高壓大電流連接器的案例
高壓大電流連接器的載流能力評估 -溫升仿真 ￥50
應用在新能源領域的高壓電氣連接系統，由線纜、連接器、銅/鋁排組成。其中，搭接部分的連接器，是產品載流能力的瓶頸點，其本身的載流能力決定整個系統的載流能力。
目前行業應用的高壓大電流連接器，涵蓋40A~500A的載流要求。如何在設計之初就能準確評估產品的載流能力（即評估其溫升能力），是連接器行業亟需解決的技術難題。本文針對載流能力設置為200A的載高壓連接器進行詳細的電流溫升仿真，計算此連接器在各種電流載荷下的溫升數據，與實驗溫升結果一一對應，可知此評估方式可靠、準確。
采用CAE仿真工具，可以得出較精確的溫升分析結果。
下面的例子是電動乘用車中應用的載流能力最高等級-200A高壓大電流連接器，對其進行載流能力仿真，并與測試結果進行了詳細對比。
溫升仿真的CAE模型
核心端子處的電流密度分布圖
核心端子處的溫度分布云圖
展開 密封設計的優化和評估 ￥10
摘要：現在高壓大電流連接器因為應用環境的惡劣，防水防塵功能算是基本的標準要求。要求低一點有IP65、IP67,要求高一點則需要達到IP68、IP6K9K；如何在復雜的設計中保證密封性能，且保證長期使用或長期環境測試后，依舊能保持對應的密封等級，是目前的密封設計難題。本文采用仿真與實驗結合的方法，找出了一條密封設計優化和評估方法，經實踐驗證，此為可靠的密封設計方法。
關鍵詞：密封，防水，老化
1 密封設計的現狀：
傳統的密封設計方法有打膠水，超聲，二次注塑，注塑鑲件和采用密封件。由于高壓大電流連接器普遍有在環境測試（熱老化、熱沖擊、溫濕循環和振動）后，防水防塵功能依舊保持原來標準的嚴苛要求，故打膠水，超聲、二次注塑這種受時間和溫度影響嚴重的傳統設計方法，基本都不能滿足此類要求。在高壓大電流連接器的防水設計中，普遍采用的是橡膠類密封圈進行密封設計。
因為結構可靠性問題，目前高壓大電流連接的密封設計基本都是選用異形橡膠。傳統簡單的密封性能評估方法主要針對的是結構簡單的O型圈，已經無法滿足復雜多變的異形橡膠情況，簡而言之，就是無法采用之前的方法進行密封圈密封效果的評估，目前大部分廠家設計都是依靠經驗和實驗來確認密封圈設計，費時費事費錢。
1 密封的標準要求：
關于防水要求，IEC60529中詳細規定了各個級別的防護等級具體要求。高壓大電流連接器，最基本的防水要求是IP65，一般的要求是IP67，延伸的要求有IP68和IP6K9K。
其中，IP65針對防水的要求是低壓力型的噴射，IP67要求的是一米水深下為時半個小時的浸泡，而IP68針對的是更深的水深、更長的浸泡時間，具體的標準主要由使用方根據自身的使用環境來確定，目前有一米水深24小時或48小時。
展開 【汽車知識】新能源汽車高壓連接器技術、設計及趨勢
近年來，由于受到全球經濟波動的影響，北美、歐洲和日本連接器市場增長緩慢，而以中國為代表的新興市場呈現持續增長勢頭，成為推動全球連接器市場增長的主要動力。為此，全球知名連接器企業紛紛把生產基地轉移到國內，包括TE Connectivity、Molex、Delphi等持續在國內投資建廠，中國已經成為全球最大的連接器生產基地，尤其在政府的政策推動激勵下，我國新能源汽車行業穩健發展帶動了汽車連接器的持續發展。我國連接器經過了多年的技術積累，無論在設計能力還是自動化生產能力上已經滿足了新能源汽車高壓連接器所要求的技術水平。在下游廠商國產化和技術能力足夠滿足的前提下，國內廠商已經占領了新能源汽車高壓連接器的至高點，比如四川永貴、中航光電、巴斯巴等知名企業。希望在這個新的領域實現彎道超車，有機會打破外商在傳統汽車連接器的壟斷地位。
1 高壓連接器技術分析
1.1 高壓連接器在整車系統中的應用
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展，逐漸從傳統高壓大電流和傳統低壓汽車連接器中分離出來的一類連接器。相較于傳統高壓大電流連接器，新能源汽車用連接器的使用工況更復雜多變，對連接器的可靠性要求更高；相較于傳統低壓汽車連接器，由于電壓等級的提高（目前主流系統的電壓均高于300V DC），增加了人體受到電擊傷害的風險，對連接器的安全性要求更高；所以對產品的絕緣、防護要求等比傳統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系統，即在內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、密封件等輔助結構，絕緣件，導電接觸對三部分組成。
展開 大電流金屬連接器在新能源汽車領域應用分析
對于金屬連接器，我們經常會看見在一些通訊、醫療等高頻電子行業看見用于信號傳遞；當然工業上、軌道交通等行業也用了大量的金屬連接器；我最早的接觸也是源于工業的金屬連接器,金屬連接器按照形狀可以分為 圓形、矩形；按照頻率可以分為高頻和低頻；
當然本文主要看電動汽車行業上金屬大電流連接器的應用，目前國內在主流的市場（乘用車市場）選擇更多的傾向于塑料的連接器，因其產品重量輕，成本較低等綜合因素，其實往后兩年成本會是決定性因素，但是不是意味金屬連接器就沒有任何市場，當然不是；金屬連接器在大電流（個人認為300安培以上）
的傳導上與塑料相比有四個非常卓越的優點：
優秀的屏蔽性能
良好的散熱能力
較強的耐環境性能
安裝界面尺寸更小（同等級塑料產品）
優秀的屏蔽性能
隨著新能源汽車的發展，越來越復雜越來越多的電氣功能的堆積，整車的屏蔽性能要求也越來越高，對于高壓系統而言，線束的布置基本上可以設計合理，而高壓線束的電纜本身的屏蔽層的覆蓋率也已經普遍可以超過85%，對于這個系統的連接點的高壓連接器，其屏蔽性能的好壞就非常的重要，如果說屏蔽是一個由面到點的考量，那么高壓連接器的屏蔽性能就是這個非常重要的點；
對于塑料級的連接器，我們通常會采用金屬屏蔽罩的方式進行360°的連續屏蔽傳導（上篇文章中有詳細聊過屏蔽罩的設計及材料等內容）；而對于金屬連接器而言，其通過自身的本體就可以進行直接傳導，而且風險更低，屏蔽電阻也會更小；按照大眾體系的標準要求，在整個產品的生命周期內，屏蔽連接的接觸電阻＜10mΩ，現在行業內，大家普遍的要求＜5mΩ；個人認為目前塑料連接器的屏蔽罩本身的屏蔽性能已經做的非常好了，更多的是要考慮在極端情況下的影響，以及是否還能保證屏蔽的連續性；
散熱能力
大電流的連接器傳導
展開 
高壓連接器之低壓連接器
高壓連接器主要用于高壓電流傳輸，例如快充的電流傳輸，車載充電器的電流傳輸，電池和電控之間的電流傳輸，電機和電控之間的電流傳輸，電控和空調之間的電流傳輸，以及各類高壓大電流傳輸等。
到這里大家可能好奇低壓連接器適用于哪些應用呢？
例如LVR120就可以應用在48V輕混動系統上，其余低壓連接器適用于助力自行車，電動自行車，電動摩托車等一些輕型的以及電功率需求較小的電動交通工具上，在當今提倡綠色環保低碳出行的大環境下，低壓連接器產品恰巧填補了市場的需要，也為解決最后一公里提供了可靠的技術支持，方便可靠的快速插拔是該類產品的重要屬性，例如羅森伯格RoPD（Rosenberger Power Data Connector）和MagCode的低壓連接器產品采用了磁吸的設計，如此有創意的設計使得羅森伯格RoPD和MagCode的低壓連接器贏得了大量國家的認可和采納，尤其是發展中國家的采用一直呈現增長趨勢。 下面我就來詳細介紹一下羅森伯格的低壓連接器產品。
首先映入眼簾的是羅森伯格LVR120低壓連接器。
上圖中，左邊為線束端連接器的外形，右邊為設備端連接器的外形。
羅森伯格緊湊，輕巧的低壓LVR120連接器非常適合應用在48V輕混動系統上。電纜橫截面積僅為16mm2，在85°C時可達到約120 A的電流，通過了振動等級4認證（可以滿足燃油發動機的振動要求）。
展開 高壓連接器及高壓線束的電磁兼容EMC測試
高壓連接器及高壓線束的電磁兼容EMC測試
防塵蓋塑料彈片的設計仿真
此項目為仿真一個高壓大電流連接器防塵蓋的機械結構。模擬其插入插座及拔出的過程，進而得到其插拔壽命和保持力。
原始模型見下圖，我們對初始模型進行簡化，以獲取合適的仿真模型。
插入過程模型
拔出過程模型
從仿真結果可知，在插入過程中，最大應力為35MPA，發生了圓角位置，而PA66+25GF此型號的拉伸強度為130MPA，因此這個塑料彈片設計的力學結構方面毫無問題。
在拔出過程中，塑料彈片最大應力發生在缺口部位的圓角位置，其他部分的應力都在96MPA以下。彈片的在拔出過程中需要下壓1.188mm。根據經驗推算，此塑料彈片的拔出壽命應該可以超過1000次。
需要的拔出力為2*5.8316=11.6632N。
總結：此塑料方程蓋的彈片設計基本滿足要求。
展開 大眾MEB平臺高壓部件解析（電池、連接器、高壓線、充電座、動力系統）
在面對全球汽車行業電動化的革命下，大眾規劃了3大電動平臺，從大眾發布的結構戰略圖可以看出，2019年開始推出第一波基于MEB (Modular Electric Toolkit)的電動汽車，2021年開始推出第二波基于PPE(Premium Platform Electric),中長期推出基于SPE (Sports Platform Electric)的產品。
MEB本質上是和MQB相同的平臺策略，但適用于電動汽車。它有能力支撐ID緊湊型汽車（大眾也稱為“ Neo”）和ID Crozz SUV，到基于ID Vizzion概念的轎車，再到純電VW的大眾面包車。
PPE (Premium Platform Electric)豪華電動平臺，將在整合即將要在18年要上市的E-tron SUV的奧迪C-BEV平臺和即將要上市的Mission E 的保時捷J1平臺兩平臺而成的，所以他會針對豪華品牌包括奧迪，保時捷，甚至賓利等的轎車和SUV車型.
SPE (Sports Platform Electric). 運動跑車電動平臺，這個平臺可能更多還是一個名詞，大眾明確表示要在2025年之后才會有，他會包括保時捷，蘭博基尼等跑車。
MEB技術探究
電池結構、電池連接器、冷卻系統
大眾汽車稱其鋰離子電池組為“巧克力棒”設計，由多個矩形電池模塊組成，這些模塊安裝在鋁殼中，鋁殼的底部集成了熱交換器。
下圖所示為電池包的結構示意圖，外殼的后部包括一個電池管理控制器
下方為切開的電池包實物圖片，可以比較清晰的看到條狀集成連接器。
展開 大眾MEB平臺高壓部件解析（電池、連接器、高壓線、充電座、動力系統）文末領取原文檔
在面對全球汽車行業電動化的革命下，大眾規劃了3大電動平臺，從大眾發布的結構戰略圖可以看出，2019年開始推出第一波基于MEB (Modular Electric Toolkit)的電動汽車，2021年開始推出第二波基于PPE(Premium Platform Electric),中長期推出基于SPE (Sports Platform Electric)的產品。
MEB本質上是和MQB相同的平臺策略，但適用于電動汽車。它有能力支撐ID緊湊型汽車（大眾也稱為“ Neo”）和ID Crozz SUV，到基于ID Vizzion概念的轎車，再到純電VW的大眾面包車。
ID.4高壓部件布置圖示
ID.4高壓線束及連接器設計亮點分析
1.高壓連接器采用非屏蔽高壓線束及連接器，
得益于高壓電氣部件EMC性能的提升，特別是電機控制器，ID.4高壓線束采用非屏蔽高壓線束和非屏蔽的連接器，使連接器設計更簡單、小型，目前大多數車型為了避免高壓線束傳導輻射均采用屏蔽線束和屏蔽連接器，ID.4從發射源著手解決了此問題。
2.采用IPXXB防護等級的連接器，取消連接器高壓互鎖回路
，GB18384對電動汽車人員防觸電有以下要求，正是因為實現防觸指功能，達到高壓安全要求取消互鎖回路
3.均采用快插結構，不適用螺栓固定結構。
4.大電流連接器采用片式端子
ID.4高壓電路設計亮點分析
取消配電盒或者配電接口，直接在線路中使用分線連接器進行分支供電。
以線束路徑最短的原則，后端高壓部件進行互聯，前端高壓線束進行互聯,以下為供電原理圖。
展開 高壓連接器的內接觸結構
1 雙螺旋及線簧接觸結構
安費諾在電動車以及混合動力車中電機控制、電機驅動等部位中的大電流連接器的接觸結構解決方案是采用雙螺旋結構 （圖1），接觸面積達到65%，具有低插拔力和高可靠性，工作電壓可達到630 V，額定電流455 A，具有比較高的過載能力，機械壽命大于500次，是目前在電動車高壓連接領域流行的內接觸結構之一。而羅森伯格采用的線簧接觸系統 （圖2）能夠實現超過40個接觸點，載流能力高，節省空間，接觸電阻和插拔力低。
圖1 雙螺旋結構
圖2 線簧接觸結構
2 多孔耐磨結構
我們開發的一種電動車高壓連接器多孔耐磨 內接觸 環 ， 包 括 多孔彈性內接觸環 （圖3）、表面鍍層。多孔彈性接觸環的壁厚為0.5 mm、口內徑為8 mm，長19 mm的高彈性銅鎳硅合金開口管。管呈弧形中間下凹，中間內徑5mm，管壁交錯均勻分布直徑為1.5 mm的孔，管沿軸方向有一條線縫，縫寬度控制在0.5 mm以內。表面鍍層為AgCu、AgSb、AgPd、AuAg合金的一種，厚度為0.5~2.0μs。
展開 新能源高壓連接器結構解析及應用
1.高壓連接器組成，基本上由：機殼（公端、母端）、端子（公母端子）、屏蔽罩、密封（尾部、半端、線端、接觸）尾部防護蓋、高壓互鎖系統、CPA系統等結構組成
2.高壓連接器的標準
高壓連接器目前都是基于行業標準；從標準來說有安規、性能等要求標準，也有測試標準，目前連接器廠家最為主流的設計基本上會參照歐洲四大主機廠：奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷聯合制定的行業標準LV系列標準；而在北美主要是來自己SAEuscar的相關標準，uscar本身不起草標準，我們經常使用的uscar2、 37等相關標準主要是離自克萊斯勒、福特、通用美國三大主機廠聯合的線束連接組織EWCAP，之前在連線的論壇上也提到過，這個組織94年就已經成立，08年為了適應越來越多的HEV的要求，該組織更新了SAE-USCAR 2 ，將電壓等級從原有的20V提升到了我們現在看到的600V;
對于歐洲基本上基本上也是由歐洲三駕馬（VW BMW Daimler）主機廠聯合制定的，作為汽車大佬的德國在其標準的制定和推動上也起到了非常重要的作用，當然VW在相關行業標準里面的利益體現也得到了展示，對于AK工作組，甚至還細化了安裝界面尺寸等要求，這也基本上符合歐美主機廠的一貫風格，TE Amphenol Kostal molex delphi 等也都加入了這些標準；
對于GB，我們也也發布了我們自己的高壓線束和高壓連接器的標準，但是就標準內容來看，很多地方還需要進一步的完善和提升，在此不做多敘述；
因為高壓連接器一般不可能以單獨產品的形式在車輛上出現，一般都是需要搭載cable，所以其線束的標準要求也很重要，行業里一般參照 SAE j1742的會比較多；
展開 
電動汽車高壓連接器概述及測試驗證
4）第4代高壓連接器（圖4），塑料+屏蔽功能+高壓互鎖+二級解鎖的高壓連接器。有代表性的是行業中280系列產品，如TE／智綠及國內新一代產品，這類產品是通過機械結構來實現二級解鎖功能，更為安全。
5）未來一代高壓連接器（圖5）會在第4代產品上考慮冷卻方式，如配合大功率充電帶液冷、風冷的方式，來有效提高傳輸能量密度，降低質量，提高產品綜合性能。
2電動汽車用高壓連接器的技術特點
在新能源汽車的三電系統中，高壓連接系統有著舉足輕重的地位，好比是把人體內各個重要的器官有機整合的血管系統，電池總正、總負回路類似于人體主動脈和主靜脈，各個系統回路類似于人體各條動脈、靜脈和毛細血管，是保證電動汽車能量傳遞，安全、可靠運行的重要保障，實現源源不斷地把能量傳送到各個系統。圖6為高壓連接系統與三電的關系。
2.1 端子類型
目前高壓連接器可按照端子類型及結構兩種方式進行分類。
2.1.1 按照端子類型分（圖7）
1）方端子結構。采用沖壓的端子技術，這類別的端子成本較低，有模具要求及模具費用投入高，40A以下的小電流中應用較為廣泛，行業中以TE端子具有代表性。有一些日系、美系車企大電流的連接器采用方端子結構，住友、Yazaki等，車企如Tesla、豐田。
2）圓端子結構。采用機加工端子技術為主，端子成本相對于沖壓端子，成本更高，但由于采用機加工生產方式，無需或很低的模具投入，端子前期投資較少。比較有代表性的產品有TEHVA800系列、國內主流產品系列。
展開 新能源高壓連接器結構解析及應用
1.高壓連接器組成，基本上由：機殼（公端、母端）、端子（公母端子）、屏蔽罩、密封（尾部、半端、線端、接觸）尾部防護蓋、高壓互鎖系統、CPA系統等結構組成
2.高壓連接器的標準
高壓連接器目前都是基于行業標準；從標準來說有安規、性能等要求標準，也有測試標準，目前連接器廠家最為主流的設計基本上會參照歐洲四大主機廠：奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷聯合制定的行業標準LV系列標準；而在北美主要是來自己SAEuscar的相關標準，uscar本身不起草標準，我們經常使用的uscar2、 37等相關標準主要是離自克萊斯勒、福特、通用美國三大主機廠聯合的線束連接組織EWCAP，之前在連線的論壇上也提到過，這個組織94年就已經成立，08年為了適應越來越多的HEV的要求，該組織更新了SAE-USCAR 2 ，將電壓等級從原有的20V提升到了我們現在看到的600V;
對于歐洲基本上基本上也是由歐洲三駕馬（VW BMW Daimler）主機廠聯合制定的，作為汽車大佬的德國在其標準的制定和推動上也起到了非常重要的作用，當然VW在相關行業標準里面的利益體現也得到了展示，對于AK工作組，甚至還細化了安裝界面尺寸等要求，這也基本上符合歐美主機廠的一貫風格，TE Amphenol Kostal molex delphi 等也都加入了這些標準；
對于GB，我們也也發布了我們自己的高壓線束和高壓連接器的標準，但是就標準內容來看，很多地方還需要進一步的完善和提升，在此不做多敘述；
因為高壓連接器一般不可能以單獨產品的形式在車輛上出現，一般都是需要搭載cable，所以其線束的標準要求也很重要，行業里一般參照 SAE j1742的會比較多；
展開 新能源高壓連接器結構解析及應用
1.高壓連接器組成，基本上由：機殼（公端、母端）、端子（公母端子）、屏蔽罩、密封（尾部、半端、線端、接觸）尾部防護蓋、高壓互鎖系統、CPA系統等結構組成
2.高壓連接器的標準
高壓連接器目前都是基于行業標準；從標準來說有安規、性能等要求標準，也有測試標準，目前連接器廠家最為主流的設計基本上會參照歐洲四大主機廠：奧迪、寶馬、戴姆勒、保時捷聯合制定的行業標準LV系列標準；而在北美主要是來自己SAEuscar的相關標準，uscar本身不起草標準，我們經常使用的uscar2、 37等相關標準主要是離自克萊斯勒、福特、通用美國三大主機廠聯合的線束連接組織EWCAP，之前在連線的論壇上也提到過，這個組織94年就已經成立，08年為了適應越來越多的HEV的要求，該組織更新了SAE-USCAR 2 ，將電壓等級從原有的20V提升到了我們現在看到的600V;
對于歐洲基本上基本上也是由歐洲三駕馬（VW BMW Daimler）主機廠聯合制定的，作為汽車大佬的德國在其標準的制定和推動上也起到了非常重要的作用，當然VW在相關行業標準里面的利益體現也得到了展示，對于AK工作組，甚至還細化了安裝界面尺寸等要求，這也基本上符合歐美主機廠的一貫風格，TE Amphenol Kostal molex delphi 等也都加入了這些標準；
對于GB，我們也也發布了我們自己的高壓線束和高壓連接器的標準，但是就標準內容來看，很多地方還需要進一步的完善和提升，在此不做多敘述；
因為高壓連接器一般不可能以單獨產品的形式在車輛上出現，一般都是需要搭載cable，所以其線束的標準要求也很重要，行業里一般參照 SAE j1742的會比較多；
展開 車載高壓連接器模塊化設計思路
一，引言
純電動汽車正代表著一場真正的汽車制造革命，不同于傳統的燃油車，電動汽車采用了幾乎沒有任何聲音的傳動動力，同時享受著快速的加速；傳統的汽車制造商必須要逐步適應這種不同尋常的動力系統，例如 大功率的電池組，逆變，以及電機電控等，伴隨著這個動力系統的發展，“雙高” -高電壓和高電流 正在被廣泛的引入汽車，也使得高壓電纜作為連接被使用在必要的動力系統之間，由于組裝和售后等原因，harness和接頭是必須可維護的；下圖給了一個典型的EV連接方案，本文將討論這些連接的的接頭的類型和要求，并給出了用于簡化高壓安全連接的設計方案；
1
優化線束設計-連接器模塊方案
通過在所有高壓動力連接中使用相同部件的高壓連接器（HVC)系列，可以實現高壓線束的簡化工作，這種適用的連接必須具有成本效益，并且需要滿足不同的高壓部件和相關的高壓安全要求，而成本效益只能通過一個整體的概念來實現，比如2芯和3芯的直角和彎角的版本，2種連接器盡量需要保持大量相同共用的部件，同時需要考慮高壓的安全要求，一般高壓的安全要求大致如下：
不容易老化的接觸技術
先導觸點，用于自動關閉系統（HVIL)
連接器分離時間要求>3s或5s的時間
低電磁輻射
可接受的附著力和分離力連接器
斷開時IP2B
以及重要的技術條件，如：
對振動的魯棒性
耐化學性
耐受不同的溫度和氣候效應
注：小編理解，作者在這個地方想強調的是高壓連接器的設計應該從系統級考慮，在滿足動力系列連接的方案的要求同時，彼此連接器之間盡量最大化的共零件設計
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