伴隨新能源汽車發(fā)展的高壓連接器

新能源汽車已經(jīng)成為熱門話題。無論是純電動(dòng)還是混合動(dòng)力汽車，都需要一套完整的高壓連接系統(tǒng)。在一個(gè)完整的高壓連接系統(tǒng)中，往往會(huì)用到大量的高壓連接器，這是低壓連接器在新能源汽車上的應(yīng)用與傳統(tǒng)汽車的明顯區(qū)別。

當(dāng)系統(tǒng)工作在高壓時(shí)，放電電流達(dá)到幾十安培，甚至高達(dá)幾百安培。一旦高壓連接器出現(xiàn)問題，在某些情況下會(huì)過熱，或者在某些情況下會(huì)發(fā)生高溫或燃燒事故。與傳統(tǒng)的汽車低壓接線以電池、電驅(qū)動(dòng)、電控為主不同，新能源汽車高壓系統(tǒng)中高壓接頭的物理特性更為重要，如高插拔次數(shù)、載流、耐熱、防水密封、耐沖擊等。隨著電氣連接作為國家標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容被提上日程，《電動(dòng)汽車用高電壓大電流線束和連接器技術(shù)要求》完成了電氣連接的相對閉環(huán)。

汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用的高壓連接器有哪些關(guān)鍵技術(shù)？

高壓連接器的溫升和降額曲線

高壓連接器的溫升受許多條件的影響。

材料加熱：由于連接器使用的材料都是工程塑料、金屬、橡膠等。(特別是工程塑料要求最高工作溫度為140℃)，當(dāng)連接器長時(shí)間處于高溫環(huán)境時(shí)，高壓連接器會(huì)因其內(nèi)部接觸電阻而發(fā)熱，環(huán)境溫度高于材料的最高允許工作溫度。此時(shí)，如果由于連接器內(nèi)部針孔產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致連接器內(nèi)部溫度無法及時(shí)消散，連接器就會(huì)產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致連接器燒蝕，造成車輛燃燒。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮高壓連接器材料的選擇。

端部連接：導(dǎo)電部件螺紋連接情況下的主要失效模式之一是未按扭矩要求控制擰緊扭矩，導(dǎo)致連接器處溫度異常升高。因此，同時(shí)，在連接螺栓時(shí)，必須按照操作規(guī)范進(jìn)行扭矩測試。

另外，高壓連接器會(huì)有一個(gè)降額曲線，在不同的工作環(huán)境溫度下，對應(yīng)不同的電流給出不同的值。根據(jù)工作條件選擇合適的連接器也是避免異常溫升的有效方法。

連接器的高壓聯(lián)鎖(HVIL)和二次解鎖

高壓聯(lián)鎖是一種用低壓信號(hào)管理高壓電路的安全設(shè)計(jì)方法。在高壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為了避免實(shí)際運(yùn)行中高壓接頭的開合引起的電弧，高壓接頭一般應(yīng)具有“高壓聯(lián)鎖”功能。

帶電狀態(tài)下，當(dāng)帶有高壓互鎖的連接器解鎖時(shí)，可以通過高壓互鎖的邏輯順序斷開。高壓系統(tǒng)接線時(shí)，先接電源端子，后接聯(lián)鎖端子；高壓系統(tǒng)斷開時(shí)，先斷開聯(lián)鎖端子，再斷開電源端子。通常情況下，系統(tǒng)對聯(lián)鎖終端電路的響應(yīng)時(shí)間在10-100ms之間，當(dāng)連接系統(tǒng)的分離時(shí)間小于系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間時(shí)，就會(huì)存在熱插拔的安全風(fēng)險(xiǎn)。

第二次解鎖就是為了解決這個(gè)斷開時(shí)間問題。一般來說，二次解鎖可以有效地將這種斷開時(shí)間控制在1s以上，以保證操作安全。二次解鎖可分為兩種方式，一種是通過操作順序?qū)崿F(xiàn)，可以與正常拔出方向相反或不同方向?qū)崿F(xiàn)。拔出連接器時(shí)，助力扳手正好與分離方向相反或不在同一方向，以增加拔出時(shí)的響應(yīng)時(shí)間。另一個(gè)是機(jī)械二次解鎖功能。拔出連接器時(shí)，只能拔出到高壓聯(lián)鎖端子第一次斷開的位置。在這種狀態(tài)下，電源端子仍處于有效接觸，高壓回路由于高壓聯(lián)鎖端子的分離而斷開。然后，在第二次操作之后，可以分離電源端子，從而實(shí)現(xiàn)二次解鎖功能的要求。

如何評價(jià)芯線端子壓接？

端子壓接是連接器行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。一般從端子抗拉強(qiáng)度、端子電阻、端子壓接輪廓、端子溫升、端子壓接寬度等方面來評價(jià)這項(xiàng)技術(shù)。端子抗拉強(qiáng)度用于評價(jià)端子壓接的效果，包括端子與導(dǎo)線之間壓接的最小抗拉強(qiáng)度。端子電阻是評價(jià)端子壓接的效果，包括壓接電阻試驗(yàn)的評價(jià)。

切掉壓接端子有效區(qū)域的端面，打磨，切割，然后用專業(yè)設(shè)備壓緊。這種方法專門用于分析壓接截面。一般要求在5~10倍左右時(shí)，電纜的壓縮銅線之間無可見間隙，壓縮比應(yīng)控制在80%~90%。一般國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T37133—2018中要求的溫升為55K。

總結(jié)

在新能源汽車中，高壓連接器的使用環(huán)境復(fù)雜，濕度和溫度是影響其性能的主要因素。隨著新能源汽車整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的快速發(fā)展，其中使用的高壓連接器也在更新迭代。除了安全可靠、體積小、成本低之外，如何使其有利于線束的自動(dòng)裝配和整車的自動(dòng)安裝，將是高壓連接器一個(gè)可預(yù)見的發(fā)展方向。

審核編輯：湯梓紅