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金屬大電流連接器新能源汽車應(yīng)用分析

來源:?作者:?2021-06-16 14:11

對于金屬連接器,我們經(jīng)常會(huì)看見在一些通訊、醫(yī)療等高頻電子行業(yè)看見用于信號(hào)傳遞;當(dāng)然工業(yè)上、軌道交通等行業(yè)也用了大量的金屬連接器;我最早的接觸也是源于工業(yè)的金屬連接器,金屬連接器按照形狀可以分為 圓形、矩形;按照頻率可以分為高頻和低頻;

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當(dāng)然本文主要看電動(dòng)汽車行業(yè)上金屬大電流連接器的應(yīng)用,目前國內(nèi)在主流的市場(乘用車市場)選擇更多的傾向于塑料的連接器,因其產(chǎn)品重量輕,成本較低等綜合因素,其實(shí)往后兩年成本會(huì)是決定性因素,但是不是意味金屬連接器就沒有任何市場,當(dāng)然不是;金屬連接器在大電流(個(gè)人認(rèn)為300安培以上)

的傳導(dǎo)上與塑料相比有四個(gè)非常卓越的優(yōu)點(diǎn):

  1. 優(yōu)秀的屏蔽性能

  2. 良好的散熱能力

  3. 較強(qiáng)的耐環(huán)境性能

  4. 安裝界面尺寸更?。ㄍ燃?jí)塑料產(chǎn)品)

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優(yōu)秀的屏蔽性能

隨著新能源汽車的發(fā)展,越來越復(fù)雜越來越多的電氣功能的堆積,整車的屏蔽性能要求也越來越高,對于高壓系統(tǒng)而言,線束的布置基本上可以設(shè)計(jì)合理,而高壓線束的電纜本身的屏蔽層的覆蓋率也已經(jīng)普遍可以超過85%,對于這個(gè)系統(tǒng)的連接點(diǎn)的高壓連接器,其屏蔽性能的好壞就非常的重要,如果說屏蔽是一個(gè)由面到點(diǎn)的考量,那么高壓連接器的屏蔽性能就是這個(gè)非常重要的點(diǎn);

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對于塑料級(jí)的連接器,我們通常會(huì)采用金屬屏蔽罩的方式進(jìn)行360°的連續(xù)屏蔽傳導(dǎo)(上篇文章中有詳細(xì)聊過屏蔽罩的設(shè)計(jì)及材料等內(nèi)容);而對于金屬連接器而言,其通過自身的本體就可以進(jìn)行直接傳導(dǎo),而且風(fēng)險(xiǎn)更低,屏蔽電阻也會(huì)更??;按照大眾體系的標(biāo)準(zhǔn)要求,在整個(gè)產(chǎn)品的生命周期內(nèi),屏蔽連接的接觸電阻<10mΩ,現(xiàn)在行業(yè)內(nèi),大家普遍的要求<5mΩ;個(gè)人認(rèn)為目前塑料連接器的屏蔽罩本身的屏蔽性能已經(jīng)做的非常好了,更多的是要考慮在極端情況下的影響,以及是否還能保證屏蔽的連續(xù)性;

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散熱能力

大電流的連接器傳導(dǎo),需要連接器本身具備非常好的散熱能力,而對于連接器而言,和防護(hù)及屏蔽一樣,需要考慮的還是三個(gè)點(diǎn),其本身的溫度源也來自這三個(gè)區(qū)域:板端連接區(qū)域、插合端、線端壓接區(qū)域;這三個(gè)區(qū)域如果處理不好,容易造成溫度過高,致使材料發(fā)生變形等;因?yàn)閭鲗?dǎo)的電流較大,溫度較高是一定的,我們要求連接器的溫升<50K是沒錯(cuò)的,但是實(shí)際上長期的大電流的致使的局部溫度較高,如果塑料級(jí)材料還會(huì)在以端子為中軸線上形成溫度較高的內(nèi)腔區(qū)域,因?yàn)樗芰喜膶?dǎo)熱系數(shù)較小,和金屬相比,約為金屬的1/500~1/600,所以這會(huì)導(dǎo)致連接器的內(nèi)腔長期溫度較高,會(huì)產(chǎn)生一些列的問題風(fēng)險(xiǎn);從這點(diǎn)來說,同等的電纜規(guī)格下,暫不考慮三點(diǎn)接觸的影響,金屬要比塑料的具備更為卓越的散熱能力;

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較強(qiáng)的耐環(huán)境性能

對于較為復(fù)雜的工況環(huán)境,我們需要高壓連接器具備非常優(yōu)秀的耐環(huán)境性能,我們發(fā)現(xiàn)很多的高壓線束及連接器是直接懸掛地盤,離地面較近,這就會(huì)讓連接器經(jīng)常出現(xiàn)在較為復(fù)雜的環(huán)境下,耐高溫、低溫、老化、鹽霧、油污、防護(hù)、沖擊等這些要求連接器都需要做的非常出色,塑料因?yàn)椴牧媳旧淼奈锢硖匦栽?,如果長期出現(xiàn)在潮濕悶熱環(huán)境下,其物理特性較高的吸水率會(huì)導(dǎo)致材料本身的絕緣性能下降,引發(fā)報(bào)警故障;同樣對于極寒、高溫長期工況下,塑料也會(huì)出現(xiàn)脆裂、變形導(dǎo)致防護(hù)失效等故障;很多時(shí)候連接器出現(xiàn)問題是在一些非常極端的條件下的,而這些條件很難通過試驗(yàn)室的靜態(tài)測試分析得出,因?yàn)楣r環(huán)境相對比較復(fù)雜,很難構(gòu)建圍觀的數(shù)學(xué)模型用于測試;當(dāng)然我們同樣需要考慮金屬連接器的耐鹽霧性能差的特點(diǎn)。Amphenol TPI 通過3~4年的市場應(yīng)用及問題數(shù)據(jù)收集反饋,并不斷的分析完善產(chǎn)品,目前其Powerlok系列產(chǎn)品已經(jīng)可以在其生命周期內(nèi)滿足整車的各個(gè)安裝部位的環(huán)境要求;

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安裝界面尺寸更?。?/strong>

因?yàn)樯倭似帘握值脑?,金屬連接器寬度尺寸可以做的更小,與塑料連接器相比基本上可以縮小10mm以上,在一些狹小的安裝空間,這點(diǎn)尺寸會(huì)顯得非常重要,pin數(shù)越多,該尺寸的優(yōu)化越發(fā)的大;

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除了以上的幾個(gè)特點(diǎn)意外,金屬連接器還有很多其它的優(yōu)秀的性能,暫不展開去說,目前金屬連接器的市場應(yīng)用還是比較多的, 比如BMW上的ODU 的金屬連接器,再比如早期特斯拉的電池箱上的大電流連接器都選擇了金屬材質(zhì);

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文所說的金屬連接器,主要是指其housing是金屬材料的,那么這個(gè)一般是什么材料呢?我們通常在金屬連接器的設(shè)計(jì)以壓鑄鋁合金或者鋅合金為主,當(dāng)然鋁合金的會(huì)更多,因?yàn)橄啾榷凿X合金的重量更輕,壓鑄鋁機(jī)殼我們通常采用ADC12或者AISi10Mg;


當(dāng)然本文并不是要強(qiáng)調(diào)金屬連接器一定是要優(yōu)秀于塑料材質(zhì)連接器,希望通過文章能夠看見不同材質(zhì)的連接器帶來的不同的物理和機(jī)械性能特性,從而可以幫助主機(jī)廠或者電池廠家在選擇連接器時(shí),可以根據(jù)自身的應(yīng)用技術(shù)要求、應(yīng)用環(huán)境、車身部位、成本等綜合因素去考量選擇;

評(píng)論

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