新能源汽车高压连接器的技术及未来趋势

据悉，日前，在2017中国新能源汽车动力电池系统先进电连接技术论坛上，60 动力电池/pack企业、30 新能源汽车整车企业、150余名电连接技术专家;8个精选电连接主题以及一场6位行业电连接专家同台对话沙龙，其中，安费诺的万总给大家带来 “新能源汽车高压连接器的技术及未来趋势” 主题分享。

以下是分享内容：

首先谢谢李总，我先自我介绍一下，我是来自广州安费诺的万夕武，因为安费诺有很多公司，我们是为数不多从事新能源产品到方案提供的厂家之一;我本人之前一直从事技术岗位工作后转型作为业务人员，跟前面几位大咖相比的话，我的内容没有那么多，因为在市场上接触得久了，我做了一些梳理了归纳。我的内容主要分为六个部分，第一个公司介绍放最后讲，避免为了浪费大家时间，直接从第二点开始，包括标准测试、安全防护以及常见的一些问题和案例方面，包括我会聊一聊连接器的趋势。高压连接现在聊得很多就是三电，电池、电机、电控，但是其实我们要看到，我们其实还要重视一点，就是一个高压系统。高压系统有高压线束和连接器构成。

这张图大概讲一下，这是我们Amphenol TPI对于整个车和电池可以提供的连接方案，包括高低压的线速系统，还有连接器。当然这个盒子的话，商用车和乘用车不同，可能有一些BDU小盒子，可能也会有一个大的高压箱。PACK也会有一些连接器，包括采集的一些线束，还有一些模组之间的连接，这边就不展开讲了。我梳理了一下，高压连接器现在的标准，其实从外充电开始，它也可以归纳为连接器，但是这边就不多说了，主要我加红的这些标准，大多是设计连接器要去参考的一些标准。其中像TE Amphenol 等国内外一些同行做连接器的时候，就会提到符合LV215(或SR215)的等由欧洲AK工作组起草的标准，因为我们国家的国标目前还只有草案，同时新的国标里也未提及较细的内容，所以大多数现在还是按照行业的标准做引导结合实际工况环境需求进行设计，这个里面可以着重的看下LV和USCAR的标准 ，对应的我也加了一些对应的电缆标准，感兴趣的朋友回头可以自己看一下，有需要的可以联系我，我提供这些标准给你。这边的话，我想聊一下测试，因为乘用车是主流，大众标准明确规定至少15年或300000公里，更多看的不是连接器，这个要求能不能满足，其实我跟客户更多要看的是你产品长时间工作的一个稳定性，这个很重要，因为我可能在选用连接器的时候，刚开始选用的时候没有问题了，但是用了一段时间可能会出现这种那种的问题，你这种测试，比如说讲防护是过的，但是为什么会出现问题，因为是一个关联性的，因为车一直是在路上，有可能你的一个加速，你的一个刹车可能对静态上的测试防护会有影响，所以这是一个比较复杂的点，所以更多的要去模拟，做各种综合环境的模拟和仿真，其实更多是看稳定性，就是你这个连接性在各种场合，各种比较复杂的一些因素下是不是还能保持你一开始设定的技术要求，我觉得这是非常重要的，尤其是在像我们国家电动汽车未来是一个大趋势，当市场的数量级堆到一定程度的时候，这个其实很重要，比如防护失效，可能导致一系列的故障问题，带来的可能是大面积汽车的召回、维修。

所以一些企业产品开发都会去做一些检测项目，确保在连接器使用过程中的安全性，这张表我只是大概列了一下，基本上就是四类，你像外观就是说你的一些损伤或者怎么样，这些测试的话都是要去做一些机械测试，这些地方我不去展开讲。我们很多的主机厂朋友，大多数会问连接器有什么样的测试报告，我们都会分成两类，我的理解就是说，这就像一个孩子的出生证明一样，我出生的时候自带了所有的实验，我可能要做一系列的全套的测试，出厂检测的话就不会这么多，可能就是说对一些必检项做一些检查，否则可能会损伤产品，你没办法频繁地检，可能会损害长期的性能，也可能只是抽检，其实在选连接器的时候，这两项的实验最好都要去看，但是我们要根据我们选的连接器在车上某一些部位不同，它的一些特殊性能，比如我们使用位置在这个底盘上面的，可能外部裸露的环境比较恶劣，就要去看你的实验，你当初做的程度，包括有没有第三方的实验，看到这以后，你可能还要去做一些内部的测试，可能就是说匹配你的一些设备去做这样的测试，其实考虑的时候，我们也要局部去考虑，可能有一些标贴的性能是否牢靠等等。

这张图是我之前做过的一个自主方案，以此为例我们来看看连接器的一些设计要素，连可能我讲的不是很多，因为连接器对于一个真正从事连接器人员来讲，可能考量的点比较多。其实这些细节点，我们看到的时候有必要看一看，因为不是所有的厂家都能考虑到这一点，产品设计的时候也会参差不齐，这个也很正常。第二个，我们先从这边看，刚才李总也顺带讲了一部分，我这边的话再重复一遍。对于连接器来讲，其实它是要看整个的高压系统来讲，其实高压设计通过电气信号来确定。一般来说，高压先断开，后断开载流pin反之插入的时候更好是相反的，大多数厂家会把高压设计放在内部，其实也有一部分厂家会把高压互锁放在内部，上面会加一个高压互锁的方式，相当于外部的一个小接触一样，重要的是你要确保高压互锁的稳定性，如果说你的高压互锁不连续，可能带来的影响会很恶劣，因为容易失效，所以说针对这种内置设施，其实就是要考量有没有这种CPA的结构，进行一个保护来确保它在这些不确定的环境下很牢靠地去接触，我们可以在选型时候，其实都可以问一问连接器的厂家的人员，你们对这点是怎么做保护的，或者如果说电池再选用的时候出现了问题，你们去解决方案的。另外一个点，我觉得要关注组合，其实就像我刚才讲的，公共复杂，所以连接器的稳定性非常重要，对于这种二次锁的结构很重要。其实我这个地方要强调一点，我理解真正的二次锁不是有一个二次的保护作用，要有效地对其保护，什么意思呢?你这个锁是锁上的，但是你锁上的话，你在使用的过程中，这个锁脱落了，或者没有查核到位，二次锁就是确保当你这个锁锁好以后，对第一次锁进行保护，这应该是一个很主要的作用，我在加一道锁好不好，这个其实不是这么一个意思了,这是二次锁我的一些理解,其实我们看这个摇臂机构，虽然我这边没有细查它有没有标准要求，但是它是跟插板力有关，其实所谓的机械省力气结构要有一种类似于摇臂机构的形式，能够很轻松地把连接器插到位，对于摇臂的要求，USCAR25里面讲到了更多的摇臂的人工立学的可操作性，包括材料的选择。其实大家可以看看这样的标准，很多连接器厂家大多会看uscar37的标准，因为uscar25的标准其实不是作为一个技术性标准，怎么能够让用户用得很舒服，包括怎么牢固，它是从这个点去考虑，人机力的角度，所以这个挺有意思，大家感兴趣的话可以看一下。这是我们大家常见的连接器的出线方式，这个地方的方式其实也都是两三种，要么是压接杯，要么是铜排连接等方式，很多公司也会根据客户的要求进行定制化。另外一个点，我可以讲一下它的防误插键位，在整车上面，你比如说像高压箱或者集成控制器，会用到很多的连接器，有可能会有很多的单芯、双芯，经常会出现强插插座等误操作，所以为了避免此，这种设计非常重要，通常一个系列会有颜色和机械结构两种对应防误差，当然在产品型号体现上也是有所不同，其实在LV215的标准上，有一个最低的机械误差结构耐受力的判定测试，最小的差和力是300，你设计的结构一定要符合这个标准，感兴趣的朋友可以去看看。

这边的话，我会讲一下我自己的一些看法，对于高压连接器的几个比较重要的安全防护点。

第一个，我们会讲一下密封，大家可以看这张图比较直观。连接器的防护主要分在三个布置，一个分别是板端，另外一个就是还有一个线端，线端连接器跟电缆之间的防护密封，对于电动汽车的高压连接器，其实防护的性能不断地提高，我两三年前再做设计的时候，其实IPI67的要求已经很高了，但是随着现在我们的电动汽车数量的上升，包括要求逐步的提高，包括这种趋向，其实现在看来，IP67的要求不能满足正常的使用要求，当然这也不是绝对的，还要去看连接器在你车上使用的位置。因为根据高压线一般来讲，其实都会悬挂在底盘下面，高压不得进舱内这也是一个原则，所以说大多数高压连接器都是会在底盘靠近地面，或者靠近轮毂的位置，当一些天气恶劣的时候，比如说严酷的天气很大的暴雨或者说一些严寒的天气，你的轮胎带起来的水其实会冲击这些连接器，如果大家熟悉测试的话，国内标准没有IP6K9K一说，你会发现如果IP67的话，高压水枪的冲击的压力，其实没有6k9k大，你可以看一下，你的汽车高度行使的时候，可能压力会很大，所以说67有的时候是很难满足实际的使用要求。这一点的话，我是截着国标的一个草案稿，其实将密封等级分了两个，他在S2等级的话，明确规定适用的场合是底盘的位置较低，他推荐的就是6K和9K，所以未来连接的话，防护的话一定是6K和9K，可能你在高于底盘的位置，往舱内走一点的位置，或者在一些设备内部的位置，其实还是没有问题了。

另一个我们聊聊EMC EMI，其实电动汽车有很多的电子器件，而且高压和大电流会产生磁场，所以整车零部件要有抗干扰的能力，而且就是说未来像无人驾驶会像雷达、或者5G的通讯，尤其是电动汽车现在作为一个基础，因为无人驾驶会在这个基础上更多地开发，所以是非常重要的一个点，对于高压系统而言，屏蔽可能连接器、电缆是非常重要的，但是其实我们更多的是要优先考虑系统级的布置，你要去看一个高压电缆和高压连接器的要求，因为这是一个前提条件，如果你的OBC，你布置的位置，包括你的DCDC，是不是本身可能会有一些先天性的问题，其实你的连接器做得再好，也会出现这种干扰的问题，所以说你首先先考虑系统型的，其次考虑零部件级的，这边有一张图，我们可以看到，等于说把设备到设备之间的连接的环节全部打包，全部做好屏蔽，其实集中也是存在3个位置。电缆的话其实我不多说了，做电缆的朋友下次可以来讲讲，其实目前电缆的屏蔽效能基本可以满足要求，要做再好的话，短时间是很难的。因为你之前全部做好的话，你连接器之间的屏蔽也很关键。对于连接器屏蔽的话，我们一般会采用三个方式。我们在一些塑料连接器上，经常会看到，里面会有金属壳子屏蔽罩，你的电缆屏蔽层会跟金属壳的屏蔽层相连，形成一个这么有效的360度的屏蔽层。另外一个，其实这是一种方式，我们会经常发现，大多数的高压小电流的连接，都不会有二次的连接，会采用跟电缆的屏蔽层相接，这种方式的话，也是现在有厂家常用的方式，包括国内一些比较知名的主机厂，他们也在考虑这种方式，其实我们讲叫spring contact(英文)，其实就是一个弹簧的连接。这种的话，好处也是很多的，因为尺寸、空间会更小，它的接触点也会更多，甚至像章罗森勃格也把这种方式作为一个高压;连接器的接触载体，主要代表的公司像瑞士的宝马弹簧、美国的巴塞尔等，他们在这块也是做了很多的案例，包括他们在国外做了很多应用。大多数我们会用金属压金环比较牢靠，用一个铝箔缠绕，所以对于连接器来讲，人家都说连接器很贵，所以这些点累计起来之后，会导致成本上升。你要想这个行业未来大幅降本的时候，其实你要处理材料上考虑问题以外，供应链说优化选择以外，可能更多还要从设计的角度去考量，怎么样寻找一个平衡点，这个很重要。我们在这边也有一种屏蔽方式，我们Amphenol TPI 自己的一种方式，它通过一种类似于波形弹簧一样的形式，可能做一个屏蔽，这种方式我们也在很多的电控厂家做过测试，包括国外的项目我们也做过。实事求是讲，我们拿出来比较新，相对传统来讲还是不错，至今为止还可以。