車用高壓連接器背后的功能升級(jí)
發(fā)布時(shí)間：02/08 —— 2023
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電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）連接器行業(yè)的快速發(fā)展有目共睹，連接器快速發(fā)展的背后有兩大推動(dòng)力，一是通信行業(yè)5G的發(fā)展帶動(dòng)了連接器高速連接的發(fā)展，二是新能源汽車推動(dòng)了連接器高壓連接的發(fā)展。不管是傳統(tǒng)燃油車還是新能源汽車，一直以來都是連接器最大的應(yīng)用市場，連接器在汽車的動(dòng)力系統(tǒng)、車身系統(tǒng)、車載設(shè)備系統(tǒng)等各類系統(tǒng)中都有廣泛的應(yīng)用。
新能源汽車需要一套完整的高壓連接系統(tǒng)，一套完整的高壓連接系統(tǒng)中需要應(yīng)用大量的高壓連接器，不同于傳統(tǒng)汽車低壓接線著重于電池、電驅(qū)、電控，在新能源汽車上高壓系統(tǒng)里高壓連接器從連接器的耐熱性、耐壓性到載流能力、EMC等等物理特性電器性能顯得更為重要，這是新能源汽車與應(yīng)用低壓連接器的傳統(tǒng)汽車有著明顯區(qū)別的地方。
伴隨新能源汽車的發(fā)展，高壓連接器已經(jīng)歷經(jīng)了幾次升級(jí)。從連接器角度來看，由工業(yè)連接器改款來的高壓連接器是第一代，第二代開始，高壓互鎖功能開始應(yīng)用。第三代高壓連接器是以塑料+屏蔽功能+高壓互鎖為特點(diǎn)。第四代高壓連接器則是在第三代基礎(chǔ)上增加了二級(jí)解鎖功能。不難看出，高壓連接器在與新能源汽車同步發(fā)展的過程中，高壓互鎖是每一次升級(jí)中都避不開的核心功能。所謂高壓互鎖，即用低壓信號(hào)管理高壓回路，是保證高壓連接系統(tǒng)安全可靠的保障。加入高壓互鎖后，整個(gè)連接系統(tǒng)可以避免實(shí)際操作過程中的帶電斷開、閉合所造成的拉弧等危險(xiǎn)情況。目前通用的高壓連接器系統(tǒng)在提供多個(gè)鎖扣選擇的同時(shí)基本都在鎖扣內(nèi)部集成了高壓互鎖功能。通過高壓互鎖的邏輯時(shí)序，帶有高壓互鎖的連接器系統(tǒng)可以在帶電時(shí)開斷。開斷時(shí)，功率端子會(huì)與互鎖端子會(huì)分先后進(jìn)行接通/斷開。在這類車用高壓連接器的設(shè)計(jì)上，端子大多會(huì)采用了90度或180度的插頭設(shè)計(jì)，在高壓互鎖功能之外提供EMI屏蔽。而且整個(gè)連接系統(tǒng)會(huì)采用很寬的溫度和線徑范圍來適配眾多的混合動(dòng)力及純電動(dòng)汽車應(yīng)用。在高壓互鎖下，系統(tǒng)對(duì)互鎖端子回路的響應(yīng)時(shí)間在10~100ms之間，當(dāng)連接系統(tǒng)分離時(shí)間小于系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)帶電插拔的安全風(fēng)險(xiǎn)。這是高壓互鎖把系統(tǒng)整體安全性能提升的同時(shí)沒能消除的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。二次解鎖解決高壓互鎖斷開時(shí)間風(fēng)險(xiǎn)
第四代高壓連接器中的二次解鎖正是為了解決高壓互鎖斷開時(shí)間的風(fēng)險(xiǎn)而設(shè)計(jì)。從市面上帶有二次解鎖功能的高壓連接器來看，二次解鎖功能可以有效地把這個(gè)斷開時(shí)間控制在1s以上，確保連接操作不會(huì)有帶電風(fēng)險(xiǎn)。目前市面上第四代高壓連接器實(shí)現(xiàn)二次解鎖的方法總結(jié)起來可以分為兩種，一種通過操作方向，一種通過機(jī)械插拔。第一種方法通過助力扳手與正常拔出的方向相反（不同方向即可）來實(shí)現(xiàn)，連接器拔出時(shí)助力扳手與端口分離的方向只要不在同一個(gè)方向上，這樣就會(huì)增加拔出的響應(yīng)時(shí)間。第二種是機(jī)械式的二次解鎖，連接器第一次被拔出時(shí)會(huì)被機(jī)械式結(jié)構(gòu)鎖死在只能拔出到高壓互鎖端子斷開的位置，也就是說在第一次插拔時(shí)功率端子仍然會(huì)處于有效接觸狀態(tài)。此時(shí)高壓回路因高壓互鎖端子分離而斷開，經(jīng)過第二次操作才能徹底把端子分離，從而實(shí)現(xiàn)二次解鎖要求。上圖中航光電的EVH3系列就是增加了二次解鎖的高壓連接器。
各類連接器廠商的高壓類連接器有一個(gè)共性，那就是在保證物理性能和電氣性能的同時(shí)都會(huì)做一些不同于別家的特點(diǎn)來增加用戶黏度。以上圖中的高壓連接器為例，其尺寸與市面上任何一家的尺寸都不一樣，幾乎找不到相同的替代品。所以說車用高壓連接器是一個(gè)比較開放的產(chǎn)品，各家參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)自己進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致了高壓連接器五花八門。如何選擇需要汽車廠商好好斟酌。另一個(gè)趨勢則是整個(gè)連接器行業(yè)都在往高度集成化、模塊化的方向發(fā)展，高壓連接器也不例外。往后，連接器在防護(hù)上的作用會(huì)越來越重要，包括但不局限于電氣絕緣、抗沖擊等等。尤其是EMC相關(guān)的解決，直接從連接器硬件層面解決已經(jīng)是很多廠商的方案了。說到底，高壓連接器制造中精密沖壓和注塑、自動(dòng)組裝技術(shù)的高低決定了產(chǎn)品的品質(zhì)，如何在提升連接器品質(zhì)的同時(shí)適應(yīng)其高電壓、大電流并保證汽車電子系統(tǒng)的安全，是每一家連接器廠商都需要不斷攻克的難關(guān)。
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