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本文作(zuo)者深耕電(dian)動力總(zong)成數年，目前為某車企(qi)該領域負責人，文章僅代表作(zuo)者本人觀點(dian)，與(yu)所(suo)在公司無關。本文授(shou)權電(dian)動網(wang)發布，謝絕任何(he)形(xing)式未經(jing)許可的(de)轉載。

來源：電動網

作者：劉敢闖

對于新能源汽(qi)車，國內(nei)談(tan)論多的(de)是“電池、電機、電控”三(san)電系統的(de)如(ru)何(he)發(fa)展和(he)技術突(tu)破，然而實際應(ying)用中，還有一個重(zhong)要的(de)電氣(qi)單(dan)元——高壓(ya)電氣(qi)連(lian)接系統。【本文作(zuo)者為樓佳烽，深(shen)耕電動力總成數年，授權(quan)電動網(wang)發(fa)布，謝絕任(ren)何(he)形式未(wei)經(jing)許可的(de)轉(zhuan)載(zai)】

高(gao)壓(ya)電氣連接(jie)(jie)系統(tong)主要包含高(gao)壓(ya)線束和連接(jie)(jie)器，整(zheng)車故(gu)障報修中，電氣連接(jie)(jie)系統(tong)有一定占(zhan)比，電連接(jie)(jie)成為高(gao)壓(ya)系統(tong)中較為薄弱的一個(ge)環節。

在電(dian)氣(qi)連接(jie)系統中，連接(jie)器的質量尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)，這成為(wei)保(bao)障電(dian)連接(jie)安(an)全可靠至關重(zhong)要(yao)的因素，以下是國內外的一些參考標準：

國(guo)標還(huan)(huan)未正式發布，對(dui)照國(guo)外標準，征求稿的細則上還(huan)(huan)是(shi)有較(jiao)大區別。連接器(qi)選型應用時，需要(yao)根據部件(jian)使用環境(jing)（如溫度(du)、濕度(du)、海拔等(deng)）、安裝(zhuang)位(wei)置(zhi)（振動條件(jian)、體積(ji)結構、密封(feng)等(deng)級(ji)要(yao)求）、載流(liu)特性、成本(ben)核算(suan)等(deng)合理選擇產(chan)品。對(dui)高壓連接器(qi)的理想期(qi)(qi)望(wang)，希(xi)望(wang)產(chan)品有較(jiao)高的安全防護等(deng)級(ji)、高耐(nai)溫、大載流(liu)、低(di)功(gong)耗、抗(kang)油脂、體積(ji)小、輕量化、長壽命(ming)周期(qi)(qi)且(qie)低(di)成本(ben)。

1. 安全防護

連接器的安全防(fang)(fang)護(hu)(hu)主要指電(dian)氣性能滿足(zu)設計要求，如(ru)絕緣、耐壓、電(dian)氣間隙(xi)、爬電(dian)距離、防(fang)(fang)呆(dai)、防(fang)(fang)觸指（端(duan)子周圍加(jia)絕緣材料，高(gao)出(chu)端(duan)子高(gao)度或(huo)者端(duan)子加(jia)塑料帽）設計等符合規定要求，除(chu)了以(yi)上性能，應(ying)用時，需重點(dian)關注連接器HVIL和密封防(fang)(fang)護(hu)(hu)、EMC性能。

1）高壓(ya)互鎖（High Voltage Interlock）

高(gao)壓互鎖是(shi)通過使用(yong)電氣信號(hao)，可以(yi)確認(ren)高(gao)壓系統連接的完整性，也(ye)可以(yi)作為蓋板打(da)開檢測(ce)。

高壓(ya)(ya)(ya)連(lian)(lian)(lian)接器(qi)設(she)計(ji)時(shi)，考慮插(cha)拔過程中(zhong)的(de)(de)高壓(ya)(ya)(ya)安全保(bao)護，如斷(duan)開時(shi)，HVIL首(shou)先(xian)斷(duan)開，后(hou)斷(duan)開高壓(ya)(ya)(ya)端(duan)子(zi)；而接合(he)時(shi)則相反。連(lian)(lian)(lian)接器(qi)HVIL在(zai)結構(gou)設(she)計(ji)上一(yi)般(ban)有(you)內(nei)置(zhi)(zhi)式(shi)和外置(zhi)(zhi)式(shi)（見圖1），由(you)于內(nei)置(zhi)(zhi)式(shi)結構(gou)緊(jin)湊體積較小，目前普遍使用(yong)內(nei)置(zhi)(zhi)式(shi)，高壓(ya)(ya)(ya)互(hu)(hu)鎖回路安裝在(zai)高壓(ya)(ya)(ya)端(duan)子(zi)之間(jian)。在(zai)應(ying)用(yong)中(zhong)，部分內(nei)置(zhi)(zhi)式(shi)連(lian)(lian)(lian)接器(qi)缺少互(hu)(hu)鎖裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)CPA（Connector position assurance），如果連(lian)(lian)(lian)接器(qi)結構(gou)設(she)計(ji)得(de)不好，在(zai)某些惡劣的(de)(de)條件的(de)(de)，部分供(gong)應(ying)商的(de)(de)產品由(you)于互(hu)(hu)鎖裝置(zhi)(zhi)位移會導致互(hu)(hu)鎖信號的(de)(de)不連(lian)(lian)(lian)續性，給車輛調試(shi)及安全駕駛帶(dai)來不必要(yao)的(de)(de)問題。

在(zai)實際(ji)使用的過程(cheng)中，HVIL回路(lu)(lu)主(zhu)要通(tong)過信號(hao)（如電平、PWM信號(hao)）注入法檢測，失效模(mo)式主(zhu)要考慮HVIL電路(lu)(lu)故障短路(lu)(lu)（包含對電源、對地(di)短路(lu)(lu)，采用電平檢測，存在(zai)系統可(ke)能(neng)無(wu)法正確判斷的風險(xian)）或斷開（產品需(xu)確保互鎖裝(zhuang)置不位移）。

另外(wai)，連(lian)接器選型(xing)設計時應考慮連(lian)接器HVIL裝置接觸電阻(zu)及線束回路(lu)電阻(zu)，避免由(you)于信(xin)號壓降造成的HVIL檢測失效。

2）防護等級要求

高壓連接器密封一般要求至少達(da)到IP67，在(zai)汽車一些特殊場合選型時甚至要求IP6K9K，以(yi)保證即便(bian)在(zai)高壓沖洗時也滿足使用(yong)要求。

目前產品防(fang)護要求(qiu)及驗證(zheng)方(fang)法主要參考GB4208，把部件或連接器放置(zhi)于水(shui)箱1m深(shen)處，以檢測其防(fang)護等級IP67是(shi)否通(tong)過(guo)（見圖2），但在實際使用中(zhong)，這一點(dian)是(shi)否能模(mo)擬車輛的實際工況上值得(de)商榷

車(che)輛(liang)的(de)實際(ji)(ji)工況(kuang)需(xu)要經歷疲(pi)勞(lao)荷載，面(mian)臨(lin)材(cai)料老化(hua)問題（見(jian)圖(tu)3）。比如，長期面(mian)臨(lin)振動條件(jian)；天氣下(xia)，需(xu)面(mian)對極寒極熱情況(kuang)；涉水時，水分中(zhong)含有其他雜質，需(xu)應對腐蝕性等情況(kuang)。為保(bao)障全生命周期內產品性能，實際(ji)(ji)運用當中(zhong)，重要的(de)是(shi)在車(che)輛(liang)接(jie)近壽(shou)命尾聲時，密封情況(kuang)的(de)好壞。

連(lian)接(jie)器(qi)在實(shi)驗室(shi)的(de)浸(jin)水防(fang)塵測試，無法*模擬車輛連(lian)接(jie)器(qi)的(de)實(shi)際環境。將連(lian)接(jie)器(qi)產品(pin)先經(jing)過機械疲勞(lao)、振動、熱沖擊、鹽霧等測試后，再(zai)進行(xing)IP67測試，可以盡可能(neng)完整地預(yu)估系(xi)統(tong)生命終期的(de)密封性能(neng)。

另(ling)外，值(zhi)得注意的是(shi)，密(mi)封材料一般(ban)為橡膠材質(zhi)，本身面臨壽(shou)命衰(shuai)減，目(mu)前連接(jie)器產(chan)品應(ying)用中缺(que)少(shao)有效的風險報告，在系統設計(ji)時，也需(xu)要考慮如何預防因密(mi)封材料壽(shou)命衰(shuai)減帶(dai)來(lai)的問題。

如果產品全生命周期內可以(yi)保證(zheng)密(mi)封性能，連接器(qi)密(mi)封在應用設計(ji)中，主要考慮以(yi)下幾點：連接器(qi)和部(bu)件(jian)之間(jian)（主要涉及(ji)(ji)部(bu)件(jian)結構設計(ji)控制(zhi)）、連接器(qi)和電纜之間(jian)（產品保證(zheng)密(mi)封圈位(wei)置限位(wei)不(bu)移動及(ji)(ji)線(xian)束生產時控制(zhi)裝配(pei)準(zhun)確性）、連接器(qi)公母端之間(jian)（產品結構工藝及(ji)(ji)裝配(pei)的(de)完(wan)整性）。

3）EMC

由于新能源汽車使用大量電(dian)力(li)電(dian)子(zi)器件，高(gao)壓和大電(dian)流產生(sheng)的電(dian)磁場，會對其他的通訊設備產生(sheng)電(dian)磁干擾(rao)，整車和零部件必須要有抗(kang)干擾(rao)和抗(kang)輻(fu)射的能力(li)。

高壓(ya)電(dian)氣連(lian)(lian)接(jie)(jie)系統設計時，要求(qiu)連(lian)(lian)接(jie)(jie)器具備360°屏(ping)(ping)(ping)蔽層，并有效地和電(dian)纜屏(ping)(ping)(ping)蔽層連(lian)(lian)接(jie)(jie)，屏(ping)(ping)(ping)蔽層覆蓋整個(ge)連(lian)(lian)接(jie)(jie)器長度，以保證(zheng)足夠的屏(ping)(ping)(ping)蔽功能，并盡量減少屏(ping)(ping)(ping)蔽界面之間的電(dian)阻(zu)，在(zai)產(chan)品生(sheng)命(ming)周期內，屏(ping)(ping)(ping)蔽連(lian)(lian)接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸電(dian)阻(zu)＜10mΩ。

對于由塑料制成的高壓連接(jie)器，屏蔽須用金屬面來(lai)實現。

2. 連接器耐(nai)溫、功耗

連(lian)接器（主(zhu)要(yao)指(zhi)其中(zhong)的接觸件(jian)）超過(guo)規定(ding)使用溫度限值，連(lian)接器會(hui)因發熱降(jiang)低安全特性，甚至(zhi)失效(xiao)損壞。造成連(lian)接器溫升增高的主(zhu)要(yao)原因如下：

1）環境因素，布置位(wei)置易受高溫(wen)影響(xiang)或(huo)處于熱量集中的密封艙(cang)內，在(zai)避免不(bu)了其布置位(wei)置的情(qing)況(kuang)下，選型時也需要(yao)對連接(jie)器(qi)的耐溫(wen)進行(xing)考(kao)慮(lv)（如標2）。

2）連接(jie)(jie)器自(zi)身發(fa)熱，影響因素主(zhu)要為插合接(jie)(jie)觸件的(de)接(jie)(jie)觸電(dian)阻功耗(hao)發(fa)熱或壓接(jie)(jie)不(bu)良(liang)。

連接器電(dian)性能(neng)重要的(de)衡量(liang)指標為連接器之間的(de)接觸電(dian)阻，接觸電(dian)阻越(yue)(yue)小(xiao)，則電(dian)壓降(jiang)越(yue)(yue)小(xiao)，意味(wei)著電(dian)損耗越(yue)(yue)低，也(ye)意味(wei)著溫升較低，連接端子可以獲(huo)得(de)較高(gao)的(de)使用壽(shou)命(ming)。

接觸件受熱(re)后將影響鍍層，或在接觸區(qu)域形成絕(jue)緣薄膜層，增大接觸電阻，進一步加劇溫升(sheng)，形成惡性循環。

連(lian)接器受熱(re)超(chao)過限(xian)值，熱(re)失(shi)效嚴(yan)重時線束(shu)燒毀，且將導(dao)致絕緣(yuan)材(cai)料產生(sheng)化學分解，降低絕緣(yuan)性能(neng)，嚴(yan)重時有可能(neng)出現(xian)連(lian)接器正(zheng)負極柱間因絕緣(yuan)材(cai)質熱(re)熔(rong)后擊穿(chuan)短路現(xian)象。

參照大眾VW80834標準，連接(jie)器接(jie)觸電阻不能超過表3的限(xian)值：

連接器線纜壓接完整(zheng)后，接觸電阻計算公式如下：

Rtotal=Rcrimp1+Rcontact+Rcrimp2

a）一(yi)般而(er)言，線束(shu)壓接(jie)(jie)外包(bao)給選配的連接(jie)(jie)器(qi)(qi)廠家代工，可以更好地保障連接(jie)(jie)器(qi)(qi)壓接(jie)(jie)可靠性。實(shi)際應用中，連接(jie)(jie)器(qi)(qi)熱(re)失效(xiao)大部分(fen)由于(yu)線束(shu)壓接(jie)(jie)不良(liang)，如(ru)壓接(jie)(jie)比率(lv)不足，導(dao)致飛(fei)邊壓接(jie)(jie)，或者(zhe)壓接(jie)(jie)比率(lv)過剩，導(dao)致壓接(jie)(jie)不*。

b）連(lian)接器(qi)的界面結(jie)構，如材(cai)質/鍍層(ceng)種類(lei)及(ji)它的純度、厚度、幾(ji)何形狀等決定了(le)連(lian)接器(qi)的性能，包括(kuo)接觸電阻、插(cha)拔力和插(cha)拔壽命(ming)。

高(gao)壓連(lian)(lian)接(jie)(jie)器(qi)端子接(jie)(jie)觸(chu)件(jian)結構主要(yao)有開片式、冠簧(huang)式、扭簧(huang)式、表帶式等（如圖7），不同(tong)的(de)(de)結構形(xing)式決定了電(dian)接(jie)(jie)觸(chu)方(fang)式（面接(jie)(jie)觸(chu)、線接(jie)(jie)觸(chu)和(he)多(duo)點接(jie)(jie)觸(chu)），選用何種形(xing)式需要(yao)根據(ju)連(lian)(lian)接(jie)(jie)器(qi)的(de)(de)應用場(chang)合決定。對(dui)于經常插(cha)拔式連(lian)(lian)接(jie)(jie)器(qi)，根據(ju)并聯(lian)分(fen)流(liu)(liu)原理，利用載(zai)流(liu)(liu)橋數(shu)量(liang)多(duo)少以達到降低接(jie)(jie)觸(chu)電(dian)阻的(de)(de)目的(de)(de)。

連(lian)(lian)(lian)接(jie)器(qi)鍍層一般(ban)選(xuan)擇接(jie)觸電阻(zu)較低的(de)銀（如表5），不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)廠家(jia)產品(pin)鍍層厚度各不(bu)(bu)(bu)相同(tong)(tong)（鍍層太(tai)薄(bo)磨損(sun)(sun)厲(li)害，太(tai)厚鍍層附(fu)著力不(bu)(bu)(bu)足(zu)），選(xuan)用時需(xu)(xu)根據考慮不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)適用場合(he)，如室(shi)內(nei)/室(shi)外、是(shi)(shi)否需(xu)(xu)要頻(pin)繁插拔等。比(bi)如充電連(lian)(lian)(lian)接(jie)器(qi)，實(shi)驗室(shi)插拔試驗可滿足(zu)國標(biao)規定(ding)的(de)10000次目標(biao)，但在戶外實(shi)際使(shi)用條件下，首先面臨(lin)的(de)環境條件比(bi)實(shi)驗室(shi)惡(e)劣（如潮濕、炎熱、粉塵(chen)等）；其次，人員操(cao)作是(shi)(shi)否規范具有隨(sui)機不(bu)(bu)(bu)確定(ding)性。若使(shi)用或(huo)維護不(bu)(bu)(bu)當，充電連(lian)(lian)(lian)接(jie)器(qi)局(ju)部鍍層將磨損(sun)(sun)嚴重(zhong)，出現“漏銅(tong)”現象，使(shi)用中將產生(sheng)銅(tong)銹，導致(zhi)有效的(de)載流面/點減少。

另外，連(lian)接(jie)(jie)(jie)器(qi)(qi)選型(xing)應用中，還應關注連(lian)接(jie)(jie)(jie)器(qi)(qi)端(duan)(duan)子的結(jie)(jie)構形式，如插件端(duan)(duan)子以(yi)90°直角連(lian)接(jie)(jie)(jie)，則(ze)應避免(mian)選用螺(luo)紋連(lian)接(jie)(jie)(jie)的結(jie)(jie)構形式。此種結(jie)(jie)構形式，螺(luo)紋齒紋配(pei)(pei)合精度(du)要求非常緊密，但在螺(luo)紋加工(gong)以(yi)及線(xian)束(shu)裝配(pei)(pei)過程中，無(wu)法避免(mian)不*連(lian)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)觸。尤其是(shi)大(da)電(dian)流(liu)端(duan)(duan)子連(lian)接(jie)(jie)(jie)，長(chang)期使用中，端(duan)(duan)子螺(luo)紋齒口會由于(yu)局部過熱，連(lian)接(jie)(jie)(jie)器(qi)(qi)面臨熱失效風險(xian)。

關于(yu)此(ci)點(dian)，也(ye)可參見(jian)大眾制訂的VW80304-2013標(biao)準(zhun)，規定電纜出線(xian)以180°、90°方(fang)式(shi)，直角90°方(fang)式(shi)下，不允許螺紋連接。

3. 連接器壽命(ming)、成本(ben)

對于連接器性能壽命(ming)要求，大(da)眾汽車(che)標準中規定(ding)：乘用車(che)開發(fa)項(xiang)目必須保(bao)證全功能能力生命(ming)周期(qi)：至少(shao)(shao)15年或300000Km（≥8000h動作+30000h充電(dian)），商(shang)用車(che)須保(bao)證至少(shao)(shao)15年或1000000Km。

連接器選(xuan)型(xing)過程，產(chan)(chan)(chan)品(pin)成(cheng)本不(bu)應(ying)是考慮因素，只有在滿(man)足性(xing)能要求(qiu)基礎上，降本增效才有可能，除非(fei)愿意(yi)以犧牲整車(che)高壓(ya)電氣連接可靠(kao)性(xing)為代價。當(dang)然，為保(bao)證產(chan)(chan)(chan)品(pin)性(xing)能，選(xuan)型(xing)中也應(ying)避免結構和規格(ge)的過度選(xuan)配，造成(cheng)產(chan)(chan)(chan)品(pin)成(cheng)本的提升。

總結：

高壓電(dian)氣連接系(xi)統涉及電(dian)氣架(jia)構(gou)及安(an)全，連接器產(chan)品關(guan)于(yu)整(zheng)個(ge)產(chan)業鏈(lian)的發(fa)展。

產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)性能決定(ding)于(yu)產(chan)(chan)(chan)品的(de)(de)結(jie)構(gou)和材(cai)料(liao)，在(zai)產(chan)(chan)(chan)品結(jie)構(gou)被優化到合適，產(chan)(chan)(chan)品性能的(de)(de)競爭(zheng)就是基(ji)礎材(cai)質(zhi)與物理研究(jiu)的(de)(de)競爭(zheng)。在(zai)產(chan)(chan)(chan)品選型應用中，如果不掌(zhang)握(wo)連接(jie)器界(jie)面(mian)材(cai)質(zhi)，不了(le)解連接(jie)器的(de)(de)失效機理，就無(wu)法科學評估連接(jie)器的(de)(de)可靠(kao)性。對于(yu)1000V高壓系統的(de)(de)熱點討論(lun)，對連接(jie)器提出了(le)更高的(de)(de)性能要求。