議線束裝配完成后，連接器端子自身不受應力，只要當線束整體因汽車運轉遭到振動、沖擊與車身發作相對位移時，經過線束柔性到達應變消弭目的，即便有少許應變傳送到連接器端子，所產生應力也不超越端子在連接器中設計固持力 。
2 高壓連接器開展趨向
2.1 政策導向作用
國度對新能源電動汽車產業政策的制定要依據中國國情來決議。在開展綠色交通體系方面，國度方案提出，加快車船構造晉級，推行運用新能源汽車，2020年新能源汽車產銷量到達200萬輛左右。加快推進城市建成區新增和更新的公交、環衛、郵政、出租、通勤、輕型物料配送車輛運用新能源或清潔能源汽車，重點區域運用比例到達80%；重點區域港口、機場、鐵路貨場等新增或改換作業車輛主要運用新能源或清潔能源汽車。2020年底前，在物流園、產業園、工業園、大型單列市建成區公交車全部改換為新能源汽車。在物流園、產業園、工業園、大型商業購物中心、農貿批發市場等物流集散地建立集中式充電樁和快速充電樁。依據國度的政策導向，整車廠也依據相關政策調整內部形式，這就決議了連接器的開展方向。
2.2平臺化及定制化
電動汽車這品種型也多，比方說乘用車、物流車，包括定制連接器，請求會不所不同，或者說會提出一些特別特殊的請求，所以包括還有無人駕駛，物聯網車、新能源等等，我們連接器廠家要思索一下，這種電動汽車細分行業需求的定制化（整車端和電池端），我覺得或許會是一個選擇不錯的嘗試，我們如今曾經在邁向[敏感詞]步。由于總體來看，這些類型的車都會在不同的場所應用，其實都是一個細分范疇，固然量沒有那么大，但是那個市場就是屬于我們的，我們在這個市場就是做到[敏感詞]，這也是一個不錯的選擇。第二個就是平臺化，將來電池和整車都會趨于平臺化，如何跟客戶堅持深化的技術溝通，構成雙方平臺化的產品很重要，國內主機廠比擬多，大家平臺如今也不同，比方電池整包廠特別多，每家本人的模組計劃、電池箱成組計劃都不一樣，作為連接器廠家需求考慮怎樣樣做合適平臺化的應用。
2.3小型化及輕量化
在汽車工業日漸追求節能與環保的背景下，汽車輕量化及小型化已成為技術潮流，也是汽車廠商技術競爭的重點，經過控制整車重量，能夠有效的降低油耗，減小尾氣排放，進步燃油能效。在汽車工業這樣的大環境下，也帶動新能源連接器必需走小型化及輕量化。
汽車小型化及輕量化的一系列重要處理計劃，包括引入更小尺寸的高性能銅合金導線做為信號傳輸線，同時引入向微型化開展的端子及接觸件系統，以及該微型化產生的壓接不穩定的優化及牢靠考證辦法；采用高性能端子來降低小功率傳輸導線尺寸的原理，以及采用鋁導線替代傳輸較大功率的大線徑銅導線。
3 結論
經過剖析新能源連接器的主要技術參數及選用準繩，隨著我們不時地去搜集各種各樣的數據反應，在國外的話，以至連接器的廠家設置了很多整車的數據返回，他們會構成一個聯盟，他們會依據數據不時的改進，到達一個最優的產品。
同時，隨著國內連接器廠商，在實踐運用過程中得到的主機廠和用戶的實踐反應。連機器廠商們也在不停地去模仿真適用戶運用環境下，連接器能否穩定;包括我們新資料的研發和技術壁壘的攻克，本錢能否可以商業化。在不久的未來，這些都不會是問題，都會被克制掉。
