大電流連接器
關(guān)注創(chuàng)建者：楊曉木 創(chuàng)建時(shí)間：2019-10-12
大電流連接器的實(shí)例教程
應(yīng)用在新能源領(lǐng)域的高壓電氣連接系統(tǒng)，由線(xiàn)纜、連接器、銅/鋁排組成。其中，搭接部分的連接器，是產(chǎn)品載流能力的瓶頸點(diǎn)，其本身的載流能力決定整個(gè)系統(tǒng)的載流能力。
目前行業(yè)應(yīng)用的高壓大電流連接器，涵蓋40A~500A的載流要求。如何在設(shè)計(jì)之初就能準(zhǔn)確評(píng)估產(chǎn)品的載流能力（即評(píng)估其溫升能力），是連接器行業(yè)亟需解決的技術(shù)難題。本文針對(duì)載流能力設(shè)置為200A的載高壓連接器進(jìn)行詳細(xì)的電流溫升仿真，計(jì)算此連接器在各種電流載荷下的溫升數(shù)據(jù)，與實(shí)驗(yàn)溫升結(jié)果一一對(duì)應(yīng)，可知此評(píng)估方式可靠、準(zhǔn)確。
采用CAE仿真工具，可以得出較精確的溫升分析結(jié)果。
下面的例子是電動(dòng)乘用車(chē)中應(yīng)用的載流能力最高等級(jí)-200A高壓大電流連接器，對(duì)其進(jìn)行載流能力仿真，并與測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)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(kāi) 對(duì)于金屬連接器，我們經(jīng)常會(huì)看見(jiàn)在一些通訊、醫(yī)療等高頻電子行業(yè)看見(jiàn)用于信號(hào)傳遞；當(dāng)然工業(yè)上、軌道交通等行業(yè)也用了大量的金屬連接器；我最早的接觸也是源于工業(yè)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(dāng)然本文主要看電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)上金屬大電流連接器的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)在主流的市場(chǎng)（乘用車(chē)市場(chǎng)）選擇更多的傾向于塑料的連接器，因其產(chǎn)品重量輕，成本較低等綜合因素，其實(shí)往后兩年成本會(huì)是決定性因素，但是不是意味金屬連接器就沒(méi)有任何市場(chǎng)，當(dāng)然不是；金屬連接器在大電流（個(gè)人認(rèn)為300安培以上）
的傳導(dǎo)上與塑料相比有四個(gè)非常卓越的優(yōu)點(diǎn)：
優(yōu)秀的屏蔽性能
良好的散熱能力
較強(qiáng)的耐環(huán)境性能
安裝界面尺寸更?。ㄍ燃?jí)塑料產(chǎn)品）
優(yōu)秀的屏蔽性能
隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，越來(lái)越復(fù)雜越來(lái)越多的電氣功能的堆積，整車(chē)的屏蔽性能要求也越來(lái)越高，對(duì)于高壓系統(tǒng)而言，線(xiàn)束的布置基本上可以設(shè)計(jì)合理，而高壓線(xiàn)束的電纜本身的屏蔽層的覆蓋率也已經(jīng)普遍可以超過(guò)85%，對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)的連接點(diǎn)的高壓連接器，其屏蔽性能的好壞就非常的重要，如果說(shuō)屏蔽是一個(gè)由面到點(diǎn)的考量，那么高壓連接器的屏蔽性能就是這個(gè)非常重要的點(diǎn)；
對(duì)于塑料級(jí)的連接器，我們通常會(huì)采用金屬屏蔽罩的方式進(jìn)行360°的連續(xù)屏蔽傳導(dǎo)（上篇文章中有詳細(xì)聊過(guò)屏蔽罩的設(shè)計(jì)及材料等內(nèi)容）；而對(duì)于金屬連接器而言，其通過(guò)自身的本體就可以進(jìn)行直接傳導(dǎo)，而且風(fēng)險(xiǎn)更低，屏蔽電阻也會(huì)更?。话凑沾蟊婓w系的標(biāo)準(zhǔn)要求，在整個(gè)產(chǎn)品的生命周期內(nèi)，屏蔽連接的接觸電阻＜10mΩ，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)，大家普遍的要求＜5mΩ；個(gè)人認(rèn)為目前塑料連接器的屏蔽罩本身的屏蔽性能已經(jīng)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(xù)性；
散熱能力
大電流的連接器傳導(dǎo)
展開(kāi) 摘要：現(xiàn)在高壓大電流連接器因?yàn)閼?yīng)用環(huán)境的惡劣，防水防塵功能算是基本的標(biāo)準(zhǔn)要求。要求低一點(diǎn)有IP65、IP67,要求高一點(diǎn)則需要達(dá)到IP68、IP6K9K；如何在復(fù)雜的設(shè)計(jì)中保證密封性能，且保證長(zhǎng)期使用或長(zhǎng)期環(huán)境測(cè)試后，依舊能保持對(duì)應(yīng)的密封等級(jí)，是目前的密封設(shè)計(jì)難題。本文采用仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法，找出了一條密封設(shè)計(jì)優(yōu)化和評(píng)估方法，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，此為可靠的密封設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞：密封，防水，老化
1 密封設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀：
傳統(tǒng)的密封設(shè)計(jì)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(huán)境測(cè)試（熱老化、熱沖擊、溫濕循環(huán)和振動(dòng)）后，防水防塵功能依舊保持原來(lái)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)苛要求，故打膠水，超聲、二次注塑這種受時(shí)間和溫度影響嚴(yán)重的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，基本都不能滿(mǎn)足此類(lèi)要求。在高壓大電流連接器的防水設(shè)計(jì)中，普遍采用的是橡膠類(lèi)密封圈進(jìn)行密封設(shè)計(jì)。
因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)可靠性問(wèn)題，目前高壓大電流連接的密封設(shè)計(jì)基本都是選用異形橡膠。傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的密封性能評(píng)估方法主要針對(duì)的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的O型圈，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足復(fù)雜多變的異形橡膠情況，簡(jiǎn)而言之，就是無(wú)法采用之前的方法進(jìn)行密封圈密封效果的評(píng)估，目前大部分廠(chǎng)家設(shè)計(jì)都是依靠經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)來(lái)確認(rèn)密封圈設(shè)計(jì)，費(fèi)時(shí)費(fèi)事費(fèi)錢(qián)。
1 密封的標(biāo)準(zhǔn)要求：
關(guān)于防水要求，IEC60529中詳細(xì)規(guī)定了各個(gè)級(jí)別的防護(hù)等級(jí)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(duì)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(shí)半個(gè)小時(shí)的浸泡，而IP68針對(duì)的是更深的水深、更長(zhǎng)的浸泡時(shí)間，具體的標(biāo)準(zhǔn)主要由使用方根據(jù)自身的使用環(huán)境來(lái)確定，目前有一米水深24小時(shí)或48小時(shí)。
展開(kāi) 電子器件在工作時(shí)，通過(guò)的電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫度上升，此即為電子連接器的溫升。一般的消費(fèi)電子連接器的大電流的連接器必須考慮溫度上升效應(yīng)，通常要求在30攝氏度以下；對(duì)于應(yīng)用于新能源行業(yè)的大電流連接器或銅排，通常要求溫升在55攝氏度以下。
溫升是由于電流產(chǎn)生的熱，導(dǎo)致的整體產(chǎn)品溫度上升。此類(lèi)仿真涉及到電、熱兩個(gè)物理場(chǎng)。需要采用電熱耦合分析模塊。
以下收費(fèi)內(nèi)容包括：銅排&連接器的溫升仿真案例教程（150A），以及電子連接器溫升仿真的文章。
展開(kāi) 由于數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，為了連接和傳輸高速數(shù)字脈沖信號(hào)，出現(xiàn)了一類(lèi)新型的連接器即高速信號(hào)連接器，相應(yīng)地，在電氣性能方面，除特性阻抗外，還出現(xiàn)了一些新的電氣指標(biāo)，如串?dāng)_滯等。
3．環(huán)境性能 常見(jiàn)的環(huán)境性能包括耐溫、耐濕、振動(dòng)和沖擊等。
① 耐溫 目前連接器的最高工作溫度為200℃，最低溫度為-65℃。由于連接器工作時(shí)，電流在接觸點(diǎn)處產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致溫升，因此一般認(rèn)為工作溫度應(yīng)等于環(huán)境溫度與接點(diǎn)溫升之和。在某些規(guī)范中，明確規(guī)定了連接器在額定工作電流下容許的最高溫升。
② 耐濕潮氣的侵入會(huì)影響連接h絕緣性能，并銹蝕金屬零件。恒定濕熱試驗(yàn)條件為相對(duì)濕度90%~95%、溫度+40±20℃，試驗(yàn)時(shí)間按產(chǎn)品規(guī)定，最少為96小時(shí)。交變濕熱試驗(yàn)則更嚴(yán)苛。
③ 耐鹽霧 連接器在含有潮氣和鹽分的環(huán)境中工作時(shí)，其金屬結(jié)構(gòu)件、接觸件表面處理層有可能產(chǎn)生電化腐蝕，影響連接器的物理和電氣性能。為了評(píng)價(jià)電連接器耐受這種環(huán)境的能力，規(guī)定了鹽霧試驗(yàn)。它是將連接器懸掛在溫度受控的試驗(yàn)箱內(nèi)，形成鹽霧大氣，其暴露時(shí)間由產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定，至少為48小時(shí)。
④ 振動(dòng)和沖擊 耐振動(dòng)和沖擊是電連接器的重要性能，它是檢驗(yàn)電連接器機(jī)械結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固性和電接觸可靠性的重要指標(biāo)。在有關(guān)的試驗(yàn)方法中都有明確的規(guī)定。沖擊試驗(yàn)中應(yīng)規(guī)定峰值加速度、以及電氣連續(xù)性中斷的時(shí)間。
展開(kāi) 
大電流連接器的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
大電流連接器的最新內(nèi)容
“一是高速，用于自動(dòng)駕駛，可以快速反饋周邊環(huán)境信息，尤其是未來(lái)輔助駕駛系統(tǒng)L4等級(jí)以上更需要及時(shí)提供檢索數(shù)據(jù)，以便快速分析計(jì)算后續(xù)指令；
二是高壓大電流對(duì)連接器需要高可靠性，同步取決于電池充放電數(shù)據(jù)。在固態(tài)電池技術(shù)不斷升級(jí)的情況下，進(jìn)一步加大工作電流，壓縮充電時(shí)間，這方面的材料和結(jié)構(gòu)技術(shù)需要進(jìn)行持續(xù)升級(jí)?！边_(dá)永恒解釋道。
VK16K33B SOP24LED數(shù)顯芯片/點(diǎn)陣數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)/大電流數(shù)顯IC/數(shù)顯驅(qū)動(dòng)器原廠(chǎng)
產(chǎn)品品牌：永嘉微電/VINKA
產(chǎn)品型號(hào)：VK16K33B
封裝形式：SOP24
概述
VK16K33B是一種帶按鍵掃描接口的數(shù)碼管或點(diǎn)陣LED驅(qū)動(dòng)控制專(zhuān)用芯片，內(nèi)部集成有數(shù)據(jù) 鎖存器、鍵盤(pán)掃描、LED 驅(qū)動(dòng)模塊等電路。數(shù)據(jù)通過(guò)I2C通訊接口與MCU通信。SEG腳接LED陽(yáng) 極，GRID腳接LED陰極，可支持12SEGx8GRID的點(diǎn)陣LED顯示面板。最大支持10×3的按鍵
產(chǎn)品品牌：永嘉微電/VINKA
產(chǎn)品型號(hào)：VK16K33AA
封裝形式：SSOP28
概述
VK16K33AA是一種帶按鍵掃描接口的數(shù)碼管或點(diǎn)陣LED驅(qū)動(dòng)控制專(zhuān)用芯片，內(nèi)部集成有數(shù)據(jù)鎖存器、鍵盤(pán)掃描、LED 驅(qū)動(dòng)模塊等電路。數(shù)據(jù)通過(guò)I2C通訊接口與MCU通信。SEG腳接LED陽(yáng)極，GRID腳接LED陰極，可支持16SEGx8GRID的點(diǎn)陣LED顯示面板。最大支持13×3的按鍵
由電連接器互連組成各種電路，從高頻到低頻、從圓形到矩形、從通過(guò)上百安培的大電流連接器到通過(guò)微弱信號(hào)的高密度連接器、從普通印制板連接器到快速分離脫落等特種連接器，電連接器質(zhì)量與可靠性也有自身的”江湖“，不能忽視。
產(chǎn)品質(zhì)量是指產(chǎn)品能夠滿(mǎn)足使用要求所具有的屬性，即適用性。
1 雙螺旋及線(xiàn)簧接觸結(jié)構(gòu)
安費(fèi)諾在電動(dòng)車(chē)以及混合動(dòng)力車(chē)中電機(jī)控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等部位中的大電流連接器的接觸結(jié)構(gòu)解決方案是采用雙螺旋結(jié)構(gòu)
連接器的基本性能可分為三大類(lèi)：即機(jī)械性能、電氣性能和環(huán)境性能。
1．機(jī)械性能 就連接功能而言，插拔力是重要地機(jī)械性能。
插拔力分為插入力和拔出力，兩者的要求是不同的。在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有最大插入力和最小分離力規(guī)定，這表明，插入力要小，而分離力若太小，則會(huì)影響接觸的可靠性。
另一個(gè)重要的機(jī)械性能是連接器的機(jī)械壽命。機(jī)械壽命實(shí)際上是一種耐久性指標(biāo)
有一些日系、美系車(chē)企大電流的連接器采用方端子結(jié)構(gòu)，住友、Yazaki等，車(chē)企如Tesla、豐田。
2）圓端子結(jié)構(gòu)。采用機(jī)加工端子技術(shù)為主，端子成本相對(duì)于沖壓端子，成本更高，但由于采用機(jī)加工生產(chǎn)方式，無(wú)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(chǎn)品有TEHVA800系列、國(guó)內(nèi)主流產(chǎn)品系列。
充電插座是新能源車(chē)與電網(wǎng)連接補(bǔ)充電能的接口，也是一種連接器，具有高壓大電流、高插拔次數(shù)、高耐久的特點(diǎn)，交流充電插座單個(gè)約200元，直流充電插座單個(gè)約300-400元。
具有汽車(chē)高壓連接器設(shè)計(jì)及量產(chǎn)制造能力的供應(yīng)商將會(huì)受益，如：中航光電、立訊精密、永貴電器。
.pdf
（高清正版） GB T 37133-2018 電動(dòng)汽車(chē)用高壓大電流線(xiàn)束和連接器技術(shù)要求.pdf
HBDX01-QCT 29106-2014 汽車(chē)電線(xiàn)束技術(shù)條件.pdf
HBDL03-GB∕T 25087-2010 多芯車(chē)內(nèi)高壓線(xiàn).pdf
HBDL04-GBT 25085-2010 道路車(chē)輛60V和600V單芯電線(xiàn).pdf
QB01-客車(chē)整車(chē)高壓線(xiàn)束設(shè)計(jì)規(guī)范-上海萬(wàn)象汽車(chē)
4.大電流連接器采用片式端子
ID.4高壓電路設(shè)計(jì)亮點(diǎn)分析
取消配電盒或者配電接口，直接在線(xiàn)路中使用分線(xiàn)連接器進(jìn)行分支供電。
以線(xiàn)束路徑最短的原則，后端高壓部件進(jìn)行互聯(lián)，前端高壓線(xiàn)束進(jìn)行互聯(lián),以下為供電原理圖。
