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高壓連接器的設計和選型應注意哪些?

2018-03-09 08:51:56    10433次瀏覽

對于新能源汽車,國內談論最多的是“電池、電機、電控”三電系統的如何發展和技術突破,然而實際應用中,還有一個重要的電氣單元——高壓電氣連接系統。

連接器的安全防護主要指電氣性能滿足設計要求,如絕緣、耐壓、電氣間隙、爬電距離、防呆、防觸指(端子周圍加絕緣材料,高出端子高度或者端子加塑料帽)設計等符合規定要求,除了以上性能,應用時,需重點關注連接器HVIL和密封防護、EMC性能。

圖片不存在1)高壓互鎖(High Voltage Interlock)

高壓互鎖是通過使用電氣信號,可以確認高壓系統連接的完整性,也可以作為蓋板打開檢測。

高壓連接器設計時,考慮插拔過程中的高壓安全?;?,如斷開時,HVIL首先斷開,后斷開高壓端子;而接合時則相反。連接器HVIL在結構設計上一般有內置式和外置式,由于內置式結構緊湊體積較小,目前普遍使用內置式,高壓互鎖回路安裝在高壓端子之間。在應用中,部分內置式連接器缺少互鎖裝置的CPA(Connector position assurance),如果連接器結構設計得不好,在某些惡劣的條件的,部分供應商的產品由于互鎖裝置位移會導致互鎖信號的不連續性,給車輛調試及安全駕駛帶來不必要的問題。

在實際使用的過程中,HVIL回路主要通過信號(如電平、PWM信號)注入法檢測,失效模式主要考慮HVIL電路故障短路(包含對電源、對地短路,采用電平檢測,存在系統可能無法正確判斷的風險)或斷開(產品需確?;ニ爸貌晃灰疲?。

另外,連接器選型設計時應考慮連接器HVIL裝置接觸電阻及線束回路電阻,避免由于信號壓降造成的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到IP67,在汽車一些特殊場合選型時甚至要求IP6K9K,以保證即便在高壓沖洗時也滿足使用要求。

目前產品防護要求及驗證方法主要參考GB4208,把部件或連接器放置于水箱1m深處,以檢測其防護等級IP67是否通過。

車輛的實際工況需要經歷疲勞荷載,面臨材料老化問題。比如,長期面臨振動條件;極端天氣下,需面對極寒極熱情況;涉水時,水分中含有其他雜質,需應對腐蝕性等情況。為保障全生命周期內產品性能,實際運用當中,重要的是在車輛接近壽命尾聲時,密封情況的好壞。

連接器在實驗室的浸水防塵測試,無法完全模擬車輛連接器的實際環境。將連接器產品先經過機械疲勞、振動、熱沖擊、鹽霧等測試后,再進行IP67測試,可以盡可能完整地預估系統生命終期的密封性能。

另外,值得注意的是,密封材料一般為橡膠材質,本身面臨壽命衰減,目前連接器產品應用中缺少有效的風險報告,在系統設計時,也需要考慮如何預防因密封材料壽命衰減帶來的問題。

如果產品全生命周期內可以保證密封性能,連接器密封在應用設計中,主要考慮以下幾點:連接器和部件之間(主要涉及部件結構設計控制)、連接器和電纜之間(產品保證密封圈位置限位不移動及線束生產時控制裝配準確性)、連接器公母端之間(產品結構工藝及裝配的完整性)。

3)EMC

由于新能源汽車使用大量電力電子器件,高壓和大電流產生的電磁場,會對其他的通訊設備產生電磁干擾,整車和零部件必須要有抗干擾和抗輻射的能力。

高壓電氣連接系統設計時,要求連接器具備360°屏蔽層,并有效地和電纜屏蔽層連接,屏蔽層覆蓋整個連接器長度,以保證足夠的屏蔽功能,并盡量減少屏蔽界面之間的電阻,在產品生命周期內,屏蔽連接接觸電阻<10mΩ。

對于由塑料制成的高壓連接器,屏蔽須用金屬面來實現。

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