车载高压连接器的相关特性

描述

车载高压连接器的相关特性

1.性能要求

高压连接器

相较于传统高压大电流连接器,电动汽车具有600V以上高压及300A以上大电流系统,高压连接器的使用工况更复杂多变,对连接器的安全性、可靠性、屏蔽性具有更高的要求;相较于传统低压汽车连接器,高压连接器和传统车辆连接器有不同的产品特性,有不同的要求,最重要的一个区别是电压比较高,围绕高压带来的各种关联性的要求,同时传统的很多要求等级也都变高了,比如绝缘防护、耐压、防护、高压互锁,甚至其环境要求都有所变化,比如海拔等。由于电压等级的提高(目前主流系统的电压均高于300V DC),增加了人体受到电击伤害的风险,对连接器的安全性要求更高,对产品的绝缘、防护要求等比传统低压插件均有很大提高。如下是高压连接器在整车系统运用中的一个布局图。

高压连接器

高压连接器产品的质量和精度直接影响到连接器的机械、电气、环境等性能,作为新能源汽车各连接系统的桥梁,其质量好坏、可靠性高低会直接影响新能源汽车行车安全和整车安全,因此高压大电流连接器的质量要求比较高,须具备良好的电气、机械和环境性能,具有高电压、大电流性能;需要能够在各种工况下实现等级较高的防护功能(例如高温、震动、碰撞冲击、防尘防水等);具备可安装性;有良好的电磁屏蔽性能;成本应尽可能的低并且耐用,才能符合整车标准。高压连接器产品的基本性能要求:

--载流能力必须能满足200A或以上;

--寿命插拔要求在500次以上;

--温升能力保证在55K以内。USCAR37要求为55K以下; 一般车厂要求50K以下,实际验证测试中,若温升达到45K的时候,应分析原因,并作出改善对策。

高压连接器

2.设计要求

(1)高压连接器安全设计要求:

在不使用工具的情况下, 应无法打开,且有以下三点要求:

a) 高压连接器分开后,应满足IPXXB的防护等级要求;

b) 高压连接器至少需要两个不同的动作才能将其从相互的对接端分离, 且高压连接器与其它某个机构有机械锁止关系,在高压连接器打开前,该锁止机构必须要使用工具才能打开;

c) 在高压连接器分开之后,连接器中带电部分的电压能在1s内降低到不大于30Va.c. (rms) 且不大于60Vd.c。

(2)高压连接器应遵循SAE J1742规定的要求,具有以下技术要求:

高压连接器

SAE J1742规定的技术要求

(3)如何保证高压连接器生命周期的可靠性

按照LV215的要求是乘用车至少15年30万公里,商用车的里程数要比乘用车多很多,是100万公里;在整车的生命周期内,高压连接器是不能出现功能性问题的,严格意义来说,是要通过DFMEA以及完整的群组测试根据应用的环境及相关条件不同来判定,和保证其可靠性。

高压连接器

3.性能总述

高压连接器需要满足三大性能:电气性能、机械性能,密封性能。

高压连接器

从完整的机械性能、电气性能、环境性能、严格的群组测试、连接的三个区域等方面,可以参考标准内容,比如什么情况下要求什么防护等级,什么环境什么振动要求等,但是同时需要了解标准之外的东西,比如ISO的标准里就有提及比如车辆振动下飞石对连接器等悬挂较低的电子件的影响,具体的要求是什么样的,是否一定有必要做?什么情况下需要?什么环境下需要?等等这些不会在标准里详细提及,很多时候来自于OEM和供应商之间的商榷确定。很多的产品特殊要求是来源于实际的工况应用要求的,而这些是很少在标准里面体现的。再比如如今城市道路一到雨季就有很多积水,车辆泡在水里,甚至在水里行驶一段距离已经快成为常态了,但是没有在标准上看见能够说测振动的同时还测防水性能的,但是这个的确是工况环境的实际需要的,那是不是标准上没有就不需要去做了呢?认为不是!车辆是一个复杂的系统,系统里有很多的点构成,每个点都有很多问题,那就应该每个点的逐一想办法解决,想办法通过试验最大化程度的模拟实际的状态,当然这个过程里的确需要追求性能和成本的双平衡,但那些往往看不见的地方,才是别人领先的地方,这也同时应该是一个优秀的高压连接器厂家需要去考虑的问题,设计的产品是不是已经“知其然知其所以然了”?是否能够根据客户的实际工况环境、技术要求,特殊要求等输入建立完整而又详细的设计模型框架?是否能保证这些框架上的每个点都能根据客户的特殊要求而改变调整。这个是一个企业能否做下去,健康的活下去非常关键的地方。

(1)电气性能

1)接触电阻

由①插针和插孔插合的接触电阻

②端子压接导线处的压接电

组成。

由引脚和插座保证,主要有两个要求:

①插针和插座的接触电阻必须小于规定的接触电阻;

②插入插针和插座后,请确保接触的连续性,并且不要瞬时或长期断开接触,

仅通过完成这两点,就可以确保在连接到电连接器的组件之间可靠地传输光和电信号。

接触电阻

都知道接触电阻是考察电接触及传输可靠性的一项重要的指标,接触电阻的大小完全取决于具体应用,在特定的使用环境下,接触电阻越低,接触可靠性一般越高。接触电阻由收缩电阻、膜层电阻和导体电阻组成。导体电阻通常较小可以忽略不计,主要是由收缩电阻和膜层电阻组成。依据电接触理论,接触电阻R=RC+Rf+Rp,式中:

Rp—为导体电阻,它是端子和引出线的欧姆电阻之和,其大小决定于端子和引出线所选用的材料、截面形状及长度尺寸。

RC—集中电阻,当两个端子彼此接触时,其表面不可能完整地接触,微观上是点与点的接触。当电流由一个接触件流向另一个接触件时,电流线就受到收缩而产生阻力,因而产生的电阻就称为收缩电阻。

电连接,两个相互接触的表面不可能是光滑的面接触,在微观情况下,任何光滑的表面都是凹凸不平的,当电流通过这些凹凸不平的触点时,接触面积减少,电流会收缩(或集中),电流密度会增大,进而产生收缩电阻;影响收缩电阻大小的因素非常多,比如这些斑点的形状、数量、分布、包括电镀工艺等等,而且还和正压力也有很大的关系。

高压连接器

Rf—膜层电阻,它是接触件表面上的粘着膜、表面晦暗膜及薄膜所产生的电阻。

接触电阻的影响因素:材料本身的特性,接触压力、生产工艺能力等。

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膜层电阻

说膜层电阻其实就是由接触件的表面膜层被空气种一些污染物附着,并穿破了表面层和金属基体直接接触形成的,这个又叫“隧道效应”。其实电流如果较小,如果小到mV或者mA级是根本无法击穿膜层的,所以国标里测量接触电阻时,才有针对低电平的接触的。连接器的自清洁效应其实就是利用了大电流可以击穿灰尘等异物的原理,其实原理很简单,就是局部的触电点产生较大的焦耳,产生较大的热量融化或分解掉异物,当然也会形成一些新的异物。

高压连接器

对于一些高精密传输等行业,膜层电阻或者收缩电阻都已经做了非常细的理论和实际研究,大量的数据测试也了解很多的规律。有条件的在不考虑的材料的塑性变形的情况下,算一下设计的簧的接触电阻和实际测量的差距有多大。

高压连接器

端子的接触簧片性能直接影响了载流的传导的可靠性,关注其在振动下接触电阻情况。镀层也是影响ECR变化的重要因素,目前电动汽车高于连接器的镀层基本是镀银层居多,但是这个镀层它不是一层,一般来说裸铜、镀铜、镀镍、镀银;为什么不能镀锡,其实早期的连接器也要镀锡的,由于镀锡连接器由于其柔软性,成本低,ECR(Electrical contact resistance)相对较低,在传统汽车插件上应用比较广泛,但是锡是不能耐高温的,而且微观层面,镀锡层在振动下会产生微动磨损,在微动腐蚀过程中,微动磨损反复将新鲜金属暴露在大气中,导致接触界面上的 氧化和碎片堆积。这不断减少导电面积和电导率。因此,当振动被应用于镀锡连接器时,ECR将继续名义上和逐渐地随着时间的增加而增 加,但是与银涂层的连接器可以使微动腐蚀不那么显著。

高压连接器

2)为了提高连接器的耐高压性能,连接器插合时其界面部位应贴合,无空气间隙。连接器的界面主要包括插头连接器和插座连接器的插合界面、连接器接触件和导线的连接部分。这些部件需要介质全填充、无空气才能可靠保证连接器不被击穿。为了杜绝界面气隙的存在,在高压连接器设计时一般采取如下措施:

①在插合界面处采用软绝缘材料,以保证在插合到位的同时将空气间隙填实。

②插孔接触件外的绝缘采用模塑的形式,将接触件外的间隙填实。

③插头和插座的插合面采用锥面结构。

④接插件连接导线后,部分导线绝缘伸入连接器壳体绝缘。

为了提高连接器的耐高压性能,电动汽车高压连接器选用了绝缘性能良好,击穿电压高,绝缘强度高,高温高压下稳定性好,耐电弧,耐漏电痕迹,吸湿性低的PPA(聚邻苯二甲酰胺)塑料。

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连接器爬电电阻

3)爬电距离和电气间隙 

根据实际情况应用不同在IEC60664-1的安规里有做了定义要求。

l 电气间隙是指带电导体在空间的最短距离,在高压设备中为了尽量减少故障风险, 需要并给出足够的安全范围, 携带高电压的导体必须保持一定的最小距离分离,这些距离称为间隙和漏电。

如果要确定电气间隙(Clearance),需要结合IEC60664-1下面两张表,及根据以下四个步骤:

确定工作电压峰值和有效值;

确定设备的供电电压和供电设施类别 ;

根据过电压类别来确定进入设备的瞬态过电压大小;

确定设备的污染等级(一般设备为污染等级2);

确定电气间隙跨接的绝缘类型(功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘)

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l 爬电距离是指带电导体沿绝缘表面的最短距离,指当工作电压过大时,瞬时过电压会导致电流沿绝缘间的间隙向外释放电弧,损害器件甚至操作人员,这个绝缘间隙就是爬电距离。电弧持续的工作电压决定了爬电距离。在高压连接器结构设计时应尽可能增大爬电距离,考虑到连接器介质耐压4000V以上。经过仔细计算与校核,将连接器的爬电距离设计成24mm以上。即可完全满足高压连接器600V的使用要求。

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如果计算爬电距离(creepage),需要考虑以下四点: 

①确定工作电压的有效值或直流值;(如工作电压数值在表两个电压范围之间时,需要使用内差法计算其爬电距离。)

②确定材料组别(根据相比漏电起痕指数,其划分为:Ⅰ组材料,Ⅱ组材料,Ⅲa组材料, Ⅲb组材料。注:如不知道材料组别,假定材料为Ⅲb组);

③确定污染等级;(污染等级有四级,一般设备为污染等级2)

④确定绝缘类型(功能绝缘、基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘)。

其中主要根据CTI材料类别和污染等级结合电压值,可以依据IEC60664-1查到对应的Creepage尺寸。实际在设计的时候,可以根据标准值结合实际经验灵活设定

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尺寸,不要全部依据标准。

4)绝缘电阻是指在连接器的绝缘部分施加电压,从而使绝缘部分的表面或内部产生漏电流而呈现出的电阻值,即绝缘电阻(MΩ)=加在绝缘体上的电压(V)/泄漏电流(μA)。通过绝缘电阻检验确定连接器的绝缘性能能否符合电路设计的要求或经受高温、潮湿等环境应力时,其绝缘电阻是否符合有关技术条件的规定。绝缘电阻是设计高阻抗电路的限制因素,绝缘电阻低,意味着漏电流大,这将破坏电路的正常工作。例如形成反馈回路,过大的漏电流所产生的热和直流电解,将使绝缘破坏或使连接器的电性能变差。

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① 绝缘材料   设计电连接器时选用何种绝缘材料非常重要,它往往影响随后产品的绝缘电阻能否稳定合格。如某厂原使用醋醛玻纤塑料和增强尼龙等材料制作绝缘体,这些材料内含极性基因,吸湿性大,在常温下绝缘性能可满足产品要求,而在高温潮湿下绝缘性能不合格。后采用特种工程塑料PES(聚苯醚砜)材料,产品经200℃、1000h和240h潮湿试验,绝缘电阻变化较小,仍在105MΩ以上,无异常变化。 ②密封不良 干区里面的电子电器和线束受到高温/高湿以及化学品/灰尘影响较小,湿区刚好相反,如果密封不良,可能导致电器和线束进水,引起内部电路短路/腐蚀等,直接导致功能失效,这就需要线束的连接器插接件做好密封保护。

密封结构设计不合理:

a、密封胶圈压缩量不足,线束平顺安装密封无问题,折弯后密封失效;

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b、耐老化性能及机械性能差,长期使用老化开裂,导致密封失效,密封结构设计时优先选用径向密封结构。

c、凝露:

连接器内部由于工作时发热内部空气含水量高,停止工作后静置,由于温差导致空气中的水分析出在低温表面,进而导致绝缘失效,特别是发热部件连接器,如驱动电机连接器。

空气主要由干空气、水汽、尘埃组成。通常湿度是指空气中水蒸气的含量,饱和湿度是单位体积的空气在一定温度条件下所能包含的水汽量的最大限度,与空气温度有关,温度越高,所含水分越多。30%~60%的相对湿度是对于一般电气设备比较适宜的。如果保持空气绝对湿度不变,降低空气温度,温度降低到一定值时空气中湿度会达到饱和,继续降温,空气中水分就会析出,这种有液态水析出的现象称为“凝露”。露点温度是含湿量和大气压力保持不变的前提下能使空气相对湿度达到100%的温度。

试验室条件下的凝露现象主要包括两种情况。一种是出现在升温阶段,升温过程中壳体表面温度低于环境温度,壳体外表面的空气遇到低于露点温度的产品表面时,水气会凝结在壳体外壁,形成凝露。

另一种是出现在降温阶段,外部环境先降温,所以壳体内壁比内部空气温度低,如果壳体内壁温度达到内部空气的露点温度,壳体内壁就会形成凝露。要解决的凝露问题主要是第二种,避免内壁产生凝露影响内部电气元件性能。凝露是温度与湿度共同作用的结果,环境湿度高,气候温差大,容易产生凝露 。我国地域辽阔,气候差异巨大,在沿海环境湿度大,西北地区温差变化大,此类区域一般更易产生凝露。

在金属表面涂覆硅胶干燥剂涂层后,当金属表面温度低于露点温度有水分析出时,首先被吸附到金属表面涂层中,吸附饱和后才会出现凝露。所以在金属表面涂覆硅胶涂层,在一定时间内可有效延缓凝露的产生,但并不能达到除湿的目的,且增加了加工和维护成本,还有就是加装透气阀。

d、虹吸:

连接器等电子元件进水主要有两个途径,第一是外部的液体其重力渗透进入其内部,比如没有密封圈的连接器,或水分从线束内部连接点(比如没有保护的焊点/压接点/搭铁点)进入;第二是虹吸,一般电器在工作时有一定温度,内部空气形成一定压力,当停止工作后,温度下降,内部压力也小了,这时会形成气压差,如果连接器密封不良,水汽会顺着多股铜线间的间隙进入内部,导致功能失效。

下图为变速箱油冷却阀N509插头渗防冻液,防冻液沿N509插头1号线进入变速器电脑J217插头7号导致故障(液体虹吸现象) 

③高温    会破坏绝缘材料,引起绝缘电阻和耐压性能降低;对金属壳体,高温可使接触件失去弹性,加速氧化和发生镀层变质。电连接设计考虑载流温升,工作状态下不超过绝缘材料的额定工作温度。 ④湿度     潮湿环境引起水蒸气在绝缘体表面的吸收和扩散,容易使绝缘电阻降低到MΩ级以下。长期处于高温环境下会引起绝缘体物理变形、分解、逸出生成物,产生呼吸效应及电解腐蚀及裂纹。 ⑤污损    绝缘体内部和表面的洁净度对绝缘电阻影响很大,由于注塑绝缘体用的粉料或胶接上、下绝缘安装板的胶料中混有杂质,或由于多次插拔磨损残留金属屑及端接锡焊时焊剂残留渗入绝缘体表面,都会明显降低绝缘电阻。如某厂生产的圆形电连接器在成品交收试验时发现有一个产品接触件之间的绝缘电阻很低,仅20MΩ不合格,后经解剖分析发现其原因是由于注塑绝缘体用的粉料中混有杂质,后只得将该批产品全部报废。 ⑥电气间隙    电连接器的接触对由绝缘安装板固定其相互位置,接触对之间、接触对与外壳之间由绝缘板和空气隙组成,绝缘板的抗电强度一般比空气隙高,因此在正常条件和低气压条件下,电击穿通常首先发生在空气隙中,特别在尖角棱边处空气隙被击穿产生飞弧,由于电弧的高温将附近的绝缘材料表面烧焦碳化而短路,造成绝缘失效。

5)高压连接器的温升

随着技术的发展,大功率趋势会成为越来越受欢迎的,对于高压连接器而言,如何不通过加大电缆的规格下,耐受更大的负载是需要研究的课题。应用在新能源领域的高压电气连接系统,由线缆、连接器、铜/铝排组成,其中连接部分的连接器,是产品载流能力的瓶颈点,其本身的载流能力决定整个系统的载流能力。目前行业应用的高压大电流连接器,涵盖40A~500A的载流要求。如何在设计之初就能准确评估产品的载流能力(即评估其温升能力),是连接器行业亟需解决的技术难题。在大电流情况下,整个连接器会因通电而产生的热量引起整个连接器系统温度上升,温度的上升显著影响连接器的工作性能。对于大电流连接器,其温度上升效应是必须要考虑的关键性能。当下经常能看见电动汽车的各种自燃,这个里面有很多是热失控造成的,异常的温升会导致连接器因为温升过高,发生烧蚀,所以对于整车而言,控制关键零部件的温升,以及温升模拟仿真再现,就变得非常重要,作为高压连接的关键部件,高压连接器的温升、热分析也变得尤为重要。

载流能力-温升:

温升性能决定了连接器本身的载流能力。在这些性能中,载流能力是一个关键性能,它决定连接器产品的能承载的电流等级。在电动汽车或其他应用高压大电流的系统中,200A的载流能力是其基本的功率要求。

温升要求:

温升的高低是衡量连接器性能的重要参数,是连接器设计最重要的设计关键项之一。

高压连接器

连接器工作时,通过的电流在接触点处产生热量,导致温度上升,此即为电子连接器的温升。通常对于连接器的温升要求是小于50K。连接器在工作中,上升的温度超过周围空气的温度(环境温度)称为温升,温升的单位为开氏(K)。大电流的连接器必须考虑温度上升效应,USCAR-2-2013 5.3.3中规定要求额定载流下,温升需要在550C以下。此测试用于确定连接器系统在室温下的最大载流能力,是高电流连接器的核心性能。

①温升的理论基础

温升是材料的主体电阻作用的结果。主体电阻由端子的形状及其材料阻抗决定。端子的温升取决于热产生过程中的热传递所造成的热能浪费。因此温升又可以说是依赖于端子材料的热传递能力,电流的大小和连接器的热量对流。

通电流的产生热能方程:

高压连接器

②温升=最终温度-初始温度               

在外加条件固定情况下,导电系数与传热系数是唯一能作用于温升的材料属性。不过这个公式对于温升只是个保守的估计,因为它假设没有通过对流或辐射而产生的热量损失。

从第三个公式中很明显地看出,温升与产品的材料导电系数和传热系数成反比。为了降低温升,不仅要提升导电系数,还要提升材料的传热系数以便可以产生少的热量而传出多的热量,最终降低温度的上升量。

温度等级:连接器的温度等级直接影响连接器所能承受的温度,在设计中尤为关键。直接影响连接器的材料以及密封塑壳设计。

高压连接器

连接器的温升受如下因素影响: a.接触电阻:用于导电连接,两接触载体之间的电阻,如针孔对插接触电阻、针孔尾部与导线压接电阻、螺纹连接铜牌与铜牌之间的接触电阻 b.物质环境加热:由于连接器所用的材料都是工程塑料、金属、橡胶等,尤其工程塑料要求最高工作温度140℃,但当产品使用的环境温度过高,高压连接器由于自身接触内阻发热,在达到热平衡时,加上所处的环境温度高于材料允许使用最高工作温度,此时若连接器长期处于该高温环境,连接器内部针孔件发热导致内部温度无法及时散出,内部温度会持续升高,连接器就会产生很大的热量,导致连接器出现烧蚀引起车辆燃烧,这是非常严重的问题。橡胶材料和金属材料均有最高工作温度限制,设计时均需要考虑。 c.板端的连接:设计的时候要用螺栓的情况下,要有预防措施,防止供货的时候松脱;同时在螺栓连接时,一定要根据操作规范进行扭力检测。导电部件螺钉连接情况下,主要的失效模式之一就是未按照力矩要求进行拧紧力矩管控,导致连接部位温升异常,烧蚀。所以在螺栓连接时,一定要根据操作规范进行扭力检测。 d.降额曲线: 高压连接器会有一份的降额曲线,降额曲线是不同电流在不同的工作环境温度下对应出的不同值,这些值通过描点法得到的一个曲线图,有了这个降额曲线图就能更加直观的看到这个连接器使用条件,根据工况选取合适的连接器也是避免温升异常的有效途径。下图就是关于温升和降额曲线的图示。

高压连接器

温升曲线图

高压连接器

降额曲线图

对于高压连接器的温升,首先得知道怎么去判断它和依据什么标准,一般都是参照IEC60512的要求。

高压连接器

高压连接器

连接器的温升因素,在不进行大变更的基础上如何降低温升?

如果想要降低温升,得先知道温度是从哪里来的;因为导体在传输的时候 ,当导体内部的自由电子在做定向运动时会于原子和正离子发生碰撞,阻碍电子定向运动,这种作用就是导体电阻,而电阻会产生热,最终会以热能形式产生能量损失,那么高压连接器在连接传输的过程中有哪些地方会产生热呢?一般来说,连接器都有公母端配对使用(不讨论IPT连接的形式)主要有三个连接区域构成,分别是线端的压接端(端子压接区域)、中间的端子接触区域(端子连接区域)以及箱体的连接区域(端子接触区域(连接器本身)), 这三个连接区域也代表了三种连接方式:压接、弹性金属接触、螺接;这三个区域构成了一个局部的传输路线,而温度的产生也存在这三个重要的区域。

高压连接器

①端子连接区域:对于和设备端相连接的板端连接器通常会通过铜排的形式与设备端的铜排通过螺栓或者锁螺栓的形式相连,当然也有直接通过螺栓螺母直接相连, 无论哪种,需要保证较低的温升就得考虑有效的连接,尤其是在复杂的车辆工况下,要降低螺母松动等不良问题,因为这些问题会导致接触电阻的上升,从而加大这个区域的发热,严重的瞬间电流就会烧毁此区域;可以通过严格按照锁紧扭力、放松螺母、打胶等形式来提供此连接的稳定性。

高压连接器

②端子接触区域:此处发热实际上是接触对的载流能力的评估,电连接的有效的接触点越多,接触面积越大,接触电阻就越低,而接触电阻是考虑接触的可靠性的重要电性能指标,对于接触在设计时需要从材料级、电性能级、机械插拔、微幅振动影响等综合因素考虑,可以借助一些辅助工具在这构建微观的数学模型来分析电流对于接触对的变化,以及温度的散步变化。接触对的研究需要很深的电接触理论知识,同时需要大量的试验及分析,目前国内在这块能够拿出相对比较可靠的接触产品的厂家很少,这也是基础非常薄弱的地方。

③端子压接区域:由压接不良导致的温度较高的问题也非常常见,对于连接器厂家在设计连接器的端子时,需要系统性的去考虑不同规格的压线杯的压接方式及压接尺寸,最终线束厂家应该严格根据连接器的压线杯的设计压接方式及尺寸规格进行压接。随着电流的变大,电缆的截面积加大,传统的压接其稳定性和可靠性都很难保证,电动汽车和其它行业应用不同,大截面积的电缆插头往往也是伴随着大功率的脉冲,而这相当于给压接部位做加热和冷热循环,而在冷却的过程中材料是会变得松弛的,而且很难恢复到开始的压接尺寸,虽然这个尺寸的变化是非常细小的,但是在伴随数千小时的应用后,其接触电阻会持续累积加大,其温升也会升高,影响其连接的可靠性;所以要尽可能的监督压接的可靠性,保证其一致性和稳定性。

根据欧姆定律,电阻越大,温度也越高,所以降低温升意味着就是降低电阻,比如压接区域,就需要考虑怎么降低它的电阻,比如压接的更充分、由压接改为超声焊接?亦或通过结构设计或者压接型式的改变增加接触的面积,有效接触面积的增加,传输就会更高效,电阻也就会降下来,随之温度也会降下来。这三个区域中要属中间弹性金属件连接的区域温升会最高,因为其靠正向力的连接使得两种金属材料连接在一起,相比压接和螺接,这种方式不确定因素会非常多,也是改善的重点区域,目前行业里做的比较好的也比较多。另外对于螺接,更应该注意的是其防松要求,根据经验往往这个地方温度过高是因为其螺栓松脱导致有效接触面积下降温度升高,下图把三个区域给标识出来了,右上角是一张连接的温升做了一个拆解图,如果想要研究更为基础的温升要求,以及建立完整的热仿真的模型可以沿此思路去看看。其实热量只能通过三种方式传递:传导、对流和辐射,上面所说的从三个区域的连接上进行改善可以理解为在传导上做文章,在选择连接器的时候一定要注意电缆规格和连接器自身是否承载匹配的问题。温度一定都是从高流向低的,所以连接器内部的温度一定会往低的地方流动,如果外部环境的温度已经和内部温度接近就会形成热平衡,这时在选择连接器时也要注意,另外都知道不同的材质其热传导的速度是不一样的,所以在同等的设计和同等数据下,金属的外壳一定是要比塑料的热传导效果更好,其耐受环境温度也更好,所以适当的改变一些材质也许效果也会更好,只是要兼顾重量,尽量做到效益平衡。

高压连接器

在实际的运用过程中,热量密度来自于公母连接器及通电线缆的部分。其中热量密度最高的部位有两个:其一,接触对的接触点;其二,端子与线缆的压接点。

关于高压大电流连接器的载流仿真分析

针对载流能力设置为200A的载高压连接器进行详细的电流温升仿真,计算此连接器在各种电流载荷下的温升数据,与实验温升结果一一对应,可知此评估方式可靠、准确。对实际设计复杂的高电流连接器而言,采用简单的公式根本无法得出精确值。原因如下:其一,因为空气的对流散热对于实际的温升度数有至关重要的作用,且传热的面积因形状复杂不能精确确定;其二,发热的关键点,接触对的接触点电阻及压接点电阻都需要足够的计算能力与实际经验才能得到合理精确值。

在大部分企业,此温升性能的预测和改善都是基于实践试验结果。无法在产品设计之时确认温升性能,成了制约大电流连接器开发的一个瓶颈。采用CAE仿真工具,可以假定大电流连接器是由不同材料组成的一个整体,在传热过程中,端子部份自身通过电流生热,在对应的接触点部分施加接触点电阻,在压接部分施加对应的压接点电阻,并通过热传导方式将热传给其他部分(如线缆与圆形PIN针等),同时,裸露在外的所有部份都与空气进行对流传热的方式来达到散热的目的。如此,可以得出较精确的温升分析结果。

高压大电流连接器载流仿真步骤

采用电动乘用车中应用的载流能力最高等级-200A高压大电流连接器,进行载流能力仿真。

①200A 高压大电流连接器温升模型及材料

高压连接器

此200A高压大电流连接器的产品接触对内簧片,材料为高性能铍铜1/2HT,其他载流导电部位皆为T2。通过CAE软件自带的模型处理功能,将各接触区域粘接为一个整体。

各零件所采取的材料及其相关性质系数见表1。

高压连接器

②200A高压大电流连接器的温升分析过程

此分析为电热耦合分析,故采用电热耦合单元。温升分析的CAE步骤如下:

a.建立高压大电流连接器公母端子对接模型;

b.建立温升测试中连接器两端对接的线缆模型;

c.在连接器两端的线缆施加载荷电流载荷和电压载荷)如200A、250A);

d.在接触对的簧片、端子压接部分的线缆体施加对应的热生成率载荷;

e.施加环境温度25度,并对祼露在外的面施加自然对流系数;

f.计算载荷;

g.提取温度、电阻及电流密度结果。

根据实验验证,上升的温度一般会在0.5~1.5小时后稳定。由于热载荷是稳定的,故在此选用的是稳态分析(也曾用一种设定时间为5500秒即1.5小时的瞬态电热耦合分析,结果基本没有差别)。

是那200A高压大电流连接器的温升分析结果

对于设计额度为200A的接触对的温升,为了更好的考察过流能力,按照200A、250A、300A、350A进行仿真分析。

a.200A电流温升分析结果

载流为200A时,接触对的温升为65.684-30=35.684°,温升最高点发生在簧片内部其次为圆形Pin针与簧片接触区域,再次为压接及簧片外部holder处

高压连接器

b.250A电流温升分析结果

载流为250A时,接触对的温升为85.742-30=55.742°,温升最高点发生在簧片内,其次为Pin针与簧片接触区域,再次为压接及簧片外部holder处

高压连接器

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c.300A/350AA电流温升分析结果

载流为300A时,接触对的温升为:110.269-30=80.269°,载流为350A时,接触对的温升为:139.255-30=109.255 °。

③温升试验数据和仿真误差分析

实际的温升测试中数据见图9,测试数据与温升仿真分析数据对比见表2。

高压连接器

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在对200A高压大电流连接器的温升分析过程中发现,得到的温升结果准确与是否与各连接点的接触电阻相关性很大。因此需要提前测试压接点的接触点电阻、各螺栓连接点的接触电阻,如此才能准确分析出温升的结果。

此外,亦需要根据簧片扭转后的形状得出插拔力,再根据插拔力得出各个栅条簧片的正向力,再根据接触电阻计算方法得出接触对连接点的接触点电阻,最后汇总所有测试出的接触点电阻和计算出的接触点电阻,一对一模拟温升测试时的各种线缆连接和电流载荷施加,即可得出比较符合实际情况的温升仿真结果。

据此仿真技术,可以在产品开发设计时,提前确定产品的温升性能和载流能力,对高电流连接器的开发具有莫大的意义。

温升是确定大电流连接器载流能力的核心性能,根据理论计算加仿真得出的核心端子接触点电阻,并实验测试出来的压接点及连接点的接触点电阻,施加对应的电流负载和散热系数,为大电流连接器关键性能确定提供了可靠的温升仿真方法,此方法意义重大。

在大电流连接器的核心性能如温升、寿命等有限元分析方法研究基本完成的情况下,未来可对大电流连接器进行参数化优化设计,开发出性能更优异的核心端子结构,大大提升大电流连接器的载流能力和可靠性。

(2)机械性能

高压连接器的机械性能包括插拔力、保持力、端子抗弯力、插拔循环、对配力、防错coding、塑壳强度、插拔寿命和抗跌落等内容。

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1)插拔力可细分为接触件的插入力和分离力,接触件是否锁紧的判断,应来自于可见和可听到的锁紧声音和连接器的插入力和分离力。

2)端子与连接器的保持力,是影响高压连接器乃至高压线束总成可靠性的一个重要指标,任何保持力的失效,都会造成连接器功能丧失。为了增加端子在护套中的保持力,一般会在高压连接器中增加二次锁止结构,也就是TPA(Terminal Position Assurance)。是否带有TPA结构,对于端子在连接器中的保持力有着明显差异。模拟高压连接器在生产、运输或安装过程中意外跌落,检测其结构强度是否还能满足正产工作。

3)插拔寿命,即指在无电负荷时按正常方式操作的机械操作耐久性。主要考验连接器的端子设计,镀层材料等尤为关键。部分锁扣的设计同样需要保证足够的强度以适应不同的插拔次数要求。

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①高压连接器的端子插拔次数和镀层结构关系

镀层的好坏对插拔次数的影响,首先对于插拔次数的问题,一般分两种,充电枪和插座的要求一般是一万次,车内的高压连接器一般是50或者100次,标准上一般会要求至少满足50个插拔循环的可靠工作,当然根据产品的本身的特性和维护频率要求也是可以和OEM双方商榷要求的。 

镀层的好坏对一万次的插拔的影响。其实一万次的插拔曲线基本上都是差不多的,都是一开始磨损的比较厉害(比如前500次)然后曲线逐步趋于平稳的过程,这需要了解一些基础知识,比如接触电阻的组成,这个插拔的过程的评判是通过接触电阻的变化来体现的,因为电阻会产生热,最终会以热能形式产生少量的能量损失,所以随着功率的越来越大,怎么降低电阻,降低接触回路的整体接触电阻是一个重要的研究课题。

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还是着重去说镀层,通常接触的材料分为基体材料和电镀材料,因为需要考虑其优良的导电性能,以及性价比。目前市场上以铜基材居多,但是接触件需要一定的弹性性能,所以一般复合金属材料居多,以锡青铜、铍青铜等居多,公端子的基体材料一般是紫铜,弹性件的基体材料一般是也是铍铜合金。通常大电流的接触都是镀银镀金,其实镀层不止一层,会在基体上先镀一层镍作为底层,固化薄膜层,增加附着里及耐磨性,镍底的厚度一般下限为3um若采用滚镀或挂镀,厚度会更高。在电镀镍阻挡层前增加镀铜打底工艺, 这样对减少镀层孔隙、增强镀层防变色效果特别明显,所以镍底层之前再镀一层铜,效果会很好,然后再镀贵金属表层,如果有条件,一般镀层可以采用3~5层叠加形式电镀,每一层可以根据材料的不同特性来补偿不同的特性,从而接近实现理想化的电传导。连接器里最常规的做法就是铜或者铜合金的基体表层镀银,为什么会选择镀银呢,主要原因是,银具有任何金属中最高的电导率和导热率,这有助于有效地传输电能和热量,另外,银是相对较软的金属,其允许银沉积物在配对连接器周围压缩并形成,从而填充小空隙和微粗糙度,这样可以增加有效接触面积,从而降低整体连接器电阻,其实就是形成氧化层。一般在铜基体上还要镀裸铜、镀镍、最后再镀银,不同的镀层是有不同的意义的,比如在镀银之前要镀镍的目的是可以改善整体沉积的性能,在银下面镀一层镍,一方面可以防止铜基体迁移,因为越是高温下铜固体的材料会慢慢迁移到银上,形成新的合金,会影响电性能传输,另外,银是不耐磨的,镀一层镍是可增加耐磨性,而且也能对底铜形成一层保护膜,防止铜氧化了。一般在裸铜基体的表面还会在增加一层镀铜,这样保证基体表面的附着性,从而镀镍的时候效果会比较好。 

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银跟金的性质明显不同。由于银的化学性质比较活泼, 在大气环境中对含硫气体极为敏感, 很容易与硫反应生成黑色硫化银。在光的催化作用下, 银的变色反应速度会加快。其变色过程为生成黄点后形成黄斑,黄斑变黑,整个镀层表面呈棕褐色,做连接器的厂家都会出现过端子氧化变色问题,一部分原因来源于电镀工艺,另外一部分原因来源于环境和储存。比如在电镀的时候如果采用光亮剂来增加表面光洁度,那么因为光亮剂多含留就会加快氧化的速度,同时它还会增加表面的电阻率,不利于传导;以及设计结构比较复杂,电镀很难均匀化,也会导致氧化速度加快。在设计充电枪的时候发现了一个非常有趣的现象,充电枪的端子非常的容易发黑变色,究其原因是设计密封的防护盖采用的是橡胶件,而端子的局部空间被封死在了这个区域,而橡胶大多有硫化过程,所以随着室外温度增高,就会快速的出现发黑现象,所以储存保证时最好可以真空包装或者采用蜡纸包装放干燥器储存。

铜合金用于传导都已经有一百多年的历史了,而铜镀银的做法也有接近100年的历史了,但是随着电动汽车越来越普及,充电接口高达一万次的插拔要求,对端子的镀层可靠性又提出了更高的要求,各连接器厂家也在研究不同镀层配方对连接的可靠性影响,但是基本上基础原则还是以铜镍银为主,在这个过程中,也有厂家在这之间增加一些新的镀层,包括在镀层的厚度上尝试调整,形成自己的配方。这个插拔过程中对镀层影响的因素有非常多,比如不同的温度下,比如正向力屈服失效了等...  很多的影响因素都是相辅相成的,而且在不同的插拔次数阶段这些问题出现的频次等都是不同的,觉得从一开始就需要通过连接推导把所有失效模式都展开,然后挨个逐步分析,这个过程中是不同找平衡的一个过程,不断的仿真、试验、在调整设计、再进行优化的一个过程。至于插拔多少次会对什么镀层有什么影响,影响有多大,这个可以通过试验数据获得。

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②一万次插拔如何实现

公认的充电接口插拔寿命是不低于一万次,UL2251上有这个要求,这UL把个测试项定义为耐久负荷试验,里面记录了测试的环境要求,操作速度、频率等,要求还是比较苛刻的。测试工装可以做一个简易的工装然后手动人工插拔,也可以定做一个自动插拔工具,可以随时检测接触电阻的变化,只要最后的要求满要求即可。

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③高压连接器一般来说最低也要满足100次以上的插拔,对于power pin来说这个很容易,但是对于尺寸较小,厚度较薄的互锁端子来说,就需要特别注意这100次在加速老化后的接触表现,这个地方完全可以通过测试来体现出来,而且除了考虑互锁端子本身结构的稳定性,还必须考虑其腔体的尺寸在相关环境性能加速测试后的变化情况和温度性。

(3)环境性能

高压连接器的环境性能包括机械冲击与振动、温度存储、高温老化、温度冲击、湿热循环、防水防尘密封、盐雾腐蚀、化学溶剂、耐油耐液、防触电保护、阻燃性能测试。

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高压连接器安装在高压设备上,在车辆的实际使用中,会遭受各种振动和冲击。这种振动和冲击会导致高压连接器系统中的端子接触面产生磨损,电气连接不连续以及机械部件失效。接触表面的相对运动,导致高压连接器电气性能和机械性能恶化。

热老化会改变金属和塑料,这些改变会对电气和物理性能造成伤害。

高湿度和高温度能加速端子的电流和电解腐蚀,温度循环可以导致磨损和摩擦腐蚀的

高压连接器的塑料材质需要满足垂直燃烧V-0级,水平燃烧HB级。

1)高压连接器的振动

高压连接器

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在车辆振动下,连接器需要考量的因素非常多。连接器虽然在整车的部件来看,算不了什么大部件,也算不了什么核心部件,但是一台车可能要400多个连接器,有超过3000个的单独终端,而且根据过往经验来看,因为连接器退化及故障导致了30%~60%的电气问题,因此召回的案例也比比皆是,所以对于连接器,尤其在混动和纯电车辆下的高压连接器的可靠性就及其重要,相比静态而言,车辆是移动的,所以就要着重考察在车辆全寿命及振动下的接触的可靠性等性能,基于此,连接器在车辆振动下的几个比较重要也是(无论是生产厂家还是使用厂家)应该重点关注的,高压互锁瞬断的问题、接触区域ECR变化以及微动磨损的影响程度、连接器怎么降低以及吸收来车辆的振动。

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连接器怎么降低以及吸收来车辆的振动

高压连接器在振动下,受影响的层面很多,聊聊对连接器尾部出现线区域的影响。

电缆截面积越大,通过电缆长期施加给连接器的应力就会越大,这个应力会对尾部的防护可靠性以及尾部的压接区域的接触电阻造成比较直观的影响,一般来说为了降低和消除这个应力的影响,会通过两个层面来改善,再增加了一个思考层面,就是三个层面:

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①连接器尾部出线固定

这个出线固定方式很多,一般在商用车上会比较直观,可以通过夹板等方式,基本上是在尾部出线110~150之间进行固定,这个固定位置是比较有意思的,标准上并未看见要明确的在布线上的要求距离,只在振动的相关标准上有所要求,但是根据经验,根据不同的线径规格,以及不同的安装部位,其传导应力会要所差异,其固定的位置也会有略微差异;如果要深入研究,可以去仿真分析和试验来获取一些经验值。

②连接器固线器设计与运用

这是从连接器层面去考量怎么最大程度提高连接器抗振性,有些做法是增加连接器尾部尾夹延伸距离,还有是在尾部增加单独的固线器,有对卡式的,也有螺钉固定式的,其实这种方式在工业以及轨交行业里设计很常见,就是变相的增加了一个固定点,不断的降低振动的传递力,比如如下一个固线器设计结构。

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③带吸收振动的阻尼防护结构设计

在未来连接器应该承担更多的振动带来的力,连接器在尾部的结构,可以考虑最大程度的设计一种同时可以防护,同时又可以吸收振动的弹性结构,根据在各个现场看到的问题,这个地方是一个非常值得深入去改善的地方,也非常希望看见国内同行能有好的设计出现。

高压连接器振动测试的影响点以及失效点

在振动测试时知道振动会给高压连接器带来哪些原来没有的挑战。根据某体系的标准,做过一些梳理,最后一项尺寸互换只是针对这体系的供应商,并非强制要求。提高连接器和线束振动等级的措施有哪些,有些是设计的基础性问题,有些是根据实际安装做调整的现场问题。对于高压连接器而言,如果从FEMA的角度梳理,比较繁琐。整理了几个重要的点:

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①插座铜排在振动下的温升影响

长期的振动,尤其是微动磨损对螺栓的连接可靠性影响,从而影响铜排连接的温升,严重的时候会引起烧蚀,需要针对性去注意这个地方在振动要求下其螺栓连接的稳固性,可靠性。常规的问题是这个地方很多螺栓没有安装要求的扭力进行扭紧,车辆是一个和人生命息息相关的的产品,所以在设计时需要更多考虑其产品的鲁棒性,连接器也不例外,至少需要设计一种机制在极端情况下依然可以使用;

②振动对高压连接器接触对的影响

这个地方需要特别注意振动对其微观层面的影响,比如微动磨损下对镀层的影响,从而影响其接触电阻,影响温升,而温升过高,一旦腔内温度超过腔外温度,那材料会长期处于高温下,会导致在极短时间内老化变形,严重的会引起烧毁;当然磨损带来的正向力下降的问题也是不容忽视的,因为这都会在一定程度上引起温升的问题。在选型的时候多注意连接器厂商这方面的可靠性设计是如何保证的。

③振动对高压连接器防护的影响

因为有了振动要求,所以对于连接器防护挑战也是很大,而且尤其是高压情况下,防护的稳定性极为重要,特别是高压连接器大电流的场景下,其电缆一般比较粗,要注意振动。

④振动对高压连接器屏蔽的影响

主要是电缆屏蔽层和屏蔽件连接受其振动的影响,需要特别注意的是其屏蔽压接电阻的变化,以及屏蔽电流的温升在振动下的变化,以及屏蔽环和屏蔽housing或者屏蔽罩之间连接的可靠性在振动下的可靠性。

⑤振动对高压连接器板端的安装影响

在螺栓固定的安装孔位置,容易形成应力集中,随着应用时间的增长,要防止这个地方在振动下出现老化后的开裂等问题,当然现在很多安装孔都增加了金属嵌套,可以降低这个问题的发生。

⑥高压互锁在振动下瞬断问题

高压回路连接位置松脱断开是造成车辆动力丢失的原因之一。高压互锁设计作为电动汽车高压系统的一个监测手段应用在汽车电路设计中。高压互锁设计可以监测到回路的连续性,并在高压断电之前给VCU发送报警信号,使VCU对整车系统采取应对措施。高压互锁一方面在高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候,启动安全断开高压电的保护措施;另一方面用来确认整个高压系统的完整性。

2)高压连接器的防护

电动汽车高压连接器随着市场的发展,主机厂对产品防护的性能要求也在不断地提高。行业发展初期,IPI67的防护要求已经可以满足绝大部分客户,但是随着行业的发展,IP67越发很难满足使用要求了,但是后期随着市场上出现的连接器产品防护失效,导致产品出现漏水,绝缘故障、甚至烧蚀的案例也越来越来越多。防护要求逐步的提高成为电动车发展趋势,目前IP67的要求不能满足正常的使用要求,当然这也不是绝对的,还要看连接器在车上布置的位置,在舱内环境较好的地方,还是能够满足。根据高压回路在整车布置来讲,都会悬挂在汽车底盘下面,高压不得进舱内这是一个原则,所以说大多数高压连接器都是会悬挂在底盘靠近地面,或者靠近轮毂的位置。当一些天气恶劣的时候,比如说严酷的天气很大的暴雨或者说一些严寒的天气,轮胎带起来的水其实会冲击这些连接器;当汽车高速行使的时候,突然涉水时,瞬时涌向连接器的水压会很大,IP67目前是很难抗的住的,所以说IP67有的时候是很难满足实际的使用要求,一般需要高压连接器也要满足IP6K9K。如果熟悉测试的话,国内标准没有IP6K9K一说,会发现IP67的高压水枪的冲击压力,其实没有6k9k大。针对这一点的话,现在国内标准QC/T1067和国外标准USCAR将连接器密封分为两个等级S1和S2。S2等级的话,明确规定适用的场合是底盘的位置较低,推荐的就是6K和9K,所以未来连接防护的话一定是6K和9K。如果连接器并不是布置在上述位置,IP67的设计其实还是可以满足整车使用要求。

高压连接器的防护是目前市场上连接器出现问题最多的性能点,就防护而言给到的优先等级是:IP2X/IP67/IP68/IP6K9K,目前国内高压连接器已经普遍要求达到了IP68的技术要求,但是国内高压连接器市场连接器基本上是前几年开发出来的第一代产品,当初从设计角度只考虑到了IP67,所以很难有效保证IP68也能合格,加上塑料耐环境性能相对较差,在使用一段时间后,较高的吸水率会导致本体发生形变甚至开裂,所以经常发现主机厂在选择连接器时,试验报告是合格的,但是在使用一段时间后就会出现防护问题,原因也就在于此。同时对于橡胶材料的选择和压缩量的设计需要大量的实际试验数据做支撑,尤其重要的是其老化后及高温下的回弹率等考量,很多时候对于材料的选择是需要去平衡产品特性的,这个需要设计人员多去考虑实际的应用情况。另外对于板端的密封也需要考虑内外沟槽的设计结构,看到很多厂家的板端密封设计实际现场安装被压缩严重,甚至一些都已经压出连接器的包络尺寸,这种方式是非常大的隐患,时间一长,被压缩切割点就极其容易出问题。

对于防护系统

IP防护等级是由两个数字所组成,第一个标记数字表示电器防尘、防止外物侵入的等级,第二个标记数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度,数字越大表示其防护等级越高。

防护等级

适用于额定电压不超过72.5kV,借助外壳防护的电气设备的防护等级。

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防水等级

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密封等级:连接器的密封等级直接影响密封圈的外形以及材料。根据uscar-2分类, 连接器依据在不同使用位置可以分为三个等级,S1、S2、 S3,S1可以理解为在舱内,环境较好,干燥的环境;S2是裸露在外,但是没有什么水柱喷射压力场景,基本上就是靠近轮毂的地方,S3是离地面和轮毂较近有积水压力的地方。

高压连接器

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要依据设计的连接器应用环境来确定设计等级,但是目前建议按照S3进行设计,以满足未来越来越高的防护要求,在国内还需要同时满足IP68的要求,IP68的水深等具体要求需要和客户进行沟通满足。

防护和接触系统一样,也是有这三个区域构成,连接器的防护主要分在三个位置:

①板端密封:板端就是连接器插座端采用四个螺钉采用机械连接方式安装,这种是比较常用的结构,也有一些比较特殊的结构(下图)。

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②头座对插密封:头座对插就是公端包含母端或者是母端包含公端中间采用橡胶件进行径向和轴向之间的防护(下图)。

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③是线端密封,线端连接器跟电缆之间的防护密封(下图)。

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密封在长期工作下的失效往往包括材料自身的原因和外部配合尺寸变化的双重原因,比如密封材料本身就无法满足长期的工况环境,比如老化一段时间后,其材料变化后尺寸发生了变形,密封当然也就失效了,也许短期内看不出来,这也是在选型时要特别注意的,这个也包括设计时的压缩量、配合公差等设计值是不是合理,不合理也会造成此类问题;其实高压连接器的密封圈的设计原理都是基于传统汽车插件的密封设计,比如矩形的也都是按照环岛设计,类型也基本上都是波峰式的居多,相对比较成熟。

高压连接器

高压连接器

而考验厂家的能力是其配合的尺寸经验。 至于外部配合尺寸,比如温升持续升高,而塑胶材料热对流相对较慢,一旦连接器内外热平衡发生问题,长期工作下,可能塑壳材料就会出现细微变形,这种变形也许会影响密封的配合压缩量,导致密封能力下降,严重的密封失效;再比如塑壳表面容易应力集中的过渡角和面长期工作下出现变形甚至开裂等,看到现场因为这两类问题导致的问题比较多。对于密封的三个区域,看见插座板端是整体密封,插合端也是整体密封,出线端是单孔密封,这种方式比较常见也比较多,但是对于中间密封采用单一密封的很少,从结构和成本考虑都不划算,但是对于密封的趋势是插合端面有逐步过渡采用单一孔密封、插座端在保证整体密封的同时增加插合面的单边密封等趋势。

高压连接器密封硅胶件

新能源汽车等行业由于连接处发热量大,使用环境苛刻,密闭性要求高等特点,对现有连接器提出了更高的要求,对连接处起密封作用的硅胶也就提出了更高要求。有的自渗油+低压变+持久耐高温;有的低压变+持久耐高温+耐油;有的自渗油+阻燃+拉伸强度还有8MPa;有的各项指标都均衡;当然也不会漏掉明星液胶系列的。

各种问题:不好插拔、不好安装;年久失效;高温失效;不耐油;不阻燃

强度差,不抗撕,老破损。

为解决漏气漏水而生的硅胶

线束密封、绝缘材料及连接器

低压变、持久耐高温、自渗油/耐油/阻燃/强度好

各种解决方案来了

*  自渗油

*  持久高温 

*  低压变,高回弹

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*  阻燃

*  强度要好,要抗撕

量身定制

功能

硅橡胶连接器密封具有良好的耐热及耐老化性能,且具有更广泛的使用温度。能够在更苛刻的环境中使用,确保连接器功能的完整性。避免了连接器密封件频繁更换的问题,为设备的安全稳定使用提供了有力的支持。

连接器之间、连接器与线束之间需要互相穿插,传统工艺需要在线束上涂抹硅脂,再穿过线束,工艺繁琐。而渗油连接器密封具有持续稳定的渗油率,表面润滑,可以让线束轻松穿过,给工艺操作提供了极大的便利。

优点

自渗油高回弹的有机硅弹性体材料,具有持续的渗油率,表面低摩擦系数。在线束安装操作中,可以让电线和端子更轻松穿过密封件,操作简便,不产生碎屑,保障电气安全。

◆在高低温下,性能温度,使用温度-60℃~200℃;

◆ 具有长期低压缩变形和耐热性,确保连接器长期防水性能;

◆ 可根据客户要求,调整渗油率,满足装配需求;

◆ 根据新能源汽车对防火安全的要求,预防电气短路引起自燃,开发的阻燃渗油产品可以轻松应对UL94V0阻 燃测试要求。

◆ 通过合理的密封结构设计和埃肯有机硅硅橡胶可以满足以下国际标准:LV214-VW75174,LV215-VW80302,USCAR-2,GB 37133 2018,QC/T1067

1)稳定的渗油速率

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2)低压缩永久变形

MF 9415/XX U系列 压缩永久变形(177℃/22h 压缩量25%)在20%左右。

MF 9425/XX U系列 压缩永久变形(177℃/22h 压缩量25%)在7%左右。

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3)优异的耐老化性

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150℃ 70小时老化后性能

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225℃ 70小时老化后性能

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4)优异的耐油性

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5)液胶也有不俗表现

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审核编辑:汤梓红

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