广东深圳定制化金属卡扣式插拔新能源电池组连接器

广东深圳定制化金属卡扣式插拔新能源电池组连接器

36.同样对于极寒、高温长期工况下，塑料也会出现脆裂、变形导致防护失效等故障；很多时候连接器出现问题是在一些非常极端的条件下的，而这些条件很难通过试验室的静态测试分析得出，因为工况环境相对比较复杂，很难构建围观的数学模型用于测试。

1.1 高压连接器在整车系统中的应用

新能源汽车用连接器是连接器大类中的一种，是近几年随着国家新能源汽车的发展，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。相较于传统高压大电流连接器，新能源汽车用连接器的使用工况更复杂多变，对连接器的可靠性要求更高；相较于传统低压汽车连接器，由于电压等级的提高（目前主流系统的电压均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；所以对产品的绝缘、防护要求等比传统低压插件均有所提高。

新能源汽车用连接器的作用主要是整车高压互联系统，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。新能源车用连接器的组成一般可分为：外壳、密封件等辅助结构，绝缘件，导电接触对三部分组成。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。高压连接器主要使用在新能源汽车高压大电流回路，和导电线缆同时作用，将电池包的能量通过不同的电气回路，输送到整车系统中各部件，如电池包、电机控制器、DCDC转换器、充电机等车身用电单元。

石墨烯是目前世上、的奈米材料，且电阻率比铜、银更低，为目前世上电阻率的材料。但是该材料的不可逆容量较高，达到了1081mAh/g，这主要是由于材料的比表面使得在形成SEI膜的中电解液分解较多，消耗较多Li造成的。 虽然之前我们就见到过很多生物电池，但用维他命这种长链聚合物打造电极还是次。永恒力董事会成员Klaus-Dieter Rosenbach博龈涸鸩品工程设计，用他的话来说，“这项新技术是整个内部物流领域进一步能源存储的里程碑”。

1.2.2高压互锁(HVIL)

针对整个的高压互连系统来讲，为了高压系统上下电时的安全，在连接设计时，引入了高压互锁概念。简单描述为，连接器在插合导通时，高压回路先接触导通，后高压互锁信号回路再导通；分断时，先高压互锁信号分断，后高压回路断开。大多数连接器厂家会把高压互锁设计放在连接器内部，也有一部分厂家会把高压互锁通过辅助结构设计放在对插腔体的外部。确保高压互锁回路的稳定性，十分重要。如果说高压互锁不连续，可能带来的影响会很恶劣，比如车正在行驶过程中，突然高压互锁回路信号异常，导致整车突然掉电，不能正常运行，这样会造成交通事故。

1.2.3 锁紧结构

理解真正的二次锁不是有一个二次的保护作用，是更要有效地对其保护，这个真正的含义就是在一次锁止后，如果一次锁失效了或者没有操作核实到位，二次锁就是确保一次锁锁好以后，对次锁进行保护，这是一个很重要的作用。二次锁紧结构结合一次锁里面常用的就是力臂机构，因为一次锁紧跟插拔力有关，所以按照力学设计理念需要一种类似于力臂机构的形式，这样才能达到既省力，也能够很轻松地把连接器插到位。对于力臂的要求，USCAR里面讲到了很多的力臂的人机工程的可操作性。USCAR里面也规定了相关一次锁和二次锁在对插和不对插情况下的力的要求。其实我们大家都会认为USCAR是连接器的标准，但我认为USCAR标准不仅仅是作为一个技术性标准，而且还指导了设计者在设计过程中把结构做可靠，怎么在结构及性能可靠的前提下，也能够提供客户更好的产品体验感。下图2是比较常见的锁紧结构产品图。

 对于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，当然这也不是的，还要看连接器在车上布置的位置。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，你的轮胎带起来的水其实会冲击这些连接器，如果大家熟悉测试的话，国内标准没有IP6K9K一说，你会发现如果IP67的话，高压水枪的冲击的压力，其实没有6k9k大。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，所以说IP67有的时候是很难满足实际的使用要求。针对这一点的话，现在国内标准QC/T1067,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。

1.2.5 电磁屏蔽

电动汽车有很多的电子器件，电流会产生磁场，整车零部件要有抗干扰的能力。尤其是电动汽车现在作为一个载体，无人驾驶会在这个基础上更多地开发，所以这个技术问题非常重要。对于高压系统而言，屏蔽连接器、电缆是非常重要的，但是我们更多的是要考虑系统级的布置，这是一个前提条件，如果你的OBC，你布置的位置，包括系统中的DCDC，是不是本身可能会有一些先天性的问题，即使连接器做得再好，也会出现各种信号干扰的问题，所以要考虑系统型的，其次考虑零部件级的。对于连接器屏蔽效能，一般会采用二个方式。种方式，我们在一些塑料连接器上，里面会有金属屏蔽罩，电缆屏蔽层会跟金属壳的屏蔽层相连，形成一个有效的360°的屏蔽层。第二种方式，大多数的高压小电流的连接，都不会有二次的连接，会采用跟电缆的屏蔽层相接，这种方式也是现有厂家常用的方式，包括国内一些比较的主机厂也在考虑这种方式，我们叫spring contact（英文），其实就是一个弹簧的连接。这种结构的好处也是很多的，因为尺寸、空间会更小，它的接触点也会更多；此结构的制造商很多，主要代表的公司像瑞士的宝马弹簧、美国的巴塞尔等，他们在这块有很多实际成熟应用案例。大多数情况下，导线和屏蔽层的连接，我们会用金属内、外环的形式，进行压接，将屏蔽层置于两个金属环之间，通过冷压变形使屏蔽层和金属环进行紧密固定。另外，我们还有一种屏蔽方式，它通过一种类似于表带簧的结构，用以替代弹簧连接，该结构常在产品上使用，技术成熟；我们做过相关测试，均能满足设计要求。该结构应用在新能源电动车的屏蔽，既能够满足性能要求，同时又是冲制件，适合批量生产，。

>示中，当用户收到提醒时，直接AppleWatch即可回复该信息。到2020年，山西省电动汽车生产能力达到12万辆以上。 　这款电动助力车时速为10公里，每次充电可行驶20公里。早在1910年，英国植物学家马克·比特发现了的液能够产生电流，他用铂作为电极成功制造出了个微生物燃料电池；1984年，美国制造了一种能在外太空使用的微生物燃料电池，它的燃料为员的和活，不过放电率极低。 同时,苹果表示它扭转了蓄电池格内部的化学式,虽然其不能改变电池形状,但是其能通过改变电池组成,来MacBook电池效率。

1.2.6连接器材质

    连接器绝缘件材质一般选用PA66、PBT、ABS、PC等。接触件材质一般选用黄铜、磷青铜、铍铜等，但现在国外用的比较多的材料是铜镍硅材料。连接器壳体材质一般分为塑料和金属两种材质。

关于如何选择塑料材质或者金属材质，一般有如下几个参考点：

1.轻量化

由于对整车轻量化的需求，尤其是乘用车厂商会在满足产品性能的前提下，尽量去选择塑料连接器，以达到控制整车重量。

2.产品的使用环境

由于金属材料的机械强度比塑料好。所以在一些使用环境比较恶劣的环境下，金属连接器会更适合。例如像特种车辆、渣土车，以及整车在布置时，未做防护的电气连接部位。此时，金属材质相比塑料材质的连接器在受环境影响及机械强度方面略胜一筹。

3.屏蔽实现方式

针对屏蔽连接器，由于金属连接器自身的外壳就是用于导通屏蔽，形成屏蔽保护的载体。一般情况下，金属连接器较塑料连接器更容易实现更为的屏蔽效能，外形结构更为紧凑。

 

（2）额定电压： 电气设备（包括用电、供电设备）可长期稳定工作的大电压。

额定电压大小与爬电距离&电气间隙成正比。

换句话说，额定电压要求越高，连接器越大，或者越长。爬电距离&电气间隙设计标准依GBT 16935.1(IEC 60664-1)，

（3）额定电流： 电气设备的额定电流是指在基准环境温度下，在额定电压工作条件下，发热不超过长期发热允许温度时所允许长期通过的大电流。

对电动汽车而言，P=UI,额定电流是根据电气设备的功率P，输出电压U决定。

峰值电流：电动汽车在急加速，爬坡，超载的瞬间产生的大电流值。

载流截面积与连接器额定电流成正比，换句话说，插针/孔/导线截面越大，它所能通过的电流也越大，连接器越大。

（4） HVIL（高压互锁）

（4.1）设计HVIL功能目的

确认整个高压系统的完整性，当高压系统回路断开或者完整性受到破坏的时候，激发整车的安全措施启动。

（4.2）HVIL功能的实现

a.需要整个系统构成，系统开发时就要设计进去；

b.主要通过连接器来完成；

c.HVIL电路是低压电，相对于功率电路，是立的。

（4.3）连接器HVIL功能实现原理

功率和信号端子应满足：

——连接时，功率端子先接通，信号端子后接通。

——断开时，信号端子先断开，功率端子后断开。

特别说明：功率端子的接通，表示良好的接触，虚接触是不可接受

 

（5） 屏蔽

交变电场屏蔽:为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压，可以在干扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体接地。

    屏蔽与非屏蔽连接器主要区别即为是否设置有导电良好的金属屏蔽体。

（6） 防护等级

IP防护等级是由两个数字所组成，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。

（7）出线方式

主要指电连接器插头尾部电缆出线角度与插座安装面法向方向之间的角度，依此划分，常见的有90°(弯式)及180°(直式)出线电连接器。

（8） 插座安装方式

为满足主机厂设计人员对连接器不同布置方式的需求，电连接器插座安装方式细分为以下四种：

  　论文作者、伦敦大学学院化学工程博士生多纳尔·法恩说：“我们将两种不同类型的锂离子电池于异常高的温度中，结合高能X射线和热成像技术，对电池内部结构和外部温度变化进行成像。锂电 石墨烯可以和聚四氟共混改性，高温下聚四氟熔化包裹石墨烯，可以加聚四氟的耐磨、抗冷流蠕变性能，但不会共熔，四氟熔点300多度，石墨熔点3000多度，不可能熔合在一起。 付先生表示：“ZAP 的工作的确取得了令人印象深刻且十分显著的成就。

2.在新能源汽车产业领域，高压连接器是极其重要的元部件，整车、充电设施上均有应用。整车上高压连接器主要应用场景有：DC、水暖PTC 充电机、风暖PTC、直流充电口、动力电机、高压线束、维修开关、逆变器、动力电池、高压箱、电动空调、交流充电口等。