在新能(néng)源汽車的三(sān)電係統中,高壓連接係統有著(zhe)舉足輕重(chóng)的地位,好比是把人體內各個重(chóng)要的器官有機整合的血管係統(tǒng),電池(chí)總正、總負回路類(lèi)似於人體主動脈和主靜脈,各個(gè)係統回路類似於人體各(gè)條動(dòng)脈、靜脈和毛細血管,是保證電動汽車能量傳遞(dì),安全、可(kě)靠(kào)運行的重要保障,實現源源不斷地把能量傳送到各(gè)個係統。圖6為高壓連接係統與三電(diàn)的關係。
2.1 端子類型
目前高壓連接器可(kě)按照端子類型及結構兩種方(fāng)式進行分類。
2.1.1 按照端子類型分 (圖7)
1) 方端子結構。采用衝(chōng)壓的端子技術,這類別的端子成本較低,有模(mó)具要求(qiú)及模具費用投入高,40A以下(xià)的(de)小電流中(zhōng)應用較為廣泛,行業(yè)中以TE端子(zǐ)具有代表性。有一些日(rì)係、美係車企大電流的連接(jiē)器采用方端子結構,住友、Yazaki等,車企如Tesla、豐田。
2) 圓端子結構。采用機加工端(duān)子技術為主,端子成本相對於衝壓端子,成本更高,但由於采用(yòng)機加工生產方式,無需或很(hěn)低的模具投入,端子前期(qī)投資較少。比較有代表性的產品有TE HVA800係列、國內主流產品係列。
2.1.2 按照結構類型分 (圖8)
連接器結構按(àn)照安裝(zhuāng)方式可以(yǐ)分為(wéi)插頭、插座,插頭可分為線性插頭、90°直角插頭,插座可分(fèn)為法蘭插座、90°直角插座,線性插座等。
2.2 高壓(yā)互鎖
高(gāo)壓互鎖 (High Voltage Inter-lock,簡稱HVIL),用低壓信號管(guǎn)理(lǐ)高壓(yā)回路的一種安(ān)全(quán)設計方法。在高壓係統設計中,為避免(miǎn)由於高壓連接器在實際操作(zuò)過程中帶電斷(duàn)開(kāi)、閉合所造(zào)成的拉弧,高壓連接器一般(bān)都應具備(bèi)“高壓互鎖”功能。具有高壓互鎖功能的高壓連接係(xì)統,連接和斷開時功率和互鎖端子(zǐ)應滿足以(yǐ)下條件:高壓連接係統連接時(shí),功率(lǜ)端子先接(jiē)通,互鎖端子後接通;高壓(yā)連(lián)接係統斷開時,互鎖端子先斷開,功率端子後斷開(kāi)。高壓互鎖常用於高壓電氣回路中,如高(gāo)壓連接(jiē)器、MSD、高壓配電盒等回路中。
帶(dài)有高壓互(hù)鎖的(de)連接器,在帶電情況下進行解鎖時,可通過高壓互鎖的邏(luó)輯時序來斷開,斷開的時間與高壓(yā)互鎖端子和功率端子的有效接觸長(zhǎng)度差值大小有關,與斷開時的速度有關。通(tōng)常(cháng)情況下,係(xì)統對互鎖端子回路的響應時間在10~100ms之(zhī)間,當連接(jiē)係(xì)統分離 (拔出) 時間小於係統響應時間時,就會出現帶電插拔(bá)的安全風險,而(ér)二次解鎖就是為了解決這個斷開時(shí)間問題,通常情(qíng)況下(xià),二次解鎖能有效地把這個斷開時間(jiān)控製在1s以上,以確保操作安全。
2.3 二次解鎖
二次解鎖分為兩種(zhǒng)方式,一種是通過操(cāo)作順序來實現(xiàn),通(tōng)過與正常拔(bá)出的反方向或不同方向(xiàng)來實現,如市場上主流的HVA800、HVC800係列高壓連接器產品,連接器拔出(chū)時(shí),助力板手與分離方向正好相反或不在(zài)一個方向上,以增加拔出時的響應時間,達到二(èr)次解鎖功能。另一種為機械式的(de)二次解鎖功能,當拔出連接器時,第一(yī)次隻能拔出到高壓互鎖端子斷開的位置,這個狀態下功率端子仍然有效(xiào)接觸,此時高壓回(huí)路因(yīn)高壓互鎖端子分離而斷開,然後再經過二次操作才能把功率端子分離,從而實現兩次(cì)解鎖功能要求,機械式二次解鎖與操作順序(xù)解鎖相(xiàng)比,具有更高(gāo)的安全(quán)性(xìng),但結構相對更複雜。圖9為二級解鎖過程。
2.4 鎖止結構(gòu)
連接器(qì)二(èr)次鎖止(zhǐ)結構 (Connector Position Assurance,簡稱CPA),是(shì)用於增加連接器鎖止裝置強(qiáng)度的卡扣結構。CPA能有效保護連接器插頭、插座的可靠連接,防止汽車運行過程中的意外鬆脫(tuō)或接觸不良(liáng)引起的帶(dài)載插拔安全(quán)事故,CPA屬於輔助鎖(suǒ)止結構,是通過與主鎖止結構(gòu)配(pèi)合以達(dá)到可靠鎖止的要求。CPA的工(gōng)作原理,當主鎖止結構鎖止後,CPA輔助鎖止,此時(shí)主鎖止結構將不容易受到外(wài)界環(huán)境影響而鬆脫 (主(zhǔ)鎖止結構失效除外),解鎖時需要解開CPA才能(néng)正常解(jiě)開,能滿足較(jiào)苛刻條件下(xià)使用的(de)一種鎖止構結。
2.5 端子輔助結構
連接器端子保(bǎo)持輔助結構 (Terminal Position Assurance,簡稱TPA) (圖10),是(shì)用(yòng)於對端子的二次保護(hù)和限位的一種結構,防(fáng)止端子(zǐ)在外界拉力的作用下脫出,造成(chéng)線路(lù)中斷,應用在環(huán)境比較惡劣或要求拉脫力更大的情況下。這(zhè)種構成中一般會包含兩種保持結構,一是(shì)端子本身(shēn)的保持結構,另(lìng)一種是由TPA構成的保持結構。
2.6 關鍵參數端子壓接評估(gū)
端子壓接是連接器行業核心的關鍵工藝(yì),評價端子壓(yā)接的效果主要由以(yǐ)下幾點組成(chéng)。
1) 端子抗拉力。評估(gū)端子壓接的效果包含端子與線之間的壓接最小(xiǎo)抗拉強度。主要參數要求見表1。
2) 端子電阻。評(píng)估端子壓接的效果包含壓接電阻(zǔ)測試(shì)評估。表2為端子電阻。

3) 端(duān)子(zǐ)壓接(jiē)剖麵分(fèn)析。對壓接後(hòu)的端子壓接有(yǒu)效區域(選擇(zé)壓縮最致密區(qū)域) 進(jìn)行端麵截斷,打磨,剖光,然後用專業的設備進行(háng)壓(yā)縮比測試,在放大約5~10倍時要(yào)求被壓縮的線纜銅絲間無可(kě)見(jiàn)空隙,且壓縮比(bǐ)控製在(zài)80%~90%為(wéi)宜。
4) 端子溫升。溫升測試,一般要求(qiú)溫升不超(chāo)過55K (不同的標(biāo)準對應不同的要求,也有50K)。國標GB / T 37133—2018中的要求是55K。
5) 端子壓高壓寬的定義。對於前麵測試(shì)OK後的端子進行端子壓高、壓寬定義,並在製程(chéng)過(guò)程中進行CPK管控。
2.7 高(gāo)壓連接器的綜合檢測高(gāo)壓連接器及線束在生產下線過程中,需對產品性能進行綜合(hé)檢測,這類綜合檢測對產品品質起到非常重要的把關作用,一般會包含(hán)但不(bú)限於以下幾項進行測試。
1) 耐壓測試。主要是針對產品在組裝過程中是否(fǒu)存在因空間或爬到距離變化導致(zhì)的耐壓不良,或者在線束組裝過程中線(xiàn)束壓接或其他引起損傷導(dǎo)致的耐壓不良產生的風險,通常情況下這類測試需要(yào)100%的檢測(cè)。
2) 絕緣(yuán)測試。主要是針對產品在組裝過程中是(shì)否存(cún)在因空間或爬到距離變化導致的絕緣不良,或者在(zài)線束組裝過程中線束壓接或其他引起損傷導致的絕緣(yuán)不良產(chǎn)生的風險。
3) 回路導通。多(duō)用於2組或以上(shàng)的回路中,用於檢(jiǎn)測連接器(qì)在組裝後各回路是否一一對(duì)應。
4) 氣密測試。適用於連接器成品或線束總成測試,施(shī)加47.8kPa的氣(qì)壓,對連(lián)接器的(de)密封性進行(háng)檢測,測試時間(jiān)、泄漏值及其他參數可根據產品(pǐn)特點調整。
5) 屏蔽回路測試。用於檢測(cè)屏蔽回路中的(de)阻值,一般情況下屏蔽(bì)電(diàn)阻應小於10mΩ。綜合模(mó)擬測試台 (圖11) 可實現連接器的主要電氣性能檢測 (絕緣、耐壓、導通等) 及氣密性測試,檢(jiǎn)測NG時綜合(hé)檢測台程序鎖止,並伴(bàn)隨著報警燈閃爍,需專人打開。測試OK後能自動生成唯一條形碼 (二維碼) 的標簽並打印,確保所有下線(xiàn)產品經過檢測(cè)並且可追溯(sù)
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