車載高壓連接器的相關特性

3）爬電距離和電氣間隙 

根據實際情況應用不同在IEC60664-1的安規里有做了定義要求。

l 電氣間隙是指帶電導體在空間的最短距離，在高壓設備中為了盡量減少故障風險, 需要并給出足夠的安全范圍, 攜帶高電壓的導體必須保持一定的最小距離分離，這些距離稱為間隙和漏電。

如果要確定電氣間隙（Clearance），需要結合IEC60664-1下面兩張表，及根據以下四個步驟：

確定工作電壓峰值和有效值；

確定設備的供電電壓和供電設施類別 ；

根據過電壓類別來確定進入設備的瞬態過電壓大??；

確定設備的污染等級（一般設備為污染等級2）；

確定電氣間隙跨接的絕緣類型（功能絕緣、基本絕緣、附加絕緣、加強絕緣）

l 爬電距離是指帶電導體沿絕緣表面的最短距離，指當工作電壓過大時，瞬時過電壓會導致電流沿絕緣間的間隙向外釋放電弧，損害器件甚至操作人員，這個絕緣間隙就是爬電距離。電弧持續的工作電壓決定了爬電距離。在高壓連接器結構設計時應盡可能增大爬電距離，考慮到連接器介質耐壓4000V以上。經過仔細計算與校核，將連接器的爬電距離設計成24mm以上。即可完全滿足高壓連接器600V的使用要求。

如果計算爬電距離（creepage），需要考慮以下四點： 

①確定工作電壓的有效值或直流值；（如工作電壓數值在表兩個電壓范圍之間時，需要使用內差法計算其爬電距離。）

②確定材料組別（根據相比漏電起痕指數，其劃分為：Ⅰ組材料，Ⅱ組材料，Ⅲa組材料, Ⅲb組材料。注：如不知道材料組別，假定材料為Ⅲb組）；

③確定污染等級；（污染等級有四級，一般設備為污染等級2）

④確定絕緣類型（功能絕緣、基本絕緣、附加絕緣、加強絕緣）。

其中主要根據CTI材料類別和污染等級結合電壓值，可以依據IEC60664-1查到對應的Creepage尺寸。實際在設計的時候，可以根據標準值結合實際經驗靈活設定

尺寸，不要全部依據標準。

4）絕緣電阻是指在連接器的絕緣部分施加電壓，從而使絕緣部分的表面或內部產生漏電流而呈現出的電阻值，即絕緣電阻（MΩ）=加在絕緣體上的電壓（V）/泄漏電流（μA）。通過絕緣電阻檢驗確定連接器的絕緣性能能否符合電路設計的要求或經受高溫、潮濕等環境應力時，其絕緣電阻是否符合有關技術條件的規定。絕緣電阻是設計高阻抗電路的限制因素，絕緣電阻低，意味著漏電流大，這將破壞電路的正常工作。例如形成反饋回路，過大的漏電流所產生的熱和直流電解，將使絕緣破壞或使連接器的電性能變差。

密封結構設計不合理：

a、密封膠圈壓縮量不足，線束平順安裝密封無問題，折彎后密封失效；

b、耐老化性能及機械性能差，長期使用老化開裂，導致密封失效，密封結構設計時優先選用徑向密封結構。

c、凝露：

空氣主要由干空氣、水汽、塵埃組成。通常濕度是指空氣中水蒸氣的含量，飽和濕度是單位體積的空氣在一定溫度條件下所能包含的水汽量的最大限度，與空氣溫度有關，溫度越高，所含水分越多。30%～60%的相對濕度是對于一般電氣設備比較適宜的。如果保持空氣絕對濕度不變，降低空氣溫度，溫度降低到一定值時空氣中濕度會達到飽和，繼續降溫，空氣中水分就會析出，這種有液態水析出的現象稱為“凝露”。露點溫度是含濕量和大氣壓力保持不變的前提下能使空氣相對濕度達到100%的溫度。

試驗室條件下的凝露現象主要包括兩種情況。一種是出現在升溫階段，升溫過程中殼體表面溫度低于環境溫度，殼體外表面的空氣遇到低于露點溫度的產品表面時，水氣會凝結在殼體外壁，形成凝露。

另一種是出現在降溫階段，外部環境先降溫，所以殼體內壁比內部空氣溫度低，如果殼體內壁溫度達到內部空氣的露點溫度，殼體內壁就會形成凝露。要解決的凝露問題主要是第二種，避免內壁產生凝露影響內部電氣元件性能。凝露是溫度與濕度共同作用的結果，環境濕度高，氣候溫差大，容易產生凝露 。我國地域遼闊，氣候差異巨大，在沿海環境濕度大，西北地區溫差變化大，此類區域一般更易產生凝露。

在金屬表面涂覆硅膠干燥劑涂層后，當金屬表面溫度低于露點溫度有水分析出時，首先被吸附到金屬表面涂層中，吸附飽和后才會出現凝露。所以在金屬表面涂覆硅膠涂層，在一定時間內可有效延緩凝露的產生，但并不能達到除濕的目的，且增加了加工和維護成本，還有就是加裝透氣閥。

d、虹吸：

下圖為變速箱油冷卻閥N509插頭滲防凍液，防凍液沿N509插頭1號線進入變速器電腦J217插頭7號導致故障（液體虹吸現象） 

5）高壓連接器的溫升

隨著技術的發展，大功率趨勢會成為越來越受歡迎的，對于高壓連接器而言，如何不通過加大電纜的規格下，耐受更大的負載是需要研究的課題。應用在新能源領域的高壓電氣連接系統，由線纜、連接器、銅/鋁排組成，其中連接部分的連接器，是產品載流能力的瓶頸點，其本身的載流能力決定整個系統的載流能力。目前行業應用的高壓大電流連接器，涵蓋40A~500A的載流要求。如何在設計之初就能準確評估產品的載流能力（即評估其溫升能力），是連接器行業亟需解決的技術難題。在大電流情況下，整個連接器會因通電而產生的熱量引起整個連接器系統溫度上升，溫度的上升顯著影響連接器的工作性能。對于大電流連接器，其溫度上升效應是必須要考慮的關鍵性能。當下經常能看見電動汽車的各種自燃，這個里面有很多是熱失控造成的，異常的溫升會導致連接器因為溫升過高，發生燒蝕，所以對于整車而言，控制關鍵零部件的溫升，以及溫升模擬仿真再現，就變得非常重要，作為高壓連接的關鍵部件，高壓連接器的溫升、熱分析也變得尤為重要。

載流能力-溫升：

溫升性能決定了連接器本身的載流能力。在這些性能中,載流能力是一個關鍵性能，它決定連接器產品的能承載的電流等級。在電動汽車或其他應用高壓大電流的系統中，200A的載流能力是其基本的功率要求。

溫升要求：

溫升的高低是衡量連接器性能的重要參數，是連接器設計最重要的設計關鍵項之一。

連接器工作時，通過的電流在接觸點處產生熱量，導致溫度上升，此即為電子連接器的溫升。通常對于連接器的溫升要求是小于50K。連接器在工作中，上升的溫度超過周圍空氣的溫度(環境溫度)稱為溫升,溫升的單位為開氏(K)。大電流的連接器必須考慮溫度上升效應，USCAR-2-2013 5.3.3中規定要求額定載流下，溫升需要在550C以下。此測試用于確定連接器系統在室溫下的最大載流能力，是高電流連接器的核心性能。

①溫升的理論基礎

溫升是材料的主體電阻作用的結果。主體電阻由端子的形狀及其材料阻抗決定。端子的溫升取決于熱產生過程中的熱傳遞所造成的熱能浪費。因此溫升又可以說是依賴于端子材料的熱傳遞能力，電流的大小和連接器的熱量對流。

通電流的產生熱能方程：

②溫升=最終溫度-初始溫度               

在外加條件固定情況下，導電系數與傳熱系數是唯一能作用于溫升的材料屬性。不過這個公式對于溫升只是個保守的估計，因為它假設沒有通過對流或輻射而產生的熱量損失。

從第三個公式中很明顯地看出，溫升與產品的材料導電系數和傳熱系數成反比。為了降低溫升，不僅要提升導電系數，還要提升材料的傳熱系數以便可以產生少的熱量而傳出多的熱量，最終降低溫度的上升量。

                                               降額曲線圖

對于高壓連接器的溫升，首先得知道怎么去判斷它和依據什么標準，一般都是參照IEC60512的要求。

連接器的溫升因素，在不進行大變更的基礎上如何降低溫升?

如果想要降低溫升，得先知道溫度是從哪里來的；因為導體在傳輸的時候 ，當導體內部的自由電子在做定向運動時會于原子和正離子發生碰撞，阻礙電子定向運動，這種作用就是導體電阻，而電阻會產生熱，最終會以熱能形式產生能量損失，那么高壓連接器在連接傳輸的過程中有哪些地方會產生熱呢？一般來說，連接器都有公母端配對使用（不討論IPT連接的形式）主要有三個連接區域構成，分別是線端的壓接端（端子壓接區域）、中間的端子接觸區域（端子連接區域）以及箱體的連接區域（端子接觸區域（連接器本身））， 這三個連接區域也代表了三種連接方式：壓接、彈性金屬接觸、螺接；這三個區域構成了一個局部的傳輸路線，而溫度的產生也存在這三個重要的區域。

①端子連接區域:對于和設備端相連接的板端連接器通常會通過銅排的形式與設備端的銅排通過螺栓或者鎖螺栓的形式相連，當然也有直接通過螺栓螺母直接相連， 無論哪種，需要保證較低的溫升就得考慮有效的連接，尤其是在復雜的車輛工況下，要降低螺母松動等不良問題，因為這些問題會導致接觸電阻的上升，從而加大這個區域的發熱，嚴重的瞬間電流就會燒毀此區域；可以通過嚴格按照鎖緊扭力、放松螺母、打膠等形式來提供此連接的穩定性。

②端子接觸區域：此處發熱實際上是接觸對的載流能力的評估，電連接的有效的接觸點越多，接觸面積越大，接觸電阻就越低，而接觸電阻是考慮接觸的可靠性的重要電性能指標，對于接觸在設計時需要從材料級、電性能級、機械插拔、微幅振動影響等綜合因素考慮，可以借助一些輔助工具在這構建微觀的數學模型來分析電流對于接觸對的變化，以及溫度的散步變化。接觸對的研究需要很深的電接觸理論知識，同時需要大量的試驗及分析，目前國內在這塊能夠拿出相對比較可靠的接觸產品的廠家很少，這也是基礎非常薄弱的地方。

③端子壓接區域：由壓接不良導致的溫度較高的問題也非常常見，對于連接器廠家在設計連接器的端子時，需要系統性的去考慮不同規格的壓線杯的壓接方式及壓接尺寸，最終線束廠家應該嚴格根據連接器的壓線杯的設計壓接方式及尺寸規格進行壓接。隨著電流的變大，電纜的截面積加大，傳統的壓接其穩定性和可靠性都很難保證，電動汽車和其它行業應用不同，大截面積的電纜插頭往往也是伴隨著大功率的脈沖，而這相當于給壓接部位做加熱和冷熱循環，而在冷卻的過程中材料是會變得松弛的，而且很難恢復到開始的壓接尺寸，雖然這個尺寸的變化是非常細小的，但是在伴隨數千小時的應用后，其接觸電阻會持續累積加大，其溫升也會升高，影響其連接的可靠性；所以要盡可能的監督壓接的可靠性，保證其一致性和穩定性。

根據歐姆定律，電阻越大，溫度也越高，所以降低溫升意味著就是降低電阻，比如壓接區域，就需要考慮怎么降低它的電阻，比如壓接的更充分、由壓接改為超聲焊接？亦或通過結構設計或者壓接型式的改變增加接觸的面積，有效接觸面積的增加，傳輸就會更高效，電阻也就會降下來，隨之溫度也會降下來。這三個區域中要屬中間彈性金屬件連接的區域溫升會最高，因為其靠正向力的連接使得兩種金屬材料連接在一起，相比壓接和螺接，這種方式不確定因素會非常多，也是改善的重點區域，目前行業里做的比較好的也比較多。另外對于螺接，更應該注意的是其防松要求，根據經驗往往這個地方溫度過高是因為其螺栓松脫導致有效接觸面積下降溫度升高，下圖把三個區域給標識出來了，右上角是一張連接的溫升做了一個拆解圖，如果想要研究更為基礎的溫升要求，以及建立完整的熱仿真的模型可以沿此思路去看看。其實熱量只能通過三種方式傳遞：傳導、對流和輻射，上面所說的從三個區域的連接上進行改善可以理解為在傳導上做文章，在選擇連接器的時候一定要注意電纜規格和連接器自身是否承載匹配的問題。溫度一定都是從高流向低的，所以連接器內部的溫度一定會往低的地方流動，如果外部環境的溫度已經和內部溫度接近就會形成熱平衡，這時在選擇連接器時也要注意，另外都知道不同的材質其熱傳導的速度是不一樣的，所以在同等的設計和同等數據下，金屬的外殼一定是要比塑料的熱傳導效果更好，其耐受環境溫度也更好，所以適當的改變一些材質也許效果也會更好，只是要兼顧重量，盡量做到效益平衡。

在實際的運用過程中，熱量密度來自于公母連接器及通電線纜的部分。其中熱量密度最高的部位有兩個：其一，接觸對的接觸點；其二，端子與線纜的壓接點。

關于高壓大電流連接器的載流仿真分析

針對載流能力設置為200A的載高壓連接器進行詳細的電流溫升仿真，計算此連接器在各種電流載荷下的溫升數據，與實驗溫升結果一一對應，可知此評估方式可靠、準確。對實際設計復雜的高電流連接器而言，采用簡單的公式根本無法得出精確值。原因如下：其一，因為空氣的對流散熱對于實際的溫升度數有至關重要的作用,且傳熱的面積因形狀復雜不能精確確定；其二，發熱的關鍵點，接觸對的接觸點電阻及壓接點電阻都需要足夠的計算能力與實際經驗才能得到合理精確值。

在大部分企業，此溫升性能的預測和改善都是基于實踐試驗結果。無法在產品設計之時確認溫升性能，成了制約大電流連接器開發的一個瓶頸。采用CAE仿真工具，可以假定大電流連接器是由不同材料組成的一個整體，在傳熱過程中，端子部份自身通過電流生熱，在對應的接觸點部分施加接觸點電阻，在壓接部分施加對應的壓接點電阻，并通過熱傳導方式將熱傳給其他部分（如線纜與圓形PIN針等），同時，裸露在外的所有部份都與空氣進行對流傳熱的方式來達到散熱的目的。如此，可以得出較精確的溫升分析結果。

采用電動乘用車中應用的載流能力最高等級-200A高壓大電流連接器，進行載流能力仿真。

①200A 高壓大電流連接器溫升模型及材料

此200A高壓大電流連接器的產品接觸對內簧片，材料為高性能鈹銅1/2HT,其他載流導電部位皆為T2。通過CAE軟件自帶的模型處理功能，將各接觸區域粘接為一個整體。

各零件所采取的材料及其相關性質系數見表1。

②200A高壓大電流連接器的溫升分析過程

此分析為電熱耦合分析,故采用電熱耦合單元。溫升分析的CAE步驟如下：

a.建立高壓大電流連接器公母端子對接模型；

b.建立溫升測試中連接器兩端對接的線纜模型；

c.在連接器兩端的線纜施加載荷電流載荷和電壓載荷）如200A、250A）；

d.在接觸對的簧片、端子壓接部分的線纜體施加對應的熱生成率載荷；

e.施加環境溫度25度，并對祼露在外的面施加自然對流系數；

f.計算載荷；

g.提取溫度、電阻及電流密度結果。

根據實驗驗證，上升的溫度一般會在0.5~1.5小時后穩定。由于熱載荷是穩定的，故在此選用的是穩態分析（也曾用一種設定時間為5500秒即1.5小時的瞬態電熱耦合分析，結果基本沒有差別）。

是那200A高壓大電流連接器的溫升分析結果

對于設計額度為200A的接觸對的溫升，為了更好的考察過流能力，按照200A、250A、300A、350A進行仿真分析。

a.200A電流溫升分析結果

載流為200A時，接觸對的溫升為65.684-30=35.684°，溫升最高點發生在簧片內部其次為圓形Pin針與簧片接觸區域，再次為壓接及簧片外部holder處

b.250A電流溫升分析結果

載流為250A時，接觸對的溫升為85.742-30=55.742°，溫升最高點發生在簧片內，其次為Pin針與簧片接觸區域，再次為壓接及簧片外部holder處

c.300A/350AA電流溫升分析結果

載流為300A時，接觸對的溫升為：110.269-30=80.269°，載流為350A時，接觸對的溫升為：139.255-30=109.255 °。

③溫升試驗數據和仿真誤差分析

實際的溫升測試中數據見圖9，測試數據與溫升仿真分析數據對比見表2。

在對200A高壓大電流連接器的溫升分析過程中發現，得到的溫升結果準確與是否與各連接點的接觸電阻相關性很大。因此需要提前測試壓接點的接觸點電阻、各螺栓連接點的接觸電阻，如此才能準確分析出溫升的結果。

此外，亦需要根據簧片扭轉后的形狀得出插拔力，再根據插拔力得出各個柵條簧片的正向力，再根據接觸電阻計算方法得出接觸對連接點的接觸點電阻，最后匯總所有測試出的接觸點電阻和計算出的接觸點電阻，一對一模擬溫升測試時的各種線纜連接和電流載荷施加，即可得出比較符合實際情況的溫升仿真結果。

據此仿真技術，可以在產品開發設計時，提前確定產品的溫升性能和載流能力，對高電流連接器的開發具有莫大的意義。

溫升是確定大電流連接器載流能力的核心性能，根據理論計算加仿真得出的核心端子接觸點電阻，并實驗測試出來的壓接點及連接點的接觸點電阻，施加對應的電流負載和散熱系數，為大電流連接器關鍵性能確定提供了可靠的溫升仿真方法，此方法意義重大。

在大電流連接器的核心性能如溫升、壽命等有限元分析方法研究基本完成的情況下，未來可對大電流連接器進行參數化優化設計，開發出性能更優異的核心端子結構，大大提升大電流連接器的載流能力和可靠性。

高壓連接器的機械性能包括插拔力、保持力、端子抗彎力、插拔循環、對配力、防錯coding、塑殼強度、插拔壽命和抗跌落等內容。

1）插拔力可細分為接觸件的插入力和分離力，接觸件是否鎖緊的判斷，應來自于可見和可聽到的鎖緊聲音和連接器的插入力和分離力。

2）端子與連接器的保持力，是影響高壓連接器乃至高壓線束總成可靠性的一個重要指標，任何保持力的失效，都會造成連接器功能喪失。為了增加端子在護套中的保持力，一般會在高壓連接器中增加二次鎖止結構，也就是TPA(Terminal Position Assurance)。是否帶有TPA結構，對于端子在連接器中的保持力有著明顯差異。模擬高壓連接器在生產、運輸或安裝過程中意外跌落，檢測其結構強度是否還能滿足正產工作。

3）插拔壽命，即指在無電負荷時按正常方式操作的機械操作耐久性。主要考驗連接器的端子設計，鍍層材料等尤為關鍵。部分鎖扣的設計同樣需要保證足夠的強度以適應不同的插拔次數要求。

①高壓連接器的端子插拔次數和鍍層結構關系

鍍層的好壞對插拔次數的影響，首先對于插拔次數的問題，一般分兩種，充電槍和插座的要求一般是一萬次，車內的高壓連接器一般是50或者100次，標準上一般會要求至少滿足50個插拔循環的可靠工作，當然根據產品的本身的特性和維護頻率要求也是可以和OEM雙方商榷要求的。 

鍍層的好壞對一萬次的插拔的影響。其實一萬次的插拔曲線基本上都是差不多的，都是一開始磨損的比較厲害（比如前500次）然后曲線逐步趨于平穩的過程，這需要了解一些基礎知識，比如接觸電阻的組成，這個插拔的過程的評判是通過接觸電阻的變化來體現的，因為電阻會產生熱，最終會以熱能形式產生少量的能量損失，所以隨著功率的越來越大，怎么降低電阻，降低接觸回路的整體接觸電阻是一個重要的研究課題。

還是著重去說鍍層，通常接觸的材料分為基體材料和電鍍材料，因為需要考慮其優良的導電性能，以及性價比。目前市場上以銅基材居多，但是接觸件需要一定的彈性性能，所以一般復合金屬材料居多，以錫青銅、鈹青銅等居多，公端子的基體材料一般是紫銅，彈性件的基體材料一般是也是鈹銅合金。通常大電流的接觸都是鍍銀鍍金，其實鍍層不止一層，會在基體上先鍍一層鎳作為底層，固化薄膜層，增加附著里及耐磨性，鎳底的厚度一般下限為3um若采用滾鍍或掛鍍，厚度會更高。在電鍍鎳阻擋層前增加鍍銅打底工藝, 這樣對減少鍍層孔隙、增強鍍層防變色效果特別明顯，所以鎳底層之前再鍍一層銅，效果會很好，然后再鍍貴金屬表層，如果有條件，一般鍍層可以采用3~5層疊加形式電鍍，每一層可以根據材料的不同特性來補償不同的特性，從而接近實現理想化的電傳導。連接器里最常規的做法就是銅或者銅合金的基體表層鍍銀，為什么會選擇鍍銀呢，主要原因是，銀具有任何金屬中最高的電導率和導熱率，這有助于有效地傳輸電能和熱量，另外，銀是相對較軟的金屬，其允許銀沉積物在配對連接器周圍壓縮并形成，從而填充小空隙和微粗糙度，這樣可以增加有效接觸面積，從而降低整體連接器電阻，其實就是形成氧化層。一般在銅基體上還要鍍裸銅、鍍鎳、最后再鍍銀，不同的鍍層是有不同的意義的，比如在鍍銀之前要鍍鎳的目的是可以改善整體沉積的性能，在銀下面鍍一層鎳，一方面可以防止銅基體遷移，因為越是高溫下銅固體的材料會慢慢遷移到銀上，形成新的合金，會影響電性能傳輸，另外，銀是不耐磨的，鍍一層鎳是可增加耐磨性，而且也能對底銅形成一層保護膜，防止銅氧化了。一般在裸銅基體的表面還會在增加一層鍍銅，這樣保證基體表面的附著性，從而鍍鎳的時候效果會比較好。 

銀跟金的性質明顯不同。由于銀的化學性質比較活潑, 在大氣環境中對含硫氣體極為敏感, 很容易與硫反應生成黑色硫化銀。在光的催化作用下, 銀的變色反應速度會加快。其變色過程為生成黃點后形成黃斑，黃斑變黑，整個鍍層表面呈棕褐色，做連接器的廠家都會出現過端子氧化變色問題，一部分原因來源于電鍍工藝，另外一部分原因來源于環境和儲存。比如在電鍍的時候如果采用光亮劑來增加表面光潔度，那么因為光亮劑多含留就會加快氧化的速度，同時它還會增加表面的電阻率，不利于傳導；以及設計結構比較復雜，電鍍很難均勻化，也會導致氧化速度加快。在設計充電槍的時候發現了一個非常有趣的現象，充電槍的端子非常的容易發黑變色，究其原因是設計密封的防護蓋采用的是橡膠件，而端子的局部空間被封死在了這個區域，而橡膠大多有硫化過程，所以隨著室外溫度增高，就會快速的出現發黑現象，所以儲存保證時最好可以真空包裝或者采用蠟紙包裝放干燥器儲存。

銅合金用于傳導都已經有一百多年的歷史了，而銅鍍銀的做法也有接近100年的歷史了，但是隨著電動汽車越來越普及，充電接口高達一萬次的插拔要求，對端子的鍍層可靠性又提出了更高的要求，各連接器廠家也在研究不同鍍層配方對連接的可靠性影響，但是基本上基礎原則還是以銅鎳銀為主，在這個過程中，也有廠家在這之間增加一些新的鍍層，包括在鍍層的厚度上嘗試調整，形成自己的配方。這個插拔過程中對鍍層影響的因素有非常多，比如不同的溫度下，比如正向力屈服失效了等...  很多的影響因素都是相輔相成的，而且在不同的插拔次數階段這些問題出現的頻次等都是不同的，覺得從一開始就需要通過連接推導把所有失效模式都展開，然后挨個逐步分析，這個過程中是不同找平衡的一個過程，不斷的仿真、試驗、在調整設計、再進行優化的一個過程。至于插拔多少次會對什么鍍層有什么影響，影響有多大，這個可以通過試驗數據獲得。

②一萬次插拔如何實現

公認的充電接口插拔壽命是不低于一萬次，UL2251上有這個要求，這UL把個測試項定義為耐久負荷試驗，里面記錄了測試的環境要求，操作速度、頻率等，要求還是比較苛刻的。測試工裝可以做一個簡易的工裝然后手動人工插拔，也可以定做一個自動插拔工具，可以隨時檢測接觸電阻的變化，只要最后的要求滿要求即可。

③高壓連接器一般來說最低也要滿足100次以上的插拔，對于power pin來說這個很容易，但是對于尺寸較小，厚度較薄的互鎖端子來說，就需要特別注意這100次在加速老化后的接觸表現，這個地方完全可以通過測試來體現出來，而且除了考慮互鎖端子本身結構的穩定性，還必須考慮其腔體的尺寸在相關環境性能加速測試后的變化情況和溫度性。

（3）環境性能

高壓連接器的環境性能包括機械沖擊與振動、溫度存儲、高溫老化、溫度沖擊、濕熱循環、防水防塵密封、鹽霧腐蝕、化學溶劑、耐油耐液、防觸電保護、阻燃性能測試。

在車輛振動下，連接器需要考量的因素非常多。連接器雖然在整車的部件來看，算不了什么大部件，也算不了什么核心部件，但是一臺車可能要400多個連接器，有超過3000個的單獨終端，而且根據過往經驗來看，因為連接器退化及故障導致了30%~60%的電氣問題，因此召回的案例也比比皆是，所以對于連接器，尤其在混動和純電車輛下的高壓連接器的可靠性就及其重要，相比靜態而言，車輛是移動的，所以就要著重考察在車輛全壽命及振動下的接觸的可靠性等性能，基于此，連接器在車輛振動下的幾個比較重要也是（無論是生產廠家還是使用廠家）應該重點關注的，高壓互鎖瞬斷的問題、接觸區域ECR變化以及微動磨損的影響程度、連接器怎么降低以及吸收來車輛的振動。

連接器怎么降低以及吸收來車輛的振動

高壓連接器在振動下，受影響的層面很多，聊聊對連接器尾部出現線區域的影響。

電纜截面積越大，通過電纜長期施加給連接器的應力就會越大，這個應力會對尾部的防護可靠性以及尾部的壓接區域的接觸電阻造成比較直觀的影響，一般來說為了降低和消除這個應力的影響，會通過兩個層面來改善，再增加了一個思考層面，就是三個層面：

①連接器尾部出線固定

這個出線固定方式很多，一般在商用車上會比較直觀，可以通過夾板等方式，基本上是在尾部出線110~150之間進行固定，這個固定位置是比較有意思的，標準上并未看見要明確的在布線上的要求距離，只在振動的相關標準上有所要求，但是根據經驗，根據不同的線徑規格，以及不同的安裝部位，其傳導應力會要所差異，其固定的位置也會有略微差異；如果要深入研究，可以去仿真分析和試驗來獲取一些經驗值。

②連接器固線器設計與運用

這是從連接器層面去考量怎么最大程度提高連接器抗振性，有些做法是增加連接器尾部尾夾延伸距離，還有是在尾部增加單獨的固線器，有對卡式的，也有螺釘固定式的，其實這種方式在工業以及軌交行業里設計很常見，就是變相的增加了一個固定點，不斷的降低振動的傳遞力，比如如下一個固線器設計結構。

③帶吸收振動的阻尼防護結構設計

在未來連接器應該承擔更多的振動帶來的力，連接器在尾部的結構，可以考慮最大程度的設計一種同時可以防護，同時又可以吸收振動的彈性結構，根據在各個現場看到的問題，這個地方是一個非常值得深入去改善的地方，也非常希望看見國內同行能有好的設計出現。

高壓連接器振動測試的影響點以及失效點

在振動測試時知道振動會給高壓連接器帶來哪些原來沒有的挑戰。根據某體系的標準，做過一些梳理，最后一項尺寸互換只是針對這體系的供應商，并非強制要求。提高連接器和線束振動等級的措施有哪些，有些是設計的基礎性問題，有些是根據實際安裝做調整的現場問題。對于高壓連接器而言，如果從FEMA的角度梳理，比較繁瑣。整理了幾個重要的點：

①插座銅排在振動下的溫升影響

長期的振動，尤其是微動磨損對螺栓的連接可靠性影響，從而影響銅排連接的溫升，嚴重的時候會引起燒蝕，需要針對性去注意這個地方在振動要求下其螺栓連接的穩固性，可靠性。常規的問題是這個地方很多螺栓沒有安裝要求的扭力進行扭緊，車輛是一個和人生命息息相關的的產品，所以在設計時需要更多考慮其產品的魯棒性，連接器也不例外，至少需要設計一種機制在極端情況下依然可以使用；

②振動對高壓連接器接觸對的影響

這個地方需要特別注意振動對其微觀層面的影響，比如微動磨損下對鍍層的影響，從而影響其接觸電阻，影響溫升，而溫升過高，一旦腔內溫度超過腔外溫度，那材料會長期處于高溫下，會導致在極短時間內老化變形，嚴重的會引起燒毀；當然磨損帶來的正向力下降的問題也是不容忽視的，因為這都會在一定程度上引起溫升的問題。在選型的時候多注意連接器廠商這方面的可靠性設計是如何保證的。

③振動對高壓連接器防護的影響

因為有了振動要求，所以對于連接器防護挑戰也是很大，而且尤其是高壓情況下，防護的穩定性極為重要，特別是高壓連接器大電流的場景下，其電纜一般比較粗，要注意振動。

④振動對高壓連接器屏蔽的影響

主要是電纜屏蔽層和屏蔽件連接受其振動的影響，需要特別注意的是其屏蔽壓接電阻的變化，以及屏蔽電流的溫升在振動下的變化，以及屏蔽環和屏蔽housing或者屏蔽罩之間連接的可靠性在振動下的可靠性。

⑤振動對高壓連接器板端的安裝影響

在螺栓固定的安裝孔位置，容易形成應力集中，隨著應用時間的增長，要防止這個地方在振動下出現老化后的開裂等問題，當然現在很多安裝孔都增加了金屬嵌套，可以降低這個問題的發生。

⑥高壓互鎖在振動下瞬斷問題

高壓回路連接位置松脫斷開是造成車輛動力丟失的原因之一。高壓互鎖設計作為電動汽車高壓系統的一個監測手段應用在汽車電路設計中。高壓互鎖設計可以監測到回路的連續性，并在高壓斷電之前給VCU發送報警信號，使VCU對整車系統采取應對措施。高壓互鎖一方面在高壓系統回路斷開或者完整性受到破壞的時候，啟動安全斷開高壓電的保護措施；另一方面用來確認整個高壓系統的完整性。

2）高壓連接器的防護

電動汽車高壓連接器隨著市場的發展，主機廠對產品防護的性能要求也在不斷地提高。行業發展初期，IPI67的防護要求已經可以滿足絕大部分客戶，但是隨著行業的發展，IP67越發很難滿足使用要求了，但是后期隨著市場上出現的連接器產品防護失效，導致產品出現漏水，絕緣故障、甚至燒蝕的案例也越來越來越多。防護要求逐步的提高成為電動車發展趨勢，目前IP67的要求不能滿足正常的使用要求，當然這也不是絕對的，還要看連接器在車上布置的位置，在艙內環境較好的地方，還是能夠滿足。根據高壓回路在整車布置來講，都會懸掛在汽車底盤下面，高壓不得進艙內這是一個原則，所以說大多數高壓連接器都是會懸掛在底盤靠近地面，或者靠近輪轂的位置。當一些天氣惡劣的時候，比如說嚴酷的天氣很大的暴雨或者說一些嚴寒的天氣，輪胎帶起來的水其實會沖擊這些連接器；當汽車高速行使的時候，突然涉水時，瞬時涌向連接器的水壓會很大，IP67目前是很難抗的住的，所以說IP67有的時候是很難滿足實際的使用要求，一般需要高壓連接器也要滿足IP6K9K。如果熟悉測試的話，國內標準沒有IP6K9K一說，會發現IP67的高壓水槍的沖擊壓力，其實沒有6k9k大。針對這一點的話，現在國內標準QC/T1067和國外標準USCAR將連接器密封分為兩個等級S1和S2。S2等級的話，明確規定適用的場合是底盤的位置較低，推薦的就是6K和9K，所以未來連接防護的話一定是6K和9K。如果連接器并不是布置在上述位置，IP67的設計其實還是可以滿足整車使用要求。

高壓連接器的防護是目前市場上連接器出現問題最多的性能點，就防護而言給到的優先等級是：IP2X/IP67/IP68/IP6K9K,目前國內高壓連接器已經普遍要求達到了IP68的技術要求，但是國內高壓連接器市場連接器基本上是前幾年開發出來的第一代產品，當初從設計角度只考慮到了IP67，所以很難有效保證IP68也能合格，加上塑料耐環境性能相對較差，在使用一段時間后，較高的吸水率會導致本體發生形變甚至開裂，所以經常發現主機廠在選擇連接器時，試驗報告是合格的，但是在使用一段時間后就會出現防護問題，原因也就在于此。同時對于橡膠材料的選擇和壓縮量的設計需要大量的實際試驗數據做支撐，尤其重要的是其老化后及高溫下的回彈率等考量，很多時候對于材料的選擇是需要去平衡產品特性的，這個需要設計人員多去考慮實際的應用情況。另外對于板端的密封也需要考慮內外溝槽的設計結構，看到很多廠家的板端密封設計實際現場安裝被壓縮嚴重，甚至一些都已經壓出連接器的包絡尺寸，這種方式是非常大的隱患，時間一長，被壓縮切割點就極其容易出問題。

對于防護系統

防護等級

適用于額定電壓不超過72.5kV,借助外殼防護的電氣設備的防護等級。

防水等級

要依據設計的連接器應用環境來確定設計等級，但是目前建議按照S3進行設計，以滿足未來越來越高的防護要求，在國內還需要同時滿足IP68的要求，IP68的水深等具體要求需要和客戶進行溝通滿足。

防護和接觸系統一樣，也是有這三個區域構成，連接器的防護主要分在三個位置：

密封在長期工作下的失效往往包括材料自身的原因和外部配合尺寸變化的雙重原因，比如密封材料本身就無法滿足長期的工況環境，比如老化一段時間后，其材料變化后尺寸發生了變形，密封當然也就失效了，也許短期內看不出來，這也是在選型時要特別注意的，這個也包括設計時的壓縮量、配合公差等設計值是不是合理，不合理也會造成此類問題；其實高壓連接器的密封圈的設計原理都是基于傳統汽車插件的密封設計，比如矩形的也都是按照環島設計，類型也基本上都是波峰式的居多，相對比較成熟。

而考驗廠家的能力是其配合的尺寸經驗。 至于外部配合尺寸，比如溫升持續升高，而塑膠材料熱對流相對較慢，一旦連接器內外熱平衡發生問題，長期工作下，可能塑殼材料就會出現細微變形，這種變形也許會影響密封的配合壓縮量，導致密封能力下降，嚴重的密封失效；再比如塑殼表面容易應力集中的過渡角和面長期工作下出現變形甚至開裂等，看到現場因為這兩類問題導致的問題比較多。對于密封的三個區域，看見插座板端是整體密封，插合端也是整體密封，出線端是單孔密封，這種方式比較常見也比較多，但是對于中間密封采用單一密封的很少，從結構和成本考慮都不劃算，但是對于密封的趨勢是插合端面有逐步過渡采用單一孔密封、插座端在保證整體密封的同時增加插合面的單邊密封等趨勢。

高壓連接器密封硅膠件

新能源汽車等行業由于連接處發熱量大，使用環境苛刻，密閉性要求高等特點，對現有連接器提出了更高的要求，對連接處起密封作用的硅膠也就提出了更高要求。有的自滲油+低壓變+持久耐高溫；有的低壓變+持久耐高溫+耐油；有的自滲油+阻燃+拉伸強度還有8MPa；有的各項指標都均衡；當然也不會漏掉明星液膠系列的。

為解決漏氣漏水而生的硅膠

線束密封、絕緣材料及連接器

     *  自滲油

     *  持久高溫 

     *  低壓變，高回彈

     *  耐油

     *  阻燃

     *  強度要好，要抗撕

量身定制