新能源汽車連接器的案例
【汽車知識(shí)】新能源汽車高壓連接器技術(shù)、設(shè)計(jì)及趨勢
近年來，由于受到全球經(jīng)濟(jì)波動(dòng)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(xiàn)持續(xù)增長勢頭，成為推動(dòng)全球連接器市場增長的主要?jiǎng)恿Α榇耍蛑?em>連接器企業(yè)紛紛把生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移到國內(nèi)，包括TE Connectivity、Molex、Delphi等持續(xù)在國內(nèi)投資建廠，中國已經(jīng)成為全球最大的連接器生產(chǎn)基地，尤其在政府的政策推動(dòng)激勵(lì)下，我國新能源汽車行業(yè)穩(wěn)健發(fā)展帶動(dòng)了汽車連接器的持續(xù)發(fā)展。我國連接器經(jīng)過了多年的技術(shù)積累，無論在設(shè)計(jì)能力還是自動(dòng)化生產(chǎn)能力上已經(jīng)滿足了新能源汽車高壓連接器所要求的技術(shù)水平。在下游廠商國產(chǎn)化和技術(shù)能力足夠滿足的前提下，國內(nèi)廠商已經(jīng)占領(lǐng)了新能源汽車高壓連接器的至高點(diǎn)，比如四川永貴、中航光電、巴斯巴等知名企業(yè)。希望在這個(gè)新的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車，有機(jī)會(huì)打破外商在傳統(tǒng)汽車連接器的壟斷地位。
1 高壓連接器技術(shù)分析
1.1 高壓連接器在整車系統(tǒng)中的應(yīng)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(fā)展，逐漸從傳統(tǒng)高壓大電流和傳統(tǒng)低壓汽車連接器中分離出來的一類連接器。相較于傳統(tǒng)高壓大電流連接器，新能源汽車用連接器的使用工況更復(fù)雜多變，對連接器的可靠性要求更高；相較于傳統(tǒng)低壓汽車連接器，由于電壓等級(jí)的提高（目前主流系統(tǒng)的電壓均高于300V DC），增加了人體受到電擊傷害的風(fēng)險(xiǎn)，對連接器的安全性要求更高；所以對產(chǎn)品的絕緣、防護(hù)要求等比傳統(tǒng)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(lián)系統(tǒng)，即在內(nèi)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(jié)構(gòu)，絕緣件，導(dǎo)電接觸對三部分組成。
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展開 新能源汽車高壓連接器概述及測試驗(yàn)證
無論是純電動(dòng)、混合、燃料電池汽車，都需有一套完整的高壓連接系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)中，往往都應(yīng)用大量的高壓連接器，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)汽車有著明顯的區(qū)別。高壓系統(tǒng)工作時(shí)放電電流有可能達(dá)到數(shù)幾十安，甚至高達(dá)數(shù)百安。
但是在新能源電動(dòng)汽車發(fā)展初期，高壓連接器并沒有得到整車企業(yè)的足夠重視，認(rèn)為高壓連接與傳統(tǒng)低壓線連接類似，重心在“三電”（電驅(qū)、電池、電控）上面，但隨著時(shí)間的推移，大家發(fā)現(xiàn)高壓連接系統(tǒng)比較容易發(fā)生問題，且一旦發(fā)生問題，后果都比較嚴(yán)重，輕則過熱，嚴(yán)重時(shí)容易發(fā)生高溫或燃燒事件。
本研究圍繞高壓連接器的發(fā)展歷程展開，分析中國電動(dòng)汽車用高壓連接器的標(biāo)準(zhǔn)體系、測試方法，針對產(chǎn)品使用過程中的性能指標(biāo)，搭建高壓連接器測試系統(tǒng)，開展高壓連接器的物理連接、電氣性能等方面的測試，為產(chǎn)品的不斷改進(jìn)提供了支撐。
01
高壓連接器的發(fā)展歷程
電動(dòng)汽車高壓連接器的發(fā)展與電動(dòng)汽車的發(fā)展是同步進(jìn)行的，從連接器角度來說，國內(nèi)電動(dòng)汽車連接器發(fā)展經(jīng)歷以下幾代。
1）第1代高壓連接器（圖1），2008年左右開始，主要是由當(dāng)時(shí)工業(yè)連接器改款而來。這代產(chǎn)品的特點(diǎn)，以金屬連殼體為主，無高壓互鎖功能，防誤插入（防呆）效果較差。比較有代表性產(chǎn)品有安費(fèi)諾HV系列的金屬連接器，后來市場上很多款連接器是基于這種類型產(chǎn)品延伸擴(kuò)展出來的。
2）第2代高壓連接器（圖2），在第1代的基礎(chǔ)上增加了高壓互鎖功能，連接器的外殼也逐漸由金屬變?yōu)樗芰稀?3）第3代高壓連接器（圖3），塑料+屏蔽功能+高壓互鎖的高壓連接器。
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新能源汽車發(fā)展到今天，越來越多的新能源汽車走進(jìn)我們的生活，無論是增程式電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、純電動(dòng)汽車、或其他新能源汽車等，都需要大量的連接器，與傳統(tǒng)燃料汽車不同的是電動(dòng)汽車往往有較高的電壓和電流平臺(tái)，所以新能源汽車上往往有大量的高壓連接器，單純從連接器本身的角度來說，連接器有很多的分類類型：比如從形狀上分有 圓形的、矩形的等，從頻率來說也有高頻和低頻等，不同的行業(yè)也會(huì)有所不同，我們今天不展開敘述，只針對新能源汽車的高壓連接器做點(diǎn)分享；
我們在整車上往往可以看見各種各樣的高壓連接器，這其中根據(jù)線束連接方式不同，我們將其分為兩個(gè)類別的連接：
一種是以螺栓直接連接的固定式；
一種是插合式連接；
螺栓連接是我們在整車上經(jīng)常看見的一種連接方，這種方式的好處在于它的連接可靠性，螺栓的機(jī)械力是可以抵御汽車級(jí)的振動(dòng)的影響的，其成本也相對低廉，當(dāng)然它的不便之處螺栓連接是需要一定的的操作安裝空間的，對于區(qū)域越發(fā)平臺(tái)化，越來越合理的車內(nèi)空間，是無法留出過多的安裝空間的，而且從批量化作業(yè)和售后維護(hù)的角度來說也不適合，而且螺栓越多越存在人為失誤的風(fēng)險(xiǎn)，所以它也有它的一定的局限性；在早期的日美混動(dòng)車型上我們經(jīng)常看見類似產(chǎn)品，當(dāng)然現(xiàn)在在一些乘用車的三相電機(jī)線以及一些商用車的電池動(dòng)力輸入輸出線我們依然可以看見很多類似的連接，這類連接一般都需要借助外在的盒子實(shí)現(xiàn)防護(hù)等其他功能要求，所以是否使用這種方式需要從整車的動(dòng)力線設(shè)計(jì)布置的角度出發(fā)結(jié)合售后等要求；
相比之下, 插合連接器通過聯(lián)接兩個(gè)端子外殼來保證電氣連接的安全, 從而提供與該線束的連接。
展開 大電流金屬連接器在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用分析
對于金屬連接器，我們經(jīng)常會(huì)看見在一些通訊、醫(yī)療等高頻電子行業(yè)看見用于信號(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)汽車行業(yè)上金屬大電流連接器的應(yīng)用，目前國內(nèi)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(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有任何市場，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
安裝界面尺寸更小（同等級(jí)塑料產(chǎn)品）
優(yōu)秀的屏蔽性能
隨著新能源汽車的發(fā)展，越來越復(fù)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(tǒng)而言，線束的布置基本上可以設(shè)計(jì)合理，而高壓線束的電纜本身的屏蔽層的覆蓋率也已經(jīng)普遍可以超過85%，對于這個(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)聊過屏蔽罩的設(shè)計(jì)及材料等內(nèi)容）；而對于金屬連接器而言，其通過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)更小；按照大眾體系的標(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)
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一種是以螺栓直接連接的固定式；
一種是插合式連接；
螺栓連接是我們在整車上經(jīng)常看見的一種連接方，這種方式的好處在于它的連接可靠性，螺栓的機(jī)械力是可以抵御汽車級(jí)的振動(dòng)的影響的，其成本也相對低廉，當(dāng)然它的不便之處螺栓連接是需要一定的的操作安裝空間的，對于區(qū)域越發(fā)平臺(tái)化，越來越合理的車內(nèi)空間，是無法留出過多的安裝空間的，而且從批量化作業(yè)和售后維護(hù)的角度來說也不適合，而且螺栓越多越存在人為失誤的風(fēng)險(xiǎn)，所以它也有它的一定的局限性；在早期的日美混動(dòng)車型上我們經(jīng)常看見類似產(chǎn)品，當(dāng)然現(xiàn)在在一些乘用車的三相電機(jī)線以及一些商用車的電池動(dòng)力輸入輸出線我們依然可以看見很多類似的連接，這類連接一般都需要借助外在的盒子實(shí)現(xiàn)防護(hù)等其他功能要求，所以是否使用這種方式需要從整車的動(dòng)力線設(shè)計(jì)布置的角度出發(fā)結(jié)合售后等要求；
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展開 談一下新能源汽車換電連接技術(shù)
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換電、降價(jià)的冰與火，《關(guān)于完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》發(fā)布！
當(dāng)時(shí)小編認(rèn)為特斯拉國產(chǎn)Model Y 可能不會(huì)降價(jià)來迎合國內(nèi)新能源補(bǔ)貼政策，但前兩天特斯拉宣布國產(chǎn)Model Y補(bǔ)貼后售價(jià)27.155萬元，鲇魚變鯊魚。
補(bǔ)貼政策除了30萬元限價(jià)外，還有另外一個(gè)政策備受關(guān)注“車電分離”，今天我們就講一下?lián)Q電技術(shù)。
以下視頻講述的是蔚來ES8的換電過程，建議Wife下觀看。蔚來官方宣稱換電僅需要5分鐘左右，但經(jīng)過車主實(shí)測從開入換電站到換電完成需要20分鐘，這個(gè)數(shù)字也比充電縮短了一大半。
換電的流程圖如下：
換電過程中，對于電池的電氣接口、冷卻管路接口，以及底盤管線路的布置提出了新的要求。
1.電池連接器
換電過程，電池連接器需要插拔，連接器經(jīng)常插拔，連接器接觸面發(fā)生摩擦，會(huì)出接觸面鍍層脫落、接觸面氧化，正壓力減小，導(dǎo)致接觸電阻增大，發(fā)熱量增大，影響其使用壽命，USCAR37規(guī)定一般車用連接器要求機(jī)械插拔壽命在50次，即M2等級(jí)，那分?jǐn)嘧鳛檎９δ艿?em>連接器按照M3等級(jí)。
蔚來ES8搭載了70千瓦時(shí)的三元鋰電池組， NEDC綜合工況355公里，60公里/小時(shí)等速最大續(xù)航里程超過500公里。
我們以家用3天充一次電為例，8年時(shí)間充電插座正常插拔需要大概960次，那我覺得這960次充電即使按照全部換電的形式，目前連接器的水平也是可以滿足的，連接器的插拔壽命應(yīng)該不存在瓶頸。
蔚來表示 ES8 的整個(gè)動(dòng)力電池組件可以支持生命周期內(nèi) 10000 次換電。
那決定電池連接器在換電過程中使用壽命的關(guān)鍵即每次換電過程中定位的準(zhǔn)確性，以下是前期使用的導(dǎo)向式插座方案。
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