新能源汽车高压连接器技术

一 概述

新能源汽车发展到今天，越来越多的新能源车走进日常生活，无论是增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、纯电动汽车、或其它新能源汽车等，都需要大量的连接器，与传统燃料汽车不同的是电动汽车往往有较高的电压和电流，所以新能源汽车上往往有大量的高压连接器，在整车上往往可以看见各种各样的高压连接器。

国内新能源发展已经二十年，对于高压连接器的变化趋势，也已经迭代了四五次，从最早工业笨重金属连接器逐步过渡到了轻便塑料连接器，单体功能也越来越多，连接器的设计标准国内乃至国际上大都是沿用了USCAR LV等欧美企业的企业及行业标准，因为不像车辆的充电器接口有强制的物理尺寸要求，车内高压连接器还是一个比较开放的产品，各家基本上参考行业标准进行设计，这导致连接器五花八门。在这充斥全车内外的各种创新技术中，终于有越来越多的业内人士关注到了那最容易忽视、又最不容忽视的高压连接器。

近年来，由于受到全球经济波动的影响，欧美和日本连接器市场增长缓慢，而以中国为代表的新兴市场呈现持续增长势头，成为推动全球连接器市场增长的主要动力。为此全球知名连接器企业纷纷把生产基地转移到国内，持续在国内投资建厂，中国已经成为全球最大的连接器生产基地，尤其在政府政策推动激励下，我国新能源汽车行业稳健发展带动了汽车连接器的持续发展。我国连接器经过了多年的技术积累，无论在设计能力还是自动化生产能力上已满足了新能源汽车高压连接器所要求的技术水平。在下游厂商国产化和技术能力足够满足的前提下，国内厂商等知名企业已经占领了新能源汽车高压连接器的至高点，希望在这个新的领域实现弯道超车，有机会打破外商在传统汽车连接器的垄断地位。

二 定义

高压连接器是通过电或光信号以及机械力连接，断开或转换电路和光通道的功能元件。也被称为高压接插件，是连接器大类中车用连接器的一种，一般指的是工作电压在60V以上的、主要负责传输大电流的连接器，是逐渐从传统高压大电流和传统低压汽车连接器中分离出来的一类连接器。

三 组成

高压连接器的组成一般为：外壳、密封件等辅助结构，绝缘件，导电接触对等构成，基本上由机壳（公端、母端）、端子（公母端子）、摇臂、屏蔽罩/屏蔽层、防护密封（尾部、半端、线端、接触）、尾部防护盖、高压互锁系统（互锁PIN）、CPA系统等结构组成。

                                                 高压连接器组装过程

高压连接器主要由四大基本结构组成，分别为接触器/触点、绝缘体/绝缘子、塑壳/外壳和附件/配件。

(1) 接触件：触点是连接器的核心部件，完成电气连接的核心零件，即公母端子、簧片等，整个车辆的所有线路和系统都通过插入式触点连接到行驶过程中所需的光电信号。接触件的接触可靠性取决于许多因素，例如接触件的接触形式，表面质量，原材料性能和工作环境。

(2) 绝缘体：支撑接触件，保证接触件之间的绝缘，即内塑壳；绝缘子主要起绝缘作用。

(3) 塑壳：连接器的外壳，保证接插对准和保护整个连接器，即外塑壳；外壳主要起到固定和保护作用。

(4) 附件：包括结构附件和安装附件，即定位销、导向销、连接环、密封圈、转动杠、锁止结构等。附件是为了根据用户要求完成对电缆和连接到连接器的其它零件的保护，并满足工作环境的其他要求。

高压连接器组成图

                  

             

Female Terminal                     Male Terminal                       

Busbar

Inner Housing塑壳：作为端子的载体，固定端子，分为母端塑壳，公端塑壳。

Inner Housing

Interface seal 面密封圈：重要密封件，起到公端与设备端之间的密封。

Face seal

CPA连接器固定装置：公母连接器互配后的锁止机构。

CPA

锁止结构

连接器二次锁止结构（ConnectorPositionAssurance，简称CPA），是用于增加连接器锁止装置强度的卡扣结构。CPA能有效保护连接器插头、插座的可靠连接，防止汽车运行过程中的意外松脱或接触不良引起的带载插拔安全事故，CPA属于辅助锁止结构，是通过与主锁止结构配合以达到可靠锁止的要求。CPA的工作原理，当主锁止结构锁止后，CPA辅助锁止，此时主锁止结构将不容易受到外界环境影响而松脱（主锁止结构失效除外），解锁时需要解开CPA才能正常解开，能满足较苛刻条件下使用的一种锁止构结。 

TPA

TPA端子固定二次锁：固定端子的二次锁机构。

端子辅助结构

连接器端子保持辅助结构（TerminalPositionAssurance，简称TPA）（下图），是用于对端子的二次保护和限位的一种结构，防止端子在外界拉力的作用下脱出，造成线路中断，应用在环境比较恶劣或要求拉脱力更大的情况下。这种构成中一般会包含两种保持结构，一是端子本身的保持结构，另一种是由TPA构成的保持结构。

PLR端子固定机构：用于确保端子保持在固定位置的机构。                                                         

PLR

Cable seal线密封圈：用于确保导线密封的机构。

Cable seal

Housing seal壳体密封圈：保证公母连接器之间的密封性能。

Housing seal

Shielding屏蔽罩：用于屏蔽高压连接器的电磁干扰，保证EMC性能。

Shielding

Inner ferrule内法兰，Outer ferrule外法兰：与屏蔽壳，导线压接。起到支撑固定作用。

Ferrule

Lever机械辅助结构：用于减小公母之间的对配力，辅助对配的作用。

Lever 

Cover Housing外壳：保护壳，用于承载基本的连接器零件。

Cover housing

End cap保护盖：保护连接器内部密封圈，端子等零件。

End Cap

四 作用

新能源汽车高压连接器的作用是保证线缆与用电设备能够便捷可靠的连接与拆卸，主要是保证整车高压互联系统，即在内部电路被阻断或孤立不通处架起桥梁从而使电流流通。通过插头护套和插座护套间的对插、相互配合，即可达到接通和导电的功能。主要使用在新能源汽车高压大电流回路中，和导线同时作用，将电池包的能量通过不同的电气回路，输送到整车系统中的各个部件，如电池包、电机控制器、DCDC转换器、充电机等车身高压用电单元部件。

五 分类

高压连接器可以按多种方式进行区分，不同的行业也会有所不同，只针对新能源汽车的高压连接器做阐述。连接器根据不同的使用位置和要求分很多的类型，

1.目前高压连接器可按照按照端子类型分（下图）

1）方端子结构。采用冲压的端子技术，这类别的端子成本较低，有模具要求及模具费用投入高，40A以下的小电流中应用较为广泛。

2）圆端子结构。采用机加工端子技术为主，端子成本相对于冲压端子，成本更高，但由于采用机加工生产方式，无需或很低的模具投入，端子前期投资较少。比较有代表性的产品有TEHVA800系列、国内主流产品系列。

2.按照结构类型分（下图）

连接器结构按照安装方式可以分为插头、插座，插头可分为线性插头、90°直角插头，插座可分为法兰插座、90°直角插座，线性插座等。

3.按使用电流分类：

高压大电流连接器分类

根据产品电流大小，可大致分为三类应用区间

连接器分为数据连接器和高压连接器2大类，高压连接器板块里面有一块低压连接器板块，所谓低压连接器相较于数据连接器的话，电压还是高出许多的，只是不像高压连接器那样可以承载1000V直流。

4.高压连接器按表面材料分类

分为塑胶高压连接器和金属高压连接器

5.最常见的高压连接器的零件大致包括以下：Female Connector母端连接器、Male connector公端连接器。Male connector包含两大类，Inline版本和Header版本。 再拆分到最下级子零件-Terminal端子：承载功率，通常固定在塑壳中，主要分为母端端子，公端端子，Busbar等。

6.电动汽车高压连接器的发展与电动汽车的发展是同步进行的，从连接器角度来说，国内高压连接器发展经历以下几代，由工业连接器改款而来的第一代高压连接器，到增加了高压互锁功能的第二代，第三代高压连接器则是以塑料+屏蔽功能+高压互锁为特点。

国内电动汽车连接器由金属壳体转变为塑料壳体，应用类型如下：

第1代高压连接器产品以金属壳体为主，不具备高压互锁功能，而且防误插入效果一般。第2代高压连接器在第1代高压连接器基础上增加了高压互锁功能，连接器的外壳材料由金属变为塑料。

第3代高压连接器，即塑料+屏蔽功能+高压互锁的高压连接器。该类连接器有代表性的是行业中800系列产品，是通过操作顺序来实现部分二级解锁功能，不是直接机械式结构。

逐渐的出现了塑料+屏蔽功能+高压互锁+二级解锁的第4代高压连接器。第4代高压连接器具备特殊的机械结构从而实现二级解锁功能，安全系数大大提高。有代表性的是行业中280系列产品，这类产品是通过机械结构来实现二级解锁功能，更为安全。

相对第4代产品，未来一代高压连接器要解决的问题是如何通过冷却方式来有效提高传输能量密度，降低质量，提高产品综合性能 ，如配合大功率充电带液冷、风冷的方式。

7.目前高压连接器主要有三种标准体系，分别为LV标准插件，USCAR标准插件，以及日标插件，此三种插件目前以LV在国内市场流通性最大，工艺标准最完善。

8.所有高压连接器都要求防水，根据使用位置不 同，防水等级也不一样。高压连接器按连接端口(PIN)数量分，目前使用居多的有1P连接器、2P连接器和3P连接器。对于8mm这个范畴的高压连接器，主要有单芯、双芯、三芯，其设计的原理大都一样，其要实现的功能特性也基本相同，不同的是其PIN的数量不同。超过3P 的连接器比较少见，通用性太小而且开发成本高， —般连接器厂家很少开发。

1P连接器结构相对简单，成本相对低。满足高压系统的屏蔽、防水等要求，但装配工序略复杂， 返修可操作性差。一般可以应用在电池包甩线、电机甩线 等，也可以使用在高压电器内部电路连接，如高压电池包内部等。

2P和3P的连接器结构复杂，成本相对较高。满足高压系统的屏蔽、防水等要求，维修性好。一般用于直流电输入输出，如高压电池包上，控制器端，充电机直流电输出端等。

1P/2P/3P高压连接器示例

9.高压连接器按有无屏蔽功能分为非屏蔽型链接器和屏蔽型连接器。非屏蔽型连接器的内部结构比较简单，无屏蔽功能，成本相对较低，也节约了屏蔽功能的安装成本。可以应用在不需要屏蔽功能的部位上，如充电回路、控制器内部、电池包壳体内部及控制内部等由金属壳体包覆的电器上。

非屏蔽连接器

无屏蔽层设计，无高压互锁设计的连接器 

屏蔽型连接器则与之相反，屏蔽型连接器结构复杂，有屏蔽要求，成本相对较高。适用于必须有屏蔽功能的地方，适合应用在高压线束连接这种要求具有屏蔽功能的部位上，如用电器外部与高压线束相连处。

带屏蔽层和高压互锁设计的连接器 

10.根据线束连接方式不同分为两个类别的连接：固定式和插合式

一种是以螺栓直接连接的固定式

螺栓连接是在整车上经常看见的一种连接方式，这种方式的好处在于它的连接可靠性，螺栓的机械力是可以抵御汽车级的振动影响的，其成本也相对低廉，当然它的不便之处螺栓连接是需要一定的的操作安装空间的，对于区域越发平台化，越来越需要合理的车内空间，是无法留出过多的安装空间的，而且从批量化作业和售后维护的角度来说也不适合，而且螺栓越多越存在人为失误的风险，所以它也有一定的局限性。在早期的日美混动车型上经常看见类似产品，现在在一些乘用车的三相电机线以及一些商用车的电池动力输入输出线也可以看见很多类似的连接，这类连接一般都需要借助外在的盒子实现防护等其它功能要求，所以是否使用这种方式需要从整车的动力线设计布置的角度出发结合售后等要求来选择。

高压连接器的螺栓使用和风险

各种不同类型的螺栓使用对产品的拆卸安装维护都带来了极高的成本，高压连接器有不同厂家的产品，安装的螺栓也是五花八门，有内六角梅花带点防拆螺栓、也有外六角的，不仅拆卸组装困难，也不利于自动化作业，大大的浪费了成本；有的虽然有改善，把连接器逐步集成到了电池端面，变成一体化的连接器，但是其上下16个之多的螺栓使用依旧没有必要，这是设计上的大大浪费；有的连接器大多采用了2个螺栓，大大减少了其使用数量，同时标准化螺栓结构，其螺栓在尾部采用了台阶结构设计，保证了其扭力不会对塑料结构和密封结构造成不必要的破坏，安装面板螺栓虽然是个比较小的零件，但是它会关乎到板端连接在长期使用后密封的可靠性，以及现场如果野蛮作业对塑胶面造成的结构性破坏等问题，塑胶面如果长期承压螺栓的扭力，在不断的老化过程中，极容易造成局部的裂纹，严重导致防护失效，特斯拉在这个位置通过其螺栓的设计便考虑了这个问题。

纵观国内连接器厂家的图纸，五花八门，大多数连接器厂家对螺栓没有深入的研究，甚至很多的连接器厂家图纸上都没有这个螺栓的要求，把这个问题抛给OEM自身，图纸上即便有要求的，其扭力也只是参考了机械手册的相关要求，但缺乏思考应用的产品、部位、环境不同，同样的手册标准是否能沿用，应该从其背后的功能、性能等要求出发，去考虑问题。

一种是插合式连接

插合连接器通过联接两个端子外壳来保证电气连接的安全, 从而提供与该线束的连接。因为插合连接直接可以手动插合即可，所以从某种角度来说，还是可以减少空间利用，尤其在一些狭小的操作空间。插合连接随着电缆截面积加大，电流加大的同时从早期的公母端直接接触过渡到了中间有弹性导体接触材料的方式 ，中间采用弹性导体的接触方式更适合较大电流的连接，其更好的导电材料以及更好的弹性设计结构也有利于降低接触电阻，从而使得大电流的连接更可靠。

可以称中间弹性导体为contact，contact的方式行业里有很多种。

实际插合形式可以看见有圆形的插合方式和片式的插合两种方式，对于圆形的在国内很多车型上都非常的常见，一些8mm及以上的大电流也都采用的是圆形的方式；对于“片式”的，从早期的日美混动车型发展来看，片式的应用还是比较多，从成本和热对流的角度来说，片式的确会比传统的圆形的簧式会好一点，但认为选择什么样的方式一方面取决于实际的应用需求，一方面也和各家的设计风格有很大关系。

任意一款连接器都需要防水功能，连接的位置不同，选用连接器的防水等级也不同。

11.单纯从连接器本身的角度来说，连接器有很多的分类类型：比如从形状上分有圆形的、矩形的等;从频率来说也有高频和低频等。

六 原理

1.性能要求

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。

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：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）

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。

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

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。

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；

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。

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：

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。

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。

                                                   温升曲线图

                                               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。

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。

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。

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。

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

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。

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

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

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。

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。

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。

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。

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。 

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。

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。

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。

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

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。

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：

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。

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：

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。

防水等级

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。

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）。

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）。

③是线端密封，线端连接器跟电缆之间的防护密封（下图）。

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。

 

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

*  耐油

*  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

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。

3）优异的耐老化性

150℃ 70小时老化后性能

225℃ 70小时老化后性能

4）优异的耐油性

 

5）液胶也有不俗表现

六 应用

1.当下整车厂大多选择安装更大、更重的电池来增大续航里程，挤占了电气系统的空间，因此电气系统采用更轻、更小的组件来抵消增加的电池空间及重量，也变得十分重要。面对电池变得更大、更重这一趋势，减少高压连接器等电气架构组件的尺寸和重量是重要的挑战，找到了一些创新方法，达到减轻电气系统的重量、减少导线和接头的数量、减小电子组件的尺寸的目的，同时还使车辆组装变得更加安全、更加简单，然而解决这一问题并没有一个通用的解决方案。要解决汽车电气化挑战，仅着眼电池及高压连接系统是远远不够的；高压及低压电气架构、以及整体架构的优化，同样重要。

（1）四路/拼接连接器

四路/拼接连接器可以帮助整车减少连接器数量从而优化架构：电池上的一个连接器可以为多个设备供电；无需部署下游连接中心。四路和拼接连接器可以通过一个连接器为多个设备供电，从而减少布线，降低成本，体现了创新性。

端子 有两种类型的端子可供选择，具体将取决于车辆架构的特定设计。套管式设计更重，但也更紧凑；箱叶式设计更薄、更易于生产且更方便与连接桥连接。

安全的插配方案 要保证高压电源安全地为经常受到振动、颠簸、行驶过坑洼路面或遭遇轻微碰撞等情况的汽车供电，电源插配的安全性对每个人而言都至关重要，这包括组装、修理车辆的人员和驾驶车辆的人员。

在装配方面，高压互锁回路技术(HVIL) 可确保导线与设备安全的连接。HVIL是一种断路器，如果工人不小心插错了连接器，此时互锁断开，设备将自动断开电源。一些整车厂甚至正在考虑在系统层面应用此技术。

与应用杠杆或滑块机构的小型连接器不同，高压连接采用的大型连接器需要在插拔方案方面进行创新。螺栓式连接器在对汽车进行安装修理时需要辅助工具，但它可以测量扭矩，而且可以追溯。杠杆式连接器安装相对简单，但转动杠杆需要一定的空间。滑块式连接器同样需要预留空间，不过，只需要预留一个方向上的空间，而且，它可以在有限的空间里实现表面压力最大化。

出于多种多样的考虑因素，每家整车厂都有自己的偏好，选择哪种方案完全取决于车辆的设计以及哪种方案符合整车厂的生产线条件。目标是要绝对确保连接安全锁定，并防止在不利的驾驶条件连接处产生松动。

（2）高压辅助连接器

随着传统燃油汽车逐步让位于电动汽车，通常由发动机供电的车内设备转而开始依赖汽车的高压电气架构供电。原来的一些12V设备（如加热器、空调、车载充电器、或一些通常而言低于100安培的DC/DC转换器）还可以转而采用高电压，提高运行效率。辅助设备的高压连接器需要实现紧凑的封装，从而在提供所需电源的同时，尽量地节约空间，减小体积。

辅助设备的连接器解决方案多种多样，包括单独屏蔽、多芯屏蔽、捆绑屏蔽和无屏蔽系统。另一个需要考虑的重要问题是确保连接器可以承受高频振动。随着时间累加，振动可能使端子连接处出现微磨损，使阻力增加。与内燃机汽车比，消费者期望电动汽车的使用寿命更长，易磨损运动部件更少，因此连接器也需要更加经久耐用。

（3）电源转换连接器

车辆中的一些设备需要更高的功率才能运行，如电机、电池、逆变器、DC/DC转换器等电源转换设备，可能需要高达400A的电流。电源转换设备的连接形状和配置各异，以质地划分有塑料或金属质地，以形状划分则有直通、直管或直角式连接器，以配置划分有单向、两向或三向配置，以屏蔽方式划分则分为单芯式、捆绑式或无屏蔽式，等等。在更高的电流环境下，设计合理安全，且在温度、振动、密封和屏蔽方面性能稳健的连接系统更加重要。当然没有一种方案适用于所有的场景，一切都取决于哪种选择对具体的车辆架构最合适。

当然这些针对架构的决策不会凭空做出，一切都以优化整体架构的系统集成、降低成本、节省空间、减轻重量为核心。整车厂还必须考虑这些设计决策是否有助于简化整车的组装，尤其是对那些希望尽可能提高自动化组装的整车厂来说，更是如此。不同的整车厂可能会根据各自整车的架构特征在设计决策方面采取不同的方案。

（4）面向未来的1000-VO LT连接

电池技术发展迅速，整车厂因而可以为车辆配备容量更大的新款电池，延长续航里程。当前车辆电池可以提供大约50千瓦时的电力，但随着能量密度的提升和电池成本的迅速降低，未来的电池容量正在逐步攀升至200千瓦时。

虽然容量的提升可以帮助消费者消除里程焦虑并提供更强劲的加速度，但为电池设计合理的充电时长又成为了一项新的挑战。

为了缩短充电时间，可以通过增加电流、增加电压或同时增加电流及电压的方法。增加电流的方法需要在架构中采用更粗的导线，这会增加成本和重量，占用更多空间。因此工程师们也在考虑以增加电压的方法来缩短充电时间。

比如一辆安装100kWh电池组的电动汽车，250A和400V充电大约需要48分钟才能充满80%的电量，而电压增加到800V，充电时间可以缩短一半。电压更高则充电速度更快，产生热量更少，导线或连接桥可以更细。增加电压意味着需要确保组件和端子之间、以及端子与接地/屏蔽之间留有安全距离。设计时必须将空气间隙距离和表面爬电距离同时考虑在内，以防止产生电弧或小股电流从一个端子流向另一个端子。有的高压连接器产品设计可承受高达1000伏的高压，不仅可以满足当前最高功率的电池组的需求，同时满足整车厂未来采用更高功率电池组的需求。

2.特斯拉的高压连接器技术

对于高压连接器而言，早期的特斯拉的车型连接器的选用设计思路还是受到了很多日系的影响，这可能和早期硅谷很多汽车工程师有日系车厂的经验有关，特斯拉的车上高压连接器其实很少，去除那些由非常成熟的Tier1供应商带入的连接器，只要是特斯拉自己开发或者选型的连接器，其思路更多的还是以自身需要为主，连接方式并不局限于市场上连接器厂家的标准产品，类似这种片式busbar的连接形式还是蛮多的，包定制的片式连接，也考虑了铝线的应用；汽车中期改款或者迭代车型往往会沿用前面的一些方案，或者对前面方案不足地方进行优化，特斯拉完全不是这样，很多地方都会重新定义设计, 比如Model Y上，特斯拉快充的连接器采用了定制的金属端面接触的连接器，它既保留了早期的类似产品的一些优点，比如铝管定位、非屏蔽导线、金属材质保证结构强度、特制的螺栓等，同时又摒弃了原来片式的接触较差的稳定性，采用了螺栓加端面紧固和导通的方式，同时插头还预留了非常方便弹性作业和维修检查盖，所以这就让其实用性和可靠性非常强，有强大的销售做支撑，开发费用根本不值一提。 

（1）动力电池-电驱动之高压连接器—— HC Stak 25 一端连接动力电池，另一端连接驱动电桥，线束两端选用的连接器均为同一款：HC Stak 25。这款连接器看似普通，但却可有其不同寻常之处。 首先，体现在外型尺寸上。跟市面上相同电流等级Class4的主流高压连接器比尺寸竟然小了三分之一还多！HC Stak在相同电流等级的连接器中以最娇小的身躯为特斯拉高度集成的电气系统的布局最大限度地节约了空间。

HC Stak关键因素在于连接器核心零件 - 端子的独特设计。传统连接器通常线束端是方形端子或圆形端子，插座端为片状端子或者圆柱形端子，而这款HC Stak的线束端端子竟然是铜板，它的插座端更是令人匪夷所思！

如下图示插座端的两组端子分别由20片叫做DEFCON的端子叠加而成，英文全称Double-Ended Fork Contact，双端刀叉型端子。叠加，简简单单、整整齐齐的码在一起，安装在中间白色的塑壳当中（塑料粒子的本色）。这白色塑壳既对端子起到固定作用，又在端子和金属屏蔽之间起到绝缘作用，另外还有一层更重要的作用，那就是防止手指触碰的安全保护作用。根据国际电工标准IEC60529/IP2XB，手指防护涉及生命安全，必须严格执行安全标准。

这2.5mm厚的铜板和这20片DEFCON端子，成端子中的最佳组合。这20片DEFCON端子的松散叠加和自由活动，把实际应用中可能发生的偏移或者扭转以及振动所造成的影响降到了最低，确保了多达64个接触点的最佳接触性能，远远高于最多30个接触点的同级别连接器。这端子组合，接上50mm²的铜线，可以达到260A@85℃持续电流的载流能力，突破了Class4连接器200A@85℃左右的持续电流，跨越到Class5连接器的能力级别。这组合配上耐磨抗拉的塑料件，屏蔽效能高、接触阻抗低的屏蔽环，以及压变特性好、拉伸强度高、耐高温抗老化的硅胶密封圈，再加上设计精巧的CPA、HVIL、Lever等等附属零件，造就了这款独特的高压连接器HC Stak 25，源源不断地支持着特斯拉最大功率239kW的驱动电机强劲可靠的动力输出。 （2）直流快充-动力电池之高压连接器—— HC Stak 35

位于电池一端的高压连接器，跟电驱动与电池之间的HC Stak 25同属一个家族，但是略高一个电流等级Class5，型号HC Stak 35。这是DEFCON端子的又一大亮点：强大的扩展性——通过增加或减少刀叉型端子的片数便可轻而易举的实现载流能力的提升或降低。HCStak 35的端子恰恰就是通过3.5mm厚的铜板结合32片刀叉型端子，同时匹配95平方的高压屏蔽线，从而达到330A@85℃的载流能力，强力支持特斯拉Model3 充电30分钟增加274公里的续航里程。

1）HC Stak 35创新性的端子结构设计，提升了导电能力、减小了连接器的体积

2）模块化的端子设计，可以通过改变叠片数量来设计不同导电能力的连接器，降低了端子加工成本。

（3）Models电机总成连接器

由一整体式的铝合金壳体，壳体外侧有屏蔽弹簧圈（spring contact）用于与机壳内壁接触实现360°屏蔽，有硅橡胶密封圈用于和壳内壁接触实现径向密封，在铝合金前端收小口径用于压接电缆屏蔽编制层，实现电缆和铝合金壳提的360°屏蔽，尾部内测有密封胶圈实现电缆和铝合金外壳的径向密封。

简单、安全。

1）连接器主体只有铝合金外壳，附件较少，而且能够减小电机接线的体积，国内普遍使用电机接线盒方案，电机体积偏大；

2）装配简单，只需要将高压线束的连接螺栓使用工具固定，其它都不用工具，没有多余的螺栓结构，也弥补了其不是插接式的方便性的缺陷；

3）使用螺栓固定的结构形式，相对耐振动性能可靠，连接更可靠。

（4）车载充电机连接器

确切的来讲这个不能叫连接器，只是一种连接结构，由于使用在干区，应用环境好，充分展示了适宜设计的思想，在机箱壳体过孔位置没有设计密封胶圈，而是在电缆上压接金属环对电缆进行固定，保证电缆导电端头后端线束能够有效固定，保证前边端子导电螺栓不发生旋转，提升连接可靠性，一般的设计思路是使用注塑线卡进行固定，使用线卡固定需要在车身或外壳上设计支架，会增加不必要的设计难度及重量并且占用更多的空间。

其在充电机上的应用如下边图片显示

适合的才是最好的。

1）车载充电机布置在车内，干区环境好，此处未设计胶圈，卡扣等结构，只使用端子进行导电，充分体现了适合应用环境的简单才是最好；

2）在电缆上压接金属环用于固定电缆，提升端子固定的稳定性，想法很新颖，能够减少为固定电缆设计支架，降低设计重量而且将产品做的紧凑，占用空间小。

创新、模块化的端子结构设计

（5）电池的高压连接器HV Rapid Mate，这是一对，包含插头（车辆端）和插座（电池端）

这个连接器插头端是从battery到jbox的,没有采用主流的高压连接器设计，它不是一般圆形端子的连接器，采用的是刀片式的连接方式，而且还是定制的，采用的是金属的材料，看起来很笨重，这个连接器要想拆下来也很困难。连接器的公插头的端口有2个刀片、一个长一点的金属销，一个短一点的金属销，两个刀片是其power pin,长的金属销是接地的，短的是HVIL，连接器的外壳上的金属编织应该是外壳屏蔽接地。

公插头的外壳两侧有一个看起来很强壮的金属罩，这个外罩是和整车固定的，通过其下方的两个螺栓与整车连接，外壳的内侧安装了扭簧，起到减少振动对连接的冲击，这个有点像换电电池上的多芯大功率连接器设计方式。对于公插头线束，就是通过连接器本身的这2个螺栓和线束中端的塑料支架来和车身实现连接的，悬挂在底盘下的；插头出线部位采用了金属成型的连接弯管，而且目测这个金属弯管蛮长的，可以很好的解决了折弯半径和线束振动对内部连接点的影响问题；电缆和刀片之间的连接方式，通过其车型上其它类似连接可以推断出应该也是螺栓直接固定连接的，这个符合特斯拉一贯的作法，也受日本人的影响较多。

线束的另一端，2个支路上的端子没有采用压接方式，而是采用了更为可靠的超声波焊接，同时屏蔽和防护都采用了轴向连接的方式，与jobx上连接我屏蔽方式采用的是spring contact的方式，就是弹簧的方式，而且弹簧是和内孔壁连接，规避了高压盒外表面表面处理影响屏蔽连接的问题，这种弹簧方式成本虽然较高，但较为方便，可靠性较高，尤其这种越来越智能的车型屏蔽尤为重要，特斯拉在其高压连接上采用了很多这种弹簧，而且都是一次性的，如果维护保养，按照其指导手册说的，这个都是要更换新的，防护也是采用的内孔轴向防护的方式。

对于其插座端（电池端）内部采用的是片式的弹簧，电池内部也是通过busbar的连接方式，因为没有找到其片式的弹簧结构图，所以不知道其内部的弹簧分布情况是什么样的，目测连接应该是靠谱的。

它的特点：非行业主流设计

1）弹簧屏蔽，屏蔽性能好

2）金属材质，强度高，屏蔽好

3）片式+螺栓连接，结构紧凑，散热好

4）金属带扭簧减振外壳，抗振性比较好

5）双裙边防护加轴向内孔防护，防护性能较好

6）电缆尾部加金属外管出线，对接触点的影响较小

7）超声波焊接连接端子，接触电阻小，温升低，耐久性好

当然它也有一些问题，比如插头插座插合的界面防护性能其实没有那么高，容易漏水，片式的结构强度不够，而车身的冲击很难通过扭簧彻底抵消，容易造成片式变形，包括左右的刀片不在一个水平线上等，这些问题特斯拉也在其指导手册中有说明。

特斯拉从最早的model3,到models modelx等都沿用了这种设计方式，但是细节做的越来越好，考虑的越来越细致。很多人都说特斯拉的灵魂是设计，但是不可否认，其做工也是越来越好；

特斯拉插片的高压连接器开发也是遵循了特斯拉工程师的一些要求：尺寸更小，散热更好，带铝导线超声波焊接选型卡，这种片式的结构还是很受日美的一些车厂欢迎的，但是通过一些资料也了解到，欧洲在8.0以上开始主推圆形端子的结构，具体原因没有较多的实测数据对比，无从判断。

其实看特斯拉的电池和定制的插件，300A电流应该是一个分水岭,300A以内按照目前的行业技术，用心的企业都可以把产品做的很好了，随着氢燃料汽车、更大功率的汽车逐步增多，电流会更大，300A以上的电流对各家高压连接器的长期使用会是一种挑战，尤其是高电流带来的温升问题，这个现象目前通过一些商用车型上也能看的出，因为乘用车一般都是整体设计，大面积高压连接器暴露在严酷环境下的不是很多，即使底盘线也大多有多层的保护，商用车相对粗犷一点，为此目前某些厂家等都推出了高达400甚至500A的连接器。当然电流不可能无限大，在整车更高电压没有完成打通“任督二脉”之前，较大的电流是当下不得已的一种选择，通过保时捷为大众趟路来看，大众其实已经具备了整车更高电压的设计能力，也许高压连接器1000V也要像商储一样，往1500V上靠近了。

3.大众高压连接器

在高尔夫上用了很多的AK界面的connector，到了MEB新平台，大众全部重新布局，连接器更多的是往整车模块布置合理需要走，电池的端口定制化的一体式的连接器就是个例子，对于大平台来说那点定制开发费根本不是问题，而且能全部由自己来掌控，所以对于那些财大气粗，又想大刀破斧的重新搞的，按照自己的要求全新结合自己的布置需要定制化连接器未必不是一件好事情。对于电池内部的高压单元的连接，采用了带touch-poof的塑胶头螺栓实现绝缘安全的同时兼顾标准化的作业需要，这个地方的连接更多呈现的是在不增加尺寸的同时，利用有限空间增加接触面提高载流能力同时采用螺栓的紧固连接兼顾稳定的连接，重要的是也能批量化作业，还能控制成本。

七 趋势

1.政策导向作用 国家对新能源电动汽车产业政策的制定要根据中国国情来决定。在发展绿色交通体系方面，国家计划提出，加快车船结构升级，推广使用新能源汽车。加快推进城市建成区新增和更新的公交、环卫、邮政、出租、通勤、轻型物料配送车辆使用新能源或清洁能源汽车，重点区域使用比例达到80%；重点区域港口、机场、铁路货场等新增或更换作业车辆主要使用新能源或清洁能源汽车。在物流园、产业园、工业园、大型单列市建成区公交车全部更换为新能源汽车。在物流园、产业园、工业园、大型商业购物中心、农贸批发市场等物流集散地建设集中式充电桩和快速充电桩。根据国家的政策导向，整车厂也根据相关政策调整内部模式，这就决定了连接器的发展方向。

2.高压连接器的结构设计有两种趋势。一种是由原来低压的面接触改为高压下双螺旋曲线结构、线簧结构、多孔耐磨结构、片簧接触结构、弹性插孔结构的线接触以增加接触面积，降低接触电阻，提高载流能力。而另一种则是采用多触点接触环、具有阵列凸点的镂空连接管、新型的圆柱形冠簧直接实现点接触来降低接触电阻，提高载流能力。弹性高压插头则可以与插座直接形成线性接触，不需要冠簧等中介体。

3.定制化及平台化 电动汽车这种类型也多，比如说乘用车、物流车，包括定制连接器，要求会不所不同，或者说会提出一些特别特殊的要求，所以包括还有无人驾驶，物联网车、新能源等等，其实趋势这个东西不好判断的。连接器厂家要考虑一下，这种电动汽车细分行业需求的定制化（整车端和电池端），或许会是一个选择不错的尝试，现已经在迈向第一步。因为总体来看，这些类型的车都会在不同的场合应用，其实都是一个细分领域，虽然量没有那么大，但是那个市场就是专属的，在这个市场就是做到顶尖，这也是一个不错的选择。第二个就是平台化，从整车的角度的确看到了车辆越来越快的平台化，模块化，对于高压连接器而言，很多的同行可能或多或少持一些悲观看法，会认为连接器会越来越少，从单车的角度来说的确会减少了很多个点，但是从整体市场的角度来说，这个还是一个巨大的市场。未来电池和整车都会趋于平台化，如何跟客户保持深入的技术沟通，形成双方平台化的产品很重要，国内主机厂比较多，大家平台现在也不同，比如电池整包厂特别多，每家自己的模组方案、电池箱成组方案都不一样，作为连接器厂家需要思考怎么样做适合平台化的应用。

从整车的发展角度来说车辆高压单元，会越发的往电池和多合一控制单元高度集成化。电池平台化已经是主流OEM的必修工作，随之带来的原本分散的高压连接器也逐步集中； 同样随着华为等企业的入局，多合一的高度集成化也是重要的发展趋势，单车的高压连接器数量也是一定的，而且连接器的相关主要功能要求也会发生变化，比如防护（电气绝缘和防水防尘要求）会被高度凸显出来，复杂的EMC要求会下压至硬件层级解决。

某欧洲OEM已经在走这条路了，原来杂乱无章的连接器从平台化设计之初就从功能层面被顶层设计了，做成了一体化的结构面板，而且按其趋势来看，其连接器的功能还会被进一步的调整；而特斯拉明显在这方面要比大众走的更快，其车辆的高压连接器通过高压单元的高度集成被减少了很多，剩余的不可或缺的连接器也打撒重组，把其模块化，这一点上某新能源车并没有参照什么传统的USCAR LV的设计标准要求，还是依照其自身的需求来合理化设计；在这一点，非常值得国内主流的OEM去借鉴和思考；从长远来说，标准化其模块和结构会大大的降低成本同时还能保证非常好的可靠性。

1）从高压连接系统设计之时就考虑连接器的相关功能是否能拆解 2）高压系统的连接点要尽量减少，通过集成的方式等实现 3）高压连接器从分散到类似ID.4的面板集成，再到特斯拉的连接器模块标准化 4）连接的形式不要拘泥于传统的连接方式，连接器要求要服务系统要求 5）从长远平台考虑，可以走OEM主导的定制化路线

核心思路还是从功能和结构上把其进行模块化管理、标准化管理，这个思路不见得能够在国标层面实现，但是各家OEM或者车辆厂商结合下游连接器企业联盟可以主导其工作。

4.电流更大

短期内，因为整车的电压平台无法快速的提升，随着续航里程加大等要求，电流的提升是一定的，这就要求对于动力插件要能承受更高的电流，目前的大多数行业标准都是基于8mm的端子为contact，一般只能耐受额定250A左右，目前各家也在逐步开发新一代的大电流动力插件，比如TPI的450A电流；怎么样加大电流，降低温升，从而最大化的利用电缆导电性，降低电缆平方数是各家重点考虑的问题，当然也可以尝试考虑将冷却系统和动力插件回路进行关联从而实现大电流，较小温升，较轻重量的的目标。

5.数据分析及环境模拟

随着整个电动汽车发展，对于车辆而言也积累了较多的数据，这些数据将会非常有效的帮助构建完整的环境模型，从而可以对汽车的零部件使用寿命、安全隐患、失效机制等进行有效的模拟分析和规避；连接器厂家同样也积累了大量的实际应用经验和数据库，怎么利用这些实际的数据，进行数学仿真建模从而从设计端更合理的规避实际的问题，怎么样利用这些数字构建环境模型，可以把设计带入更好的去模拟其使用寿命。

从实际情况来说，应该是一个从了解其功能、性能要求，到知道为什么的一个过程，随着国内这些年新能源汽车市场的快速发展，对高压连接器的产品已经有了很深的了解和实际应用数据，目前更多的应该是探究其背后的原理，车辆厂家也更多的应该把其和车辆的其它高压单元同等看待，从系统结构上去考虑其选型和使用。

通过分析新能源连接器的主要技术参数及选用原则，随着不断地去搜集各种各样的数据反馈，在国外的话，甚至连接器的厂家设置了很多整车的数据返回，会形成一个联盟，会根据数据不断的改良，达到一个最优的产品。 同时，随着国内连接器厂商，在实际使用过程中得到的主机厂和用户的实际反馈。连接器厂商们也在不停地去模拟真实用户使用环境下连接器是否稳定，包括我们新材料的研发和技术壁垒的攻克，成本是否能够商业化，在不久的将来，这些都不会是问题，都会被克服掉。

6.未来的连接器

随着汽车越来越智能化，对于连接器在未来的智能汽车上，绝不会仅仅作为一个电连接点进行传输，这个和传统汽车会有非常本质上的区别， 未来的连接器有可能会变成模块化，其功能会随着不同的汽车部位应用场景，功能也会有所不同。同时智能驾驶的出现会让连接对于传输的稳定性变成强制条件，对于电性能的可靠性，以及其它性能都会提到更高一个要求等级。

小型化及轻量化

在汽车工业日渐追求节能与环保的背景下，汽车轻量化及小型化已成为技术潮流，也是汽车厂商技术竞争的重点，通过控制整车重量，可以有效的降低油耗，减小尾气排放，提高燃油能效。在汽车工业这样的大环境下，也带动新能源连接器必须走（1）小型化及轻量化。 在节能与环保、低碳出行的大环境下，新能源汽车向轻量化及小型化转变，汽车的轻量化和小型化必然带动新能源连接器走向小型化和轻量化，更小的安装空间，需要更小的连接器尺寸。例如引入更小尺寸的高性能铜合金导线做为信号传输线，设计高性能端子来降低小功率传输导线尺寸。伴随线束轻量化设计，需要具备设配铝线的能力，将连接器中传输较大功率的大线径铜导线替换为铝导线使得端子和接触件系统向微型化发展，同时引入以及该微型化产生的压接不稳定的优化及可靠验证方法。 （2）集成化 DC/DC、OBC、PTC、PDU等小功率电器高压电电器合并为三合一和多合一（下图），高压连接器有合并为一款多线连接器的趋势。应对新能源汽车驱动系统集成化，高压连接器需要承受更高的工作电压，更大的工作电流，同时具备在恶劣的工作环境下正常使用的能力。

对于高压连接器而言，从原来肩负连接众多分散的高压单元，也会逐步逐步往电池DC/DC和对合一电控聚焦，数量下降是一定的。关于车内高压连接器未来几年随着整车不断快速的集成以及连接器大厂的量产自动化的快速落地，会呈现一个单车用量和单价快速下降的趋势，虽然市场车的量在上升，但是高压连接器的壁垒并没有那么大，先发优势也会逐步被替代，成本是核心，一旦过了那个点，车内的高压接口也会趋于互换。

（3）电磁兼容 伴随汽车更多的电气控制模块，高压连接器需要更好的屏蔽以抑制电磁干扰的传播。目前，已有部分车型高压连接器是采用非屏蔽的方式， 把控制EMC的责任全部交给各个用电器件， 采用硬件滤波的方式进行。 （4）更低的成本一方面模具的设计与制造是实现产品批量生产的前提条件，另一方面精密冲压和注塑、自动机组装是自动化生产的关键。另外高压连接器如何适应其高电压、大电流的工作环境并保证汽车电子系统的安全，仍然是每一家连接器厂商都需要不断功克的技术难关。