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​伴随新能源汽车一起发展的高压连接器

发布日期:2021-09-07 浏览次数:770 作者:网络
 
新能源汽车已经成为现在炙手可热的话题,无论是纯电动还是混合动力汽车,都需要有一套完整的高压连接系统。在一套完整的高压连接系统中,往往都应用了大量的高压连接器,这是新能源汽车与传统汽车应用低压连接器有着明显区别的地方。

 

(图源:TE)

高压系统工作时放电电流达到数几十安,甚至高达数百安,一旦高压连接器发生问题,轻则过热,重则发生高温或燃烧事故。不同于传统汽车低压接线着重于电池、电驱、电控,在新能源汽车上高压系统里高压连接器的物理特性,电器性能显得更为重要,如高插拔次数、载流、耐热性、密封防水和抗震动性等。随着国内把电气连接作为一个重要的内容提上国标的日程,《电动汽车用高压大电流线束和连接器技术要求》对于电连接的部分完成了一个相对的闭环。

在汽车行业应用广泛的高压连接器有哪些关键技术呢?

高压连接器温升及降额曲线

 

高压连接器温升受多种条件影响。

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℃),当连接器长时间处于高温环境,高压连接器由于自身接触内阻发热在达到热平衡,加上环境温度高于材料允许使用最高工作温度。此时,如果连接器内部针孔件发热导致内部温度无法及时散出,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。因此高压连接器材料的选取在设计时就需要考虑。

板端的连接: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,导致连接器部位温升异常。所以同时在螺栓连接时,一定要根据操作规范进行扭力检测。

另外,高压连接器会有一份的降额曲线,给出不同电流在不同的工作环境温度下对应出的不同值,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。

高压连接器高压互锁(HVIL)与二次解锁

 

高压互锁即用低压信号管理高压回路的一种安全设计方法。在高压系统设计中,为避免由于高压连接器在实际操作过程中带电断开、闭合所造成的拉弧,高压连接器一般都应具备“高压互锁”功能。

带有高压互锁的连接器,在带电情况下进行解锁时,可通过高压互锁的逻辑时序来断开。高压连接系统连接时,功率端子先接通,互锁端子后接通;高压连接系统断开时,互锁端子先断开,功率端子后断开。通常情况下系统对互锁端子回路的响应时间在10~100ms之间,当连接系统分离时间小于系统响应时间时,就会出现带电插拔的安全风险。

二次解锁就是为了解决这个断开时间问题,一般来说二次解锁能有效地把这个断开时间控制在1s以上,以确保操作安全。二次解锁分为两种方式,一种是通过操作顺序来实现,通过与正常拔出的反方向或不同方向来实现,连接器拔出时,助力板手与分离方向正好相反或不在一个方向上,以增加拔出时的响应时间。另一种为机械式的二次解锁功能,当拔出连接器时,第一次只能拔出到高压互锁端子断开的位置,这个状态下功率端子仍然有效接触,此时高压回路因高压互锁端子分离而断开,然后再经过二次操作才能把功率端子分离,从而实现两次解锁功能要求。

核心工艺端子压接如何评估

 

端子压接是连接器行业核心的关键工艺,评估该工艺一般从由端子抗拉力、端子电阻、端子压接剖面、端子温升以及端子压高压宽这几部分来看。端子抗拉力用来评估端子压接的效果包含端子与线之间的压接最小抗拉强度。端子电阻则是评估端子压接的效果,包含压接电阻测试评估。

对压接后的端子压接有效区域进行端面截断,打磨,剖光,然后用专业的设备进行压缩这种方法是专门用来分析压接剖面,一般以在放大约5~10倍时要求被压缩的线缆铜丝间无可见空隙,且压缩比控制在80%~90%为宜。温升一般以国标GB/T37133—2018中要求的55K为准。

小结

 

在新能源汽车中,高压连接器的使用环境较为复杂,湿度、温度都是影响其性能的主要因素。随着新能源汽车整车系统架构日新月异,应用其中的高压连接器也随之更新迭代。在安全、可靠、尺寸小、成本少之余,高压连接器如何做到有利于线束的自动化组装,有利于整车自动化安装,将是可以预见的高压连接器发展方向。
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