車載高壓連接器的案例
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
展開 高壓連接器之低壓連接器
大家好，本期將為大家介紹一類名字很特別的高壓連接器——低壓連接器。那么這是一類什么樣的連接器呢？就讓小編我帶領大家進入今天的文章來了解下吧。
車用連接器分為數據連接器和高壓連接器2大類，高壓連接器板塊里面有一塊大家可能還不太熟悉的低壓連接器板塊，所謂低壓連接器相較于數據連接器的話，電壓還是高出許多的，只是不像高壓連接器那樣可以承載1000V直流。大家可以參考下圖的羅森伯格低壓連接器的規格和示意圖：
從圖中不難發現，低壓連接器的外形和大家所熟知的數據連接器和高壓連接器較為不同，低壓連接器作為一款較為小眾的連接器產品，可能還不像數據連接器和高壓連接器那樣被大家所熟知。
在這里我先簡單介紹一下什么是數據連接器和高壓連接器：
數據連接器主要用于數據傳輸，例如GPS信號傳輸，FM廣播信號傳輸，藍牙信號傳輸，WiFi信號傳輸，攝像頭信號傳輸，倒車雷達信號傳輸，激光雷達信號傳輸，智能儀表盤信號傳輸，娛樂主機信號傳輸，以太網信號傳輸，以及各類信號傳輸等。
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
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）
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。
大眾汽車計劃在MEB電池組的模塊中使用兩種不同類型的電池：方形電池和袋式電池，因為圓形電池的包裝密度不會很高。
圖片中的鋸齒形的灰色物質為導熱間隙填充物，有助于確保來自電池單元的熱量傳遞到集成在下面殼體中的熱交換器。熱交換器，入口和出口都在殼體的前側，如前圖所示，下面更清楚地顯示
相比之下，特斯拉實際上是在單個電池之間而不是模塊下方纏繞
冷卻劑管
。看一下Model 3的電池散熱設置：
大眾在MEB平臺設計有e-Golf，e-Golf是在傳統內燃車改裝的的純電動車，而不是專用的EV平臺，下圖為e-Golf布置結構示意圖。
這樣的電池既不節省成本，也不重量輕，需要更多線束和連接器和。另一方面，MEB電池設計易于按比例放大，易于冷卻，易于安裝，并且當然可以降低重心并產生更多的內部空間。
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
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。
ID.4電池系統及電池連接器
高壓線束長度及電纜直徑
充電插座：線徑70mm2，長度1.6米；
動力電纜：線徑50mm2，長度1.47米；
附件電纜：8.21米。
實車圖片介紹
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 高壓連接器的內接觸結構
圖7 片簧接觸結構
圖8 新型的圓柱形冠簧
7 彈性高壓插頭
以上無論哪種接觸結構都是通過中間介體形成了二次接觸，并非插頭和插座的直接接觸，增加了風險。我們開發的彈性高壓插頭 （圖9） （專利已受理）在插頭接觸端的線性彈性接觸片可以與插座直接形成線性接觸保證了插頭插座的良好接觸，不需要冠簧等中介體。通過不銹鋼環狀開口線性彈片嵌入到線性彈性接觸片下面，提高了線性接觸彈片的抗疲勞能力，延長了使用壽命。采用銀鎳、或銀鎳納米石墨片、或銀鎳碳納米管復合鍍層代替常規的銀或金鍍層，提高了鍍層的硬度和耐磨性，增加了高壓端子的插拔次數。在高壓花瓣插座的基礎上，把插頭表面做成牙型螺紋，同樣在不需要中間介體的基礎上實現插頭與插座的線性接觸來保證高壓連接器接觸的可靠性。
圖9 彈性高壓插頭
8 結論
總之，高壓連接器的結構設計有兩種趨勢。一種是由原來低壓的面接觸改為高壓下雙螺旋曲線結構、線簧結構、多孔耐磨結構、片簧接觸結構、彈性插孔結構的線接觸以增加接觸面積，降低接觸電阻，提高載流能力。而另一種則是采用多觸點接觸環、具有陣列凸點的鏤空連接管、新型的圓柱形冠簧直接實現點接觸來降低接觸電阻，提高載流能力。
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設計技術規范
1.范圍：
本規范規定了電動汽車系列高壓連接器（以下簡稱連接器）的技術要求、質量保證規定、試驗方法。
本規范適用于GB/T 18384－2020規定的B級電壓電路的電動汽車高壓連接器。
2.引用文件：
下列文件中的有關條款通過引用而成為本規范的條款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版本都不適用于本規范，但提倡使用本規范的各方探討使用其最新版本的可能性。凡不注日期或版次的引用文件，其最新版本適用于本規范。
雪佛蘭Bolt &Tesla 高壓線束及連接器分析
2、PDU到電機控制器
連接形式：金屬外殼連接器、片式端子；
固定形式：線束較短，無固定；
電纜防護形式：波紋管；
3、PDU到電池、PDU到電池加熱器、PDU到電池（交流充接口）
連接形式：大電流金屬外殼連接器、片式端子、小電流注塑連接器；
固定形式：線束使用注塑線槽配合扎帶固定；
電纜防護形式：波紋管、線槽；
此處充電時Bolt竟然設計了兩個路徑到電池，直流快充時使用金屬大線徑的線束，此線束在車輛工作時將電池電流傳遞給PDU，在交流充電時用小線徑傳遞給電池
4、PDU到車載充電機、DCDC、空調壓縮機
連接形式：注塑連接器；
固定形式：扎帶固定；
電纜防護形式：波紋管、多根電纜使用1個波紋管防護然后再進行分支；
5、充電插座到PDU
連接形式：金屬外殼連接器；
固定形式：扎帶固定；
電纜防護形式：波紋管；
總結：Bolt的高壓部件布置集中，各部件設計了相互組裝的固定支座，大電流線束（充電插座、電池到PDU、PDU到電機控制器）使用了金屬外殼片式端子連接器，金屬外殼與其部件外殼比較協調，強度更好，電磁屏蔽更優，電機高壓線束線束上帶好接線盒，比較獨特，電機線使用鋁管成型，線束外都使用波紋管防護，多根線使用線槽固定，整體設計線束布置簡潔徑最優。
特斯拉的連接器也沒有讓我們失望，從Model X、Model S、Model 3再到Model X，每次新車型的推出，都成為行業拆解對標的對象，今天我們就一起來領略下特斯拉高壓連接器設計的奇思妙想。
下邊是前期對特斯拉高壓線束和連接器的分析。
展開 新能源汽車高壓連接器概述及測試驗證
無論是純電動、混合、燃料電池汽車，都需有一套完整的高壓連接系統，這個系統中，往往都應用大量的高壓連接器，這一點與傳統汽車有著明顯的區別。高壓系統工作時放電電流有可能達到數幾十安，甚至高達數百安。
但是在新能源電動汽車發展初期，高壓連接器并沒有得到整車企業的足夠重視，認為高壓連接與傳統低壓線連接類似，重心在“三電”（電驅、電池、電控）上面，但隨著時間的推移，大家發現高壓連接系統比較容易發生問題，且一旦發生問題，后果都比較嚴重，輕則過熱，嚴重時容易發生高溫或燃燒事件。
本研究圍繞高壓連接器的發展歷程展開，分析中國電動汽車用高壓連接器的標準體系、測試方法，針對產品使用過程中的性能指標，搭建高壓連接器測試系統，開展高壓連接器的物理連接、電氣性能等方面的測試，為產品的不斷改進提供了支撐。
01
高壓連接器的發展歷程
電動汽車高壓連接器的發展與電動汽車的發展是同步進行的，從連接器角度來說，國內電動汽車連接器發展經歷以下幾代。
1）第1代高壓連接器（圖1），2008年左右開始，主要是由當時工業連接器改款而來。這代產品的特點，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。比較有代表性產品有安費諾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品延伸擴展出來的。
2）第2代高壓連接器（圖2），在第1代的基礎上增加了高壓互鎖功能，連接器的外殼也逐漸由金屬變為塑料。
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。
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
無論是純電動、混合、燃料電池汽車，都需有一套完整的高壓連接系統，這個系統中，往往都應用大量的高壓連接器，這一點與傳統汽車有著明顯的區別。高壓系統工作時放電電流有可能達到數幾十安，甚至高達數百安。
但是在新能源電動汽車發展初期，高壓連接器并沒有得到整車企業的足夠重視，認為高壓連接與傳統低壓線連接類似，重心在“三電”（電驅、電池、電控）上面，但隨著時間的推移，大家發現高壓連接系統比較容易發生問題，且一旦發生問題，后果都比較嚴重，輕則過熱，嚴重時容易發生高溫或燃燒事件。
本研究圍繞高壓連接器的發展歷程展開，分析中國電動汽車用高壓連接器的標準體系、測試方法，針對產品使用過程中的性能指標，搭建高壓連接器測試系統，開展高壓連接器的物理連接、電氣性能等方面的測試，為產品的不斷改進提供了支撐。
1. 高壓連接器的發展歷程
電動汽車高壓連接器的發展與電動汽車的發展是同步進行的，從連接器角度來說，國內電動汽車連接器發展經歷以下幾代。
1）第1代高壓連接器（圖1），2008年左右開始，主要是由當時工業連接器改款而來。這代產品的特點，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。比較有代表性產品有安費諾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品延伸擴展出來的。
2）第2代高壓連接器（圖2），在第1代的基礎上增加了高壓互鎖功能，連接器的外殼也逐漸由金屬變為塑料。
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。
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 【端子】高壓連接器之超聲波焊接的技術詳解
在新能源汽車領域，高壓連接器的超聲波焊接技術只是冰山一角，還有許多技術需要突破和創新。
超聲波焊接
超聲波焊接
是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的物體表面，在加壓的情況下，使兩個物體表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。
超聲波焊接通過超聲波發生器將50/60赫茲電流轉換成15、20、30或40 KHz
電能
。
（某款超聲波焊接機）
被轉換的高頻電能通過換能器
再次被轉換成為同等頻率的
機械運動
，隨后機械運動通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。
焊頭將接收到的振動能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區域，振動能量被通過摩擦方式
轉換成熱能
，將金屬熔化。
一套超聲波焊接系統的主要組件包括超聲波發生器，換能器/變幅桿/焊頭三聯組，模具和機架 。
如上圖所示。
金屬焊接原理
超聲波金屬焊接原理是利用超聲頻率（超過16KHz ）的機械振動能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法。
金屬在進行超聲波焊接時，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫熱源，只是在靜壓力之下，將線框振動能量轉變為工件間的摩擦功、形變能及有限的溫升。
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