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我國連接器經(jīng)過了多年的技術(shù)積累，無論在設(shè)計(jì)能力還是自動(dòng)化生產(chǎn)能力上已經(jīng)滿足了新能源汽車高壓連接器所要求的技術(shù)水平。在下游廠商國產(chǎn)化和技術(shù)能力足夠滿足的前提下，國內(nèi)廠商已經(jīng)占領(lǐng)了新能源汽車高壓連接器的至高點(diǎn)，比如深圳市國威通電子等知名企業(yè)。希望在這個(gè)新的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車，有機(jī)會(huì)打破外商在傳統(tǒng)汽車連接器的壟斷地位。

1 高壓連接器技術(shù)分析

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(duì)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(jí)的提高（目前主流系統(tǒng)的電壓均高于300V DC），增加了人體受到電擊傷害的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)連接器的安全性要求更高；所以對(duì)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保證整車高壓互聯(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(duì)三部分組成。通過插頭護(hù)套和插座護(hù)套間的對(duì)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。

 圖1就是高壓連接器在整車系統(tǒng)運(yùn)用中的一個(gè)布局圖。



1.2 高壓連接器設(shè)計(jì)關(guān)鍵項(xiàng)分析

1.2.1溫升及降額曲線值

溫升是連接器設(shè)計(jì)最重要的設(shè)計(jì)關(guān)鍵項(xiàng)之一，異常的溫升會(huì)導(dǎo)致連接器因?yàn)闇厣^高，發(fā)生燒蝕。

連接器的溫升受如下因素影響：

1、 接觸電阻：用于導(dǎo)電連接，兩接觸載體之間的電阻，如針孔對(duì)插接觸電阻、針孔尾部與導(dǎo)線壓接電阻、螺紋連接銅牌與銅牌之間的接觸電阻

2、物質(zhì)環(huán)境加熱：當(dāng)連接器長(zhǎng)期處于一個(gè)高溫環(huán)境，由于連接器所用的材料都是工程塑料、金屬、橡膠等，尤其工程塑料要求最高工作溫度140℃，但當(dāng)產(chǎn)品使用的環(huán)境溫度過高，連接器由于自身接觸內(nèi)阻發(fā)熱在達(dá)到熱平衡時(shí)，加上所處的環(huán)境溫度高于了材料允許使用最高工作溫度。此時(shí)，若連接器長(zhǎng)期處于一個(gè)該環(huán)境，連接器內(nèi)部針孔件發(fā)熱導(dǎo)致內(nèi)部溫度排不出來話，內(nèi)部溫度會(huì)持續(xù)升高，連接器就會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，導(dǎo)致連接器出現(xiàn)燒蝕引起車輛燃燒，這是非常嚴(yán)重的問題。橡膠材料和金屬材料均有最高工作溫度限制，設(shè)計(jì)時(shí)均需要考慮。

3、板端的連接：設(shè)計(jì)的時(shí)候要用螺栓的情況下，或者要用預(yù)防措施，防止供貨的時(shí)候松脫；同時(shí)在螺栓連接時(shí)，一定要根據(jù)操作規(guī)范進(jìn)行扭力檢測(cè)。導(dǎo)電部件螺釘連接情況下，主要的失效模式之一就是未按照力矩要求進(jìn)行擰緊力矩管控，導(dǎo)致連接部位溫升異常，燒蝕。

4、降額曲線：現(xiàn)在我們來討論下降額曲線，在我的理解中，降額曲線圖就好比你去選擇一個(gè)商品，這個(gè)商品要用在特定的環(huán)境中使用，這時(shí)選擇商品的時(shí)候就要根據(jù)這個(gè)商品的一個(gè)屬性值來確定你選擇哪個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)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，客戶根據(jù)這個(gè)菜單對(duì)應(yīng)自己的口味選擇自己合適的菜品。

降額曲線就是不同電流在不同的工作環(huán)境溫度下對(duì)應(yīng)出的不同值，這些值通過描點(diǎn)法得到的一個(gè)曲線圖，有了這個(gè)降額曲線圖就能更加直觀的看到這個(gè)連接器使用條件。

下圖就是關(guān)于溫升和降額曲線的圖示




1.2.2高壓互鎖(HVIL)

針對(duì)整個(gè)的高壓互連系統(tǒng)來講，為了保證高壓系統(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(jiǎn)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(hào)回路再導(dǎo)通；分?jǐn)鄷r(shí)，先高壓互鎖信號(hào)分?jǐn)啵蟾邏夯芈窋嚅_。大多數(shù)連接器廠家會(huì)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(huì)把高壓互鎖通過輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)放在對(duì)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(huì)很惡劣，比如車正在行駛過程中，突然高壓互鎖回路信號(hào)異常，導(dǎo)致整車突然掉電，不能正常運(yùn)行，這樣會(huì)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(duì)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(duì)第一次鎖進(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)合一次鎖里面最常用的就是力臂機(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(duì)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(duì)插和不對(duì)插情況下的力的要求。其實(shí)我們大家都會(huì)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。

對(duì)于電動(dòng)汽車高壓連接器隨著市場(chǎng)的發(fā)展，主機(jī)廠對(duì)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(chǎng)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(dòng)車發(fā)展趨勢(shì)，目前IP67的要求不能滿足正常的使用要求，當(dāng)然這也不是絕對(duì)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(huì)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(huì)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(huì)沖擊這些連接器，如果大家熟悉測(cè)試的話，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)沒有IP6K9K一說，你會(huì)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(huì)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(duì)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(jí)S1和S2。S2等級(jí)的話，明確規(guī)定適用的場(chǎng)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(dòng)汽車有很多的電子器件，電流會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，整車零部件要有抗干擾的能力。尤其是電動(dòng)汽車現(xiàn)在作為一個(gè)載體，無人駕駛會(huì)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(duì)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優(yōu)先考慮系統(tǒng)級(jí)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(huì)有一些先天性的問題，即使連接器做得再好，也會(huì)出現(xiàn)各種信號(hào)干擾的問題，所以首先要考慮系統(tǒng)型的，其次考慮零部件級(jí)的。對(duì)于連接器屏蔽效能，一般會(huì)采用二個(gè)方式。第一種方式，我們?cè)谝恍┧芰线B接器上，里面會(huì)有金屬屏蔽罩，電纜屏蔽層會(huì)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(huì)有二次的連接，會(huì)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)一些比較知名的主機(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)槌叽纭⒖臻g會(huì)更小，它的接

觸點(diǎn)也會(huì)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?cè)谶@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(huì)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)常在軍用產(chǎn)品上使用，技術(shù)成熟；我們做過相關(guān)測(cè)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(dòng)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)，性價(jià)比高。

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(duì)整車輕量化的需求，尤其是乘用車廠商會(huì)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(huì)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(duì)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)更為優(yōu)異的屏蔽效能，外形結(jié)構(gòu)更為緊湊。

1.2.7 連接器選型

1.2.7.1連接器選用流程（見下圖）

2 高壓連接器發(fā)展趨勢(shì)

2.1 政策導(dǎo)向作用

    國家對(duì)新能源電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)政策的制定要根據(jù)中國國情來決定。在發(fā)展綠色交通體系方面，國家計(jì)劃提出，加快車船結(jié)構(gòu)升級(jí)，推廣使用新能源汽車，2020年新能源汽車產(chǎn)銷量達(dá)到200萬輛左右。加快推進(jìn)城市建成區(qū)新增和更新的公交、環(huán)衛(wèi)、郵政、出租、通勤、輕型物料配送車輛使用新能源或清潔能源汽車，重點(diǎn)區(qū)域使用比例達(dá)到80%；重點(diǎn)區(qū)域港口、機(jī)場(chǎng)、鐵路貨場(chǎng)等新增或更換作業(yè)車輛主要使用新能源或清潔能源汽車。2020年底前，在物流園、產(chǎn)業(yè)園、工業(yè)園、大型單列市建成區(qū)公交車全部更換為新能源汽車。在物流園、產(chǎn)業(yè)園、工業(yè)園、大型商業(yè)購物中心、農(nóng)貿(mào)批發(fā)市場(chǎng)等物流集散地建設(shè)集中式充電樁和快速充電樁。根據(jù)國家的政策導(dǎo)向，整車廠也根據(jù)相關(guān)政策調(diào)整內(nèi)部模式，這就決定了連接器的發(fā)展方向。

2.2平臺(tái)化及定制化

 電動(dòng)汽車這種類型也多，比如說乘用車、物流車，包括定制連接器，要求會(huì)不所不同，或者說會(huì)提出一些特別特殊的要求，所以包括還有無人駕駛，物聯(lián)網(wǎng)車、新能源等等，我們連接器廠家要考慮一下，這種電動(dòng)汽車細(xì)分行業(yè)需求的定制化（整車端和電池端），我覺得或許會(huì)是一個(gè)選擇不錯(cuò)的嘗試，我們現(xiàn)在已經(jīng)在邁向第一步。因?yàn)榭傮w來看，這些類型的車都會(huì)在不同的場(chǎng)合應(yīng)用，其實(shí)都是一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，雖然量沒有那么大，但是那個(gè)市場(chǎng)就是屬于我們的，我們?cè)谶@個(gè)市場(chǎng)就是做到頂尖，這也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。第二個(gè)就是平臺(tái)化，未來電池和整車都會(huì)趨于平臺(tái)化，如何跟客戶保持深入的技術(shù)溝通，形成雙方平臺(tái)化的產(chǎn)品很重要，國內(nèi)主機(jī)廠比較多，大家平臺(tái)現(xiàn)在也不同，比如電池整包廠特別多，每家自己的模組方案、電池箱成組方案都不一樣，作為連接器廠家需要思考怎么樣做適合平臺(tái)化的應(yīng)用。

2.3小型化及輕量化

在汽車工業(yè)日漸追求節(jié)能與環(huán)保的背景下，汽車輕量化及小型化已成為技術(shù)潮流，也是汽車廠商技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的重點(diǎn)，通過控制整車重量，可以有效的降低油耗，減小尾氣排放，提高燃油能效。在汽車工業(yè)這樣的大環(huán)境下，也帶動(dòng)新能源連接器必須走小型化及輕量化。

汽車小型化及輕量化的一系列重要解決方案，包括引入更小尺寸的高性能銅合金導(dǎo)線做為信號(hào)傳輸線，同時(shí)引入向微型化發(fā)展的端子及接觸件系統(tǒng)，以及該微型化產(chǎn)生的壓接不穩(wěn)定的優(yōu)化及可靠驗(yàn)證方法；采用高性能端子來降低小功率傳輸導(dǎo)線尺寸的原理，以及采用鋁導(dǎo)線替代傳輸較大功率的大線徑銅導(dǎo)線。

 3 結(jié)論

通過分析新能源連接器的主要技術(shù)參數(shù)及選用原則，隨著我們不斷地去搜集各種各樣的數(shù)據(jù)反饋，在國外的話，甚至連接器的廠家設(shè)置了很多整車的數(shù)據(jù)返回，他們會(huì)形成一個(gè)聯(lián)盟，他們會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)不斷的改良，達(dá)到一個(gè)最優(yōu)的產(chǎn)品。

同時(shí)，隨著國內(nèi)連接器廠商，在實(shí)際使用過程中得到的主機(jī)廠和用戶的實(shí)際反饋。連機(jī)器廠商們也在不停地去模擬真實(shí)用戶使用環(huán)境下，連接器是否穩(wěn)定；包括我們新材料的研發(fā)和技術(shù)壁壘的攻克，成本是否能夠商業(yè)化。在不久的將來，這些都不會(huì)是問題，都會(huì)被克服掉。