廣東深圳加工定制金屬大電流防水高速點(diǎn)膠機(jī)連接器

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29.轉(zhuǎn)接連接器是電信號傳輸?shù)某Ｓ貌考粌H是在通信、電力傳輸?shù)刃袠I(yè)，其如今在航天航空等領(lǐng)域中均得到了極為廣泛的應(yīng)用。目前現(xiàn)有的矩形電流連接器存在對橫向空間要求較高的問題，此外若采用矩形箱子加端子排的方式進(jìn)行電流轉(zhuǎn)接，則這樣會占用的空間。

1.1 高壓連接器在整車系統(tǒng)中的應(yīng)用

新能源汽車用連接器是連接器大類中的一種，是近幾年隨著國家新能源汽車的發(fā)展，逐漸從傳統(tǒng)高壓大電流和傳統(tǒng)低壓汽車連接器中分離出來的一類連接器。相較于傳統(tǒng)高壓大電流連接器，新能源汽車用連接器的使用工況更復(fù)雜多變，對連接器的可靠性要求更高；相較于傳統(tǒng)低壓汽車連接器，由于電壓等級的提高（目前主流系統(tǒng)的電壓均300V DC），增加了人體受到電擊傷害的風(fēng)險(xiǎn)，對連接器的安全性要求更高；所以對產(chǎn)品的絕緣、防護(hù)要求等比傳統(tǒng)低壓插件均有所提高。

新能源汽車用連接器的作用主要是整車高壓互聯(lián)系統(tǒng)，即在內(nèi)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一般可分為：外殼、密封件等輔助結(jié)構(gòu)，絕緣件，導(dǎo)電接觸對三部分組成。通過插頭護(hù)套和插座護(hù)套間的對插、相互配合，即可達(dá)到接通和導(dǎo)電的功能。高壓連接器主要使用在新能源汽車高壓大電流回路，和導(dǎo)電線纜同時(shí)作用，將電池包的能量通過不同的電氣回路，輸送到整車系統(tǒng)中各部件，如電池包、電機(jī)控制器、DCDC轉(zhuǎn)換器、充電機(jī)等車身用電單元。

為了解決這個(gè)問題，美國加利福尼亞大學(xué)爾灣分校研究人員先為金納米線罩上一層二氧化錳外殼，然后將其卷繞在一起，置入用類似樹脂玻璃材料構(gòu)成的電解質(zhì)中。借助3D全息光刻技術(shù)，研究人員通過光束創(chuàng)建出的三維結(jié)構(gòu)，讓這種微型電池了性能的多孔電極，有助于電池內(nèi)部電子和離子的快速傳導(dǎo)。 圖1 1000Wh鎂空氣電池樣機(jī)演示圖 圖2 鎂空氣電池樣機(jī)中的單體電池放電曲線鋰電 迪拜水電局通過推出Shams Dubai將為該酋長國帶來凈計(jì)量，這是一項(xiàng)旨在鼓勵和商業(yè)和住宅太陽能項(xiàng)目的新舉措。

1.2.2高壓互鎖(HVIL)

針對整個(gè)的高壓互連系統(tǒng)來講，為了高壓系統(tǒng)上下電時(shí)的安全，在連接設(shè)計(jì)時(shí)，引入了高壓互鎖概念。簡單描述為，連接器在插合導(dǎo)通時(shí)，高壓回路先接觸導(dǎo)通，后高壓互鎖信號回路再導(dǎo)通；分?jǐn)鄷r(shí)，先高壓互鎖信號分?jǐn)?，后高壓回路斷開。大多數(shù)連接器廠家會把高壓互鎖設(shè)計(jì)放在連接器內(nèi)部，也有一部分廠家會把高壓互鎖通過輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)放在對插腔體的外部。確保高壓互鎖回路的穩(wěn)定性，十分重要。如果說高壓互鎖不連續(xù)，可能帶來的影響會很惡劣，比如車正在行駛過程中，突然高壓互鎖回路信號異常，導(dǎo)致整車突然掉電，不能正常運(yùn)行，這樣會造成交通事故。

1.2.3 鎖緊結(jié)構(gòu)

理解真正的二次鎖不是有一個(gè)二次的保護(hù)作用，是更要有效地對其保護(hù)，這個(gè)真正的含義就是在一次鎖止后，如果一次鎖失效了或者沒有操作核實(shí)到位，二次鎖就是確保一次鎖鎖好以后，對次鎖進(jìn)行保護(hù)，這是一個(gè)很重要的作用。二次鎖緊結(jié)構(gòu)結(jié)合一次鎖里面常用的就是力臂機(jī)構(gòu)，因?yàn)橐淮捂i緊跟插拔力有關(guān)，所以按照力學(xué)設(shè)計(jì)理念需要一種類似于力臂機(jī)構(gòu)的形式，這樣才能達(dá)到既省力，也能夠很輕松地把連接器插到位。對于力臂的要求，USCAR里面講到了很多的力臂的人機(jī)工程的可操作性。USCAR里面也規(guī)定了相關(guān)一次鎖和二次鎖在對插和不對插情況下的力的要求。其實(shí)我們大家都會認(rèn)為USCAR是連接器的標(biāo)準(zhǔn)，但我認(rèn)為USCAR標(biāo)準(zhǔn)不僅僅是作為一個(gè)技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)，而且還指導(dǎo)了設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中把結(jié)構(gòu)做可靠，怎么在結(jié)構(gòu)及性能可靠的前提下，也能夠提供客戶更好的產(chǎn)品體驗(yàn)感。下圖2是比較常見的鎖緊結(jié)構(gòu)產(chǎn)品圖。

 對于電動汽車高壓連接器隨著市場的發(fā)展，主機(jī)廠對產(chǎn)品防護(hù)的性能要求也在不斷地提高。行業(yè)發(fā)展初期，IPI67的防護(hù)要求已經(jīng)可以滿足絕大部分客戶。但是后期隨著市場上出現(xiàn)的連接器產(chǎn)品防護(hù)失效，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)漏水，絕緣故障、甚至燒蝕的案例也越來越來越多。

防護(hù)要求逐步的提高成為電動車發(fā)展趨勢，目前IP67的要求不能滿足正常的使用要求，當(dāng)然這也不是的，還要看連接器在車上布置的位置。根據(jù)高壓回路在整車布置來講，都會懸掛在汽車底盤下面，高壓不得進(jìn)艙內(nèi)這是一個(gè)原則，所以說大多數(shù)高壓連接器都是會在底盤靠近地面，或者靠近輪轂的位置，當(dāng)一些天氣惡劣的時(shí)候，比如說嚴(yán)酷的天氣很大的暴雨或者說一些嚴(yán)寒的天氣，你的輪胎帶起來的水其實(shí)會沖擊這些連接器，如果大家熟悉測試的話，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)沒有IP6K9K一說，你會發(fā)現(xiàn)如果IP67的話，高壓水槍的沖擊的壓力，其實(shí)沒有6k9k大。當(dāng)汽車高速行使的時(shí)候，突然涉水時(shí)，瞬時(shí)涌向連接器的水壓會很大，所以說IP67有的時(shí)候是很難滿足實(shí)際的使用要求。針對這一點(diǎn)的話，現(xiàn)在國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)QC/T1067,國外標(biāo)準(zhǔn)USCAR將連接器密封分為兩個(gè)等級S1和S2。S2等級的話，明確規(guī)定適用的場合是底盤的位置較低，推薦的就是6K和9K，所以未來連接防護(hù)的話一定是6K和9K。如果連接器并不是布置在上述位置，IP67的設(shè)計(jì)其實(shí)還是可以滿足整車使用要求。

1.2.5 電磁屏蔽

電動汽車有很多的電子器件，電流會產(chǎn)生磁場，整車零部件要有抗干擾的能力。尤其是電動汽車現(xiàn)在作為一個(gè)載體，無人駕駛會在這個(gè)基礎(chǔ)上更多地開發(fā)，所以這個(gè)技術(shù)問題非常重要。對于高壓系統(tǒng)而言，屏蔽連接器、電纜是非常重要的，但是我們更多的是要考慮系統(tǒng)級的布置，這是一個(gè)前提條件，如果你的OBC，你布置的位置，包括系統(tǒng)中的DCDC，是不是本身可能會有一些先天性的問題，即使連接器做得再好，也會出現(xiàn)各種信號干擾的問題，所以要考慮系統(tǒng)型的，其次考慮零部件級的。對于連接器屏蔽效能，一般會采用二個(gè)方式。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，形成一個(gè)有效的360°的屏蔽層。第二種方式，大多數(shù)的高壓小電流的連接，都不會有二次的連接，會采用跟電纜的屏蔽層相接，這種方式也是現(xiàn)有廠家常用的方式，包括國內(nèi)一些比較的主機(jī)廠也在考慮這種方式，我們叫spring contact（英文），其實(shí)就是一個(gè)彈簧的連接。這種結(jié)構(gòu)的好處也是很多的，因?yàn)槌叽?、空間會更小，它的接觸點(diǎn)也會更多；此結(jié)構(gòu)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(shí)際成熟應(yīng)用案例。大多數(shù)情況下，導(dǎo)線和屏蔽層的連接，我們會用金屬內(nèi)、外環(huán)的形式，進(jìn)行壓接，將屏蔽層置于兩個(gè)金屬環(huán)之間，通過冷壓變形使屏蔽層和金屬環(huán)進(jìn)行緊密固定。另外，我們還有一種屏蔽方式，它通過一種類似于表帶簧的結(jié)構(gòu)，用以替代彈簧連接，該結(jié)構(gòu)常在產(chǎn)品上使用，技術(shù)成熟；我們做過相關(guān)測試，均能滿足設(shè)計(jì)要求。該結(jié)構(gòu)應(yīng)用在新能源電動車的屏蔽，既能夠滿足性能要求，同時(shí)又是沖制件，適合批量生產(chǎn)，。

然而可再生能源雖然對有無可比擬的性，但其可用性與實(shí)際需求之間的不匹配性，卻成為難題。科學(xué)向來以諾獎作為一個(gè)標(biāo)尺，而研究石墨烯領(lǐng)域的科學(xué)家也在2010年摘得諾貝爾獎，這無疑使石墨烯的光環(huán)更加耀眼。并且在充滿電后續(xù)航里程將達(dá)到600公里，與普通的汽車相比并不遜色。同時(shí)要大家所熟悉的鋰電池模型，過去幾十年來它已經(jīng)統(tǒng)治了整個(gè)消費(fèi)級電子市場。他說：“這種電源因尺寸緊湊，適用于各種和控制自動化中的傳感器，其癜括對人跡的西伯利亞、遠(yuǎn)東和北極地區(qū)石油天然氣管道進(jìn)行不間斷監(jiān)控。

1.2.6連接器材質(zhì)

    連接器絕緣件材質(zhì)一般選用PA66、PBT、ABS、PC等。接觸件材質(zhì)一般選用黃銅、磷青銅、鈹銅等，但現(xiàn)在國外用的比較多的材料是銅鎳硅材料。連接器殼體材質(zhì)一般分為塑料和金屬兩種材質(zhì)。

關(guān)于如何選擇塑料材質(zhì)或者金屬材質(zhì)，一般有如下幾個(gè)參考點(diǎn)：

1.輕量化

由于對整車輕量化的需求，尤其是乘用車廠商會在滿足產(chǎn)品性能的前提下，盡量去選擇塑料連接器，以達(dá)到控制整車重量。

2.產(chǎn)品的使用環(huán)境

由于金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度比塑料好。所以在一些使用環(huán)境比較惡劣的環(huán)境下，金屬連接器會更適合。例如像特種車輛、渣土車，以及整車在布置時(shí)，未做防護(hù)的電氣連接部位。此時(shí)，金屬材質(zhì)相比塑料材質(zhì)的連接器在受環(huán)境影響及機(jī)械強(qiáng)度方面略勝一籌。

3.屏蔽實(shí)現(xiàn)方式

針對屏蔽連接器，由于金屬連接器自身的外殼就是用于導(dǎo)通屏蔽，形成屏蔽保護(hù)的載體。一般情況下，金屬連接器較塑料連接器更容易實(shí)現(xiàn)更為的屏蔽效能，外形結(jié)構(gòu)更為緊湊。

 

（2）額定電壓： 電氣設(shè)備（包括用電、供電設(shè)備）可長期穩(wěn)定工作的大電壓。

額定電壓大小與爬電距離&電氣間隙成正比。

換句話說，額定電壓要求越高，連接器越大，或者越長。爬電距離&電氣間隙設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)依GBT 16935.1(IEC 60664-1)，

（3）額定電流： 電氣設(shè)備的額定電流是指在基準(zhǔn)環(huán)境溫度下，在額定電壓工作條件下，發(fā)熱不超過長期發(fā)熱允許溫度時(shí)所允許長期通過的大電流。

對電動汽車而言，P=UI,額定電流是根據(jù)電氣設(shè)備的功率P，輸出電壓U決定。

峰值電流：電動汽車在急加速，爬坡，超載的瞬間產(chǎn)生的大電流值。

載流截面積與連接器額定電流成正比，換句話說，插針/孔/導(dǎo)線截面越大，它所能通過的電流也越大，連接器越大。

（4） HVIL（高壓互鎖）

（4.1）設(shè)計(jì)HVIL功能目的

確認(rèn)整個(gè)高壓系統(tǒng)的完整性，當(dāng)高壓系統(tǒng)回路斷開或者完整性受到破壞的時(shí)候，激發(fā)整車的安全措施啟動。

（4.2）HVIL功能的實(shí)現(xiàn)

a.需要整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)開發(fā)時(shí)就要設(shè)計(jì)進(jìn)去；

b.主要通過連接器來完成；

c.HVIL電路是低壓電，相對于功率電路，是立的。

（4.3）連接器HVIL功能實(shí)現(xiàn)原理

功率和信號端子應(yīng)滿足：

——連接時(shí)，功率端子先接通，信號端子后接通。

——斷開時(shí)，信號端子先斷開，功率端子后斷開。

特別說明：功率端子的接通，表示良好的接觸，虛接觸是不可接受

 

（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，可以在干擾源和敏感電路之間設(shè)置導(dǎo)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(qū)別即為是否設(shè)置有導(dǎo)電良好的金屬屏蔽體。

（6） 防護(hù)等級

IP防護(hù)等級是由兩個(gè)數(shù)字所組成，個(gè)標(biāo)記數(shù)字表示電器防塵、防止外物侵入的等級，第二個(gè)標(biāo)記數(shù)字表示電器防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大表示其防護(hù)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安裝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） 插座安裝方式

為滿足主機(jī)廠設(shè)計(jì)人員對連接器不同布置方式的需求，電連接器插座安裝方式細(xì)分為以下四種：

  結(jié)果表明，該自供電的傳感器檢測L-半胱氨酸的線性范圍為20 nM - 3 μM，檢出限達(dá)10 nM，遠(yuǎn)低于已報(bào)道的其它電化學(xué)。 至項(xiàng)目執(zhí)行期滿，將實(shí)現(xiàn)大型鋰離子儲能在一定使用條件下循環(huán)壽命大于10000次，服役預(yù)期壽命大于15年，預(yù)期成本低于1500元/kWh，應(yīng)用規(guī)模不低于100MWh等項(xiàng)目指標(biāo)。他們認(rèn)為，“充電后氧氣的釋放加上固體碳的積累，將實(shí)現(xiàn)類似于光合作用的電化學(xué)二氧化碳固定策略。500公斤的負(fù)載，如果利用基于這種石墨烯材料制備的驅(qū)動帆板，理論上的驅(qū)動力至少能使其達(dá)到0.09米每秒的加速度。

16.新能源汽車連接器高要承受250A電流、600V電壓的能力，因此對連接器防觸電的要求非常高。同時(shí)，連接器的插拔操作會產(chǎn)生電弧，這會嚴(yán)重危害到電氣連接和電子設(shè)備，并且可能引起汽車燃燒，這些都需要連接器的特殊設(shè)計(jì)與開發(fā)。