一 概述

新能源汽車發展到今天，越來越多的新能源車走進日常生活，無論是增程式電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車、氫發動機汽車、純電動汽車、或其它新能源汽車等，都需要大量的連接器，與傳統燃料汽車不同的是電動汽車往往有較高的電壓和電流，所以新能源汽車上往往有大量的高壓連接器，在整車上往往可以看見各種各樣的高壓連接器。

國內新能源發展已經二十年，對于高壓連接器的變化趨勢，也已經迭代了四五次，從最早工業笨重金屬連接器逐步過渡到了輕便塑料連接器，單體功能也越來越多，連接器的設計標準國內乃至國際上大都是沿用了USCAR LV等歐美企業的企業及行業標準，因為不像車輛的充電器接口有強制的物理尺寸要求，車內高壓連接器還是一個比較開放的產品，各家基本上參考行業標準進行設計，這導致連接器五花八門。在這充斥全車內外的各種創新技術中，終于有越來越多的業內人士關注到了那最容易忽視、又最不容忽視的高壓連接器。

近年來，由于受到全球經濟波動的影響，歐美和日本連接器市場增長緩慢，而以中國為代表的新興市場呈現持續增長勢頭，成為推動全球連接器市場增長的主要動力。為此全球知名連接器企業紛紛把生產基地轉移到國內，持續在國內投資建廠，中國已經成為全球最大的連接器生產基地，尤其在政府政策推動激勵下，我國新能源汽車行業穩健發展帶動了汽車連接器的持續發展。我國連接器經過了多年的技術積累，無論在設計能力還是自動化生產能力上已滿足了新能源汽車高壓連接器所要求的技術水平。在下游廠商國產化和技術能力足夠滿足的前提下，國內廠商等知名企業已經占領了新能源汽車高壓連接器的至高點，希望在這個新的領域實現彎道超車，有機會打破外商在傳統汽車連接器的壟斷地位。

二 定義

高壓連接器是通過電或光信號以及機械力連接，斷開或轉換電路和光通道的功能元件。也被稱為高壓接插件，是連接器大類中車用連接器的一種，一般指的是工作電壓在60V以上的、主要負責傳輸大電流的連接器，是逐漸從傳統高壓大電流和傳統低壓汽車連接器中分離出來的一類連接器。

三 組成

高壓連接器的組成一般為：外殼、密封件等輔助結構，絕緣件，導電接觸對等構成，基本上由機殼（公端、母端）、端子（公母端子）、搖臂、屏蔽罩/屏蔽層、防護密封（尾部、半端、線端、接觸）、尾部防護蓋、高壓互鎖系統（互鎖PIN）、CPA系統等結構組成。

高壓連接器組裝過程

高壓連接器主要由四大基本結構組成，分別為接觸器/觸點、絕緣體/絕緣子、塑殼/外殼和附件/配件。

(1)接觸件：觸點是連接器的核心部件，完成電氣連接的核心零件，即公母端子、簧片等，整個車輛的所有線路和系統都通過插入式觸點連接到行駛過程中所需的光電信號。接觸件的接觸可靠性取決于許多因素，例如接觸件的接觸形式，表面質量，原材料性能和工作環境。

(2)絕緣體：支撐接觸件，保證接觸件之間的絕緣，即內塑殼；絕緣子主要起絕緣作用。

(3)塑殼：連接器的外殼，保證接插對準和保護整個連接器，即外塑殼；外殼主要起到固定和保護作用。

(4)附件：包括結構附件和安裝附件，即定位銷、導向銷、連接環、密封圈、轉動杠、鎖止結構等。附件是為了根據用戶要求完成對電纜和連接到連接器的其它零件的保護，并滿足工作環境的其他要求。

高壓連接器組成圖

FemaleTerminal MaleTerminal

Busbar

Inner Housing塑殼：作為端子的載體，固定端子，分為母端塑殼，公端塑殼。

InnerHousing

Interface seal 面密封圈：重要密封件，起到公端與設備端之間的密封。

Faceseal

CPA連接器固定裝置：公母連接器互配后的鎖止機構。

CPA

鎖止結構

連接器二次鎖止結構（ConnectorPositionAssurance，簡稱CPA），是用于增加連接器鎖止裝置強度的卡扣結構。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松脫或接觸不良引起的帶載插拔安全事故，CPA屬于輔助鎖止結構，是通過與主鎖止結構配合以達到可靠鎖止的要求。CPA的工作原理，當主鎖止結構鎖止后，CPA輔助鎖止，此時主鎖止結構將不容易受到外界環境影響而松脫（主鎖止結構失效除外），解鎖時需要解開CPA才能正常解開，能滿足較苛刻條件下使用的一種鎖止構結。

TPA

TPA端子固定二次鎖：固定端子的二次鎖機構。

端子輔助結構

連接器端子保持輔助結構（TerminalPositionAssurance，簡稱TPA）（下圖），是用于對端子的二次保護和限位的一種結構，防止端子在外界拉力的作用下脫出，造成線路中斷，應用在環境比較惡劣或要求拉脫力更大的情況下。這種構成中一般會包含兩種保持結構，一是端子本身的保持結構，另一種是由TPA構成的保持結構。

PLR端子固定機構：用于確保端子保持在固定位置的機構。

PLR

Cable seal線密封圈：用于確保導線密封的機構。

Cableseal

Housing seal殼體密封圈：保證公母連接器之間的密封性能。

Housingseal

Shielding屏蔽罩：用于屏蔽高壓連接器的電磁干擾，保證EMC性能。

Shielding

Inner ferrule內法蘭，Outer ferrule外法蘭：與屏蔽殼，導線壓接。起到支撐固定作用。

Ferrule

Lever機械輔助結構：用于減小公母之間的對配力，輔助對配的作用。

Lever

Cover Housing外殼：保護殼，用于承載基本的連接器零件。

Coverhousing

End cap保護蓋：保護連接器內部密封圈，端子等零件。

EndCap

四 作用

新能源汽車高壓連接器的作用是保證線纜與用電設備能夠便捷可靠的連接與拆卸，主要是保證整車高壓互聯系統，即在內部電路被阻斷或孤立不通處架起橋梁從而使電流流通。通過插頭護套和插座護套間的對插、相互配合，即可達到接通和導電的功能。主要使用在新能源汽車高壓大電流回路中，和導線同時作用，將電池包的能量通過不同的電氣回路，輸送到整車系統中的各個部件，如電池包、電機控制器、DCDC轉換器、充電機等車身高壓用電單元部件。

五 分類

高壓連接器可以按多種方式進行區分，不同的行業也會有所不同，只針對新能源汽車的高壓連接器做闡述。連接器根據不同的使用位置和要求分很多的類型，

1.目前高壓連接器可按照按照端子類型分（下圖）

1）方端子結構。采用沖壓的端子技術，這類別的端子成本較低，有模具要求及模具費用投入高，40A以下的小電流中應用較為廣泛。

2）圓端子結構。采用機加工端子技術為主，端子成本相對于沖壓端子，成本更高，但由于采用機加工生產方式，無需或很低的模具投入，端子前期投資較少。比較有代表性的產品有TEHVA800系列、國內主流產品系列。

2.按照結構類型分（下圖）

連接器結構按照安裝方式可以分為插頭、插座，插頭可分為線性插頭、90°直角插頭，插座可分為法蘭插座、90°直角插座，線性插座等。

3.按使用電流分類：

高壓大電流連接器分類

根據產品電流大小，可大致分為三類應用區間

連接器分為數據連接器和高壓連接器2大類，高壓連接器板塊里面有一塊低壓連接器板塊，所謂低壓連接器相較于數據連接器的話，電壓還是高出許多的，只是不像高壓連接器那樣可以承載1000V直流。

4.高壓連接器按表面材料分類

分為塑膠高壓連接器和金屬高壓連接器

5.最常見的高壓連接器的零件大致包括以下：Female Connector母端連接器、Male connector公端連接器。Male connector包含兩大類，Inline版本和Header版本。再拆分到最下級子零件-Terminal端子：承載功率，通常固定在塑殼中，主要分為母端端子，公端端子，Busbar等。

6.電動汽車高壓連接器的發展與電動汽車的發展是同步進行的，從連接器角度來說，國內高壓連接器發展經歷以下幾代，由工業連接器改款而來的第一代高壓連接器，到增加了高壓互鎖功能的第二代，第三代高壓連接器則是以塑料+屏蔽功能+高壓互鎖為特點。

國內電動汽車連接器由金屬殼體轉變為塑料殼體，應用類型如下：

第1代高壓連接器產品以金屬殼體為主，不具備高壓互鎖功能，而且防誤插入效果一般。第2代高壓連接器在第1代高壓連接器基礎上增加了高壓互鎖功能，連接器的外殼材料由金屬變為塑料。

第3代高壓連接器，即塑料+屏蔽功能+高壓互鎖的高壓連接器。該類連接器有代表性的是行業中800系列產品，是通過操作順序來實現部分二級解鎖功能，不是直接機械式結構。

逐漸的出現了塑料+屏蔽功能+高壓互鎖+二級解鎖的第4代高壓連接器。第4代高壓連接器具備特殊的機械結構從而實現二級解鎖功能，安全系數大大提高。有代表性的是行業中280系列產品，這類產品是通過機械結構來實現二級解鎖功能，更為安全。

相對第4代產品，未來一代高壓連接器要解決的問題是如何通過冷卻方式來有效提高傳輸能量密度，降低質量，提高產品綜合性能，如配合大功率充電帶液冷、風冷的方式。

7.目前高壓連接器主要有三種標準體系，分別為LV標準插件，USCAR標準插件，以及日標插件，此三種插件目前以LV在國內市場流通性最大，工藝標準最完善。

8.所有高壓連接器都要求防水，根據使用位置不 同，防水等級也不一樣。高壓連接器按連接端口(PIN)數量分，目前使用居多的有1P連接器、2P連接器和3P連接器。對于8mm這個范疇的高壓連接器，主要有單芯、雙芯、三芯，其設計的原理大都一樣，其要實現的功能特性也基本相同，不同的是其PIN的數量不同。超過3P 的連接器比較少見，通用性太小而且開發成本高， —般連接器廠家很少開發。

1P連接器結構相對簡單，成本相對低。滿足高壓系統的屏蔽、防水等要求，但裝配工序略復雜， 返修可操作性差。一般可以應用在電池包甩線、電機甩線 等，也可以使用在高壓電器內部電路連接，如高壓電池包內部等。

2P和3P的連接器結構復雜，成本相對較高。滿足高壓系統的屏蔽、防水等要求，維修性好。一般用于直流電輸入輸出，如高壓電池包上，控制器端，充電機直流電輸出端等。

1P/2P/3P高壓連接器示例

9.高壓連接器按有無屏蔽功能分為非屏蔽型鏈接器和屏蔽型連接器。非屏蔽型連接器的內部結構比較簡單，無屏蔽功能，成本相對較低，也節約了屏蔽功能的安裝成本?？梢詰迷诓恍枰帘喂δ艿牟课簧?，如充電回路、控制器內部、電池包殼體內部及控制內部等由金屬殼體包覆的電器上。

非屏蔽連接器

無屏蔽層設計，無高壓互鎖設計的連接器

屏蔽型連接器則與之相反，屏蔽型連接器結構復雜，有屏蔽要求，成本相對較高。適用于必須有屏蔽功能的地方，適合應用在高壓線束連接這種要求具有屏蔽功能的部位上，如用電器外部與高壓線束相連處。

帶屏蔽層和高壓互鎖設計的連接器

10.根據線束連接方式不同分為兩個類別的連接：固定式和插合式

一種是以螺栓直接連接的固定式

螺栓連接是在整車上經?？匆姷囊环N連接方式，這種方式的好處在于它的連接可靠性，螺栓的機械力是可以抵御汽車級的振動影響的，其成本也相對低廉，當然它的不便之處螺栓連接是需要一定的的操作安裝空間的，對于區域越發平臺化，越來越需要合理的車內空間，是無法留出過多的安裝空間的，而且從批量化作業和售后維護的角度來說也不適合，而且螺栓越多越存在人為失誤的風險，所以它也有一定的局限性。在早期的日美混動車型上經?？匆婎愃飘a品，現在在一些乘用車的三相電機線以及一些商用車的電池動力輸入輸出線也可以看見很多類似的連接，這類連接一般都需要借助外在的盒子實現防護等其它功能要求，所以是否使用這種方式需要從整車的動力線設計布置的角度出發結合售后等要求來選擇。

高壓連接器的螺栓使用和風險

各種不同類型的螺栓使用對產品的拆卸安裝維護都帶來了極高的成本，高壓連接器有不同廠家的產品，安裝的螺栓也是五花八門，有內六角梅花帶點防拆螺栓、也有外六角的，不僅拆卸組裝困難，也不利于自動化作業，大大的浪費了成本；有的雖然有改善，把連接器逐步集成到了電池端面，變成一體化的連接器，但是其上下16個之多的螺栓使用依舊沒有必要，這是設計上的大大浪費；有的連接器大多采用了2個螺栓，大大減少了其使用數量，同時標準化螺栓結構，其螺栓在尾部采用了臺階結構設計，保證了其扭力不會對塑料結構和密封結構造成不必要的破壞，安裝面板螺栓雖然是個比較小的零件，但是它會關乎到板端連接在長期使用后密封的可靠性，以及現場如果野蠻作業對塑膠面造成的結構性破壞等問題，塑膠面如果長期承壓螺栓的扭力，在不斷的老化過程中，極容易造成局部的裂紋，嚴重導致防護失效，特斯拉在這個位置通過其螺栓的設計便考慮了這個問題。

縱觀國內連接器廠家的圖紙，五花八門，大多數連接器廠家對螺栓沒有深入的研究，甚至很多的連接器廠家圖紙上都沒有這個螺栓的要求，把這個問題拋給OEM自身，圖紙上即便有要求的，其扭力也只是參考了機械手冊的相關要求，但缺乏思考應用的產品、部位、環境不同，同樣的手冊標準是否能沿用，應該從其背后的功能、性能等要求出發，去考慮問題。

一種是插合式連接

插合連接器通過聯接兩個端子外殼來保證電氣連接的安全, 從而提供與該線束的連接。因為插合連接直接可以手動插合即可，所以從某種角度來說，還是可以減少空間利用，尤其在一些狹小的操作空間。插合連接隨著電纜截面積加大，電流加大的同時從早期的公母端直接接觸過渡到了中間有彈性導體接觸材料的方式 ，中間采用彈性導體的接觸方式更適合較大電流的連接，其更好的導電材料以及更好的彈性設計結構也有利于降低接觸電阻，從而使得大電流的連接更可靠。

可以稱中間彈性導體為contact，contact的方式行業里有很多種。

實際插合形式可以看見有圓形的插合方式和片式的插合兩種方式，對于圓形的在國內很多車型上都非常的常見，一些8mm及以上的大電流也都采用的是圓形的方式；對于“片式”的，從早期的日美混動車型發展來看，片式的應用還是比較多，從成本和熱對流的角度來說，片式的確會比傳統的圓形的簧式會好一點，但認為選擇什么樣的方式一方面取決于實際的應用需求，一方面也和各家的設計風格有很大關系。

任意一款連接器都需要防水功能，連接的位置不同，選用連接器的防水等級也不同。

11.單純從連接器本身的角度來說，連接器有很多的分類類型：比如從形狀上分有圓形的、矩形的等;從頻率來說也有高頻和低頻等。

六 原理

1.性能要求

相較于傳統高壓大電流連接器，電動汽車具有600V以上高壓及300A以上大電流系統，高壓連接器的使用工況更復雜多變，對連接器的安全性、可靠性、屏蔽性具有更高的要求；相較于傳統低壓汽車連接器，高壓連接器和傳統車輛連接器有不同的產品特性，有不同的要求，最重要的一個區別是電壓比較高，圍繞高壓帶來的各種關聯性的要求，同時傳統的很多要求等級也都變高了，比如絕緣防護、耐壓、防護、高壓互鎖，甚至其環境要求都有所變化，比如海拔等。由于電壓等級的提高（目前主流系統的電壓均高于300V DC），增加了人體受到電擊傷害的風險，對連接器的安全性要求更高，對產品的絕緣、防護要求等比傳統低壓插件均有很大提高。如下是高壓連接器在整車系統運用中的一個布局圖。

高壓連接器產品的質量和精度直接影響到連接器的機械、電氣、環境等性能，作為新能源汽車各連接系統的橋梁，其質量好壞、可靠性高低會直接影響新能源汽車行車安全和整車安全，因此高壓大電流連接器的質量要求比較高，須具備良好的電氣、機械和環境性能，具有高電壓、大電流性能；需要能夠在各種工況下實現等級較高的防護功能(例如高溫、震動、碰撞沖擊、防塵防水等)；具備可安裝性；有良好的電磁屏蔽性能；成本應盡可能的低并且耐用，才能符合整車標準。高壓連接器產品的基本性能要求：

--載流能力必須能滿足200A或以上；

--壽命插拔要求在500次以上；

--溫升能力保證在55K以內。USCAR37要求為55K以下; 一般車廠要求50K以下,實際驗證測試中，若溫升達到45K的時候，應分析原因，并作出改善對策。

2.設計要求

（1）高壓連接器安全設計要求：

在不使用工具的情況下， 應無法打開，且有以下三點要求：

a) 高壓連接器分開后，應滿足IPXXB的防護等級要求；

b)高壓連接器至少需要兩個不同的動作才能將其從相互的對接端分離， 且高壓連接器與其它某個機構有機械鎖止關系，在高壓連接器打開前，該鎖止機構必須要使用工具才能打開；

c) 在高壓連接器分開之后，連接器中帶電部分的電壓能在1s內降低到不大于30Va.c. (rms) 且不大于60Vd.c。

（2）高壓連接器應遵循SAE J1742規定的要求，具有以下技術要求：

SAE J1742規定的技術要求

(3)如何保證高壓連接器生命周期的可靠性

按照LV215的要求是乘用車至少15年30萬公里，商用車的里程數要比乘用車多很多，是100萬公里；在整車的生命周期內，高壓連接器是不能出現功能性問題的，嚴格意義來說，是要通過DFMEA以及完整的群組測試根據應用的環境及相關條件不同來判定，和保證其可靠性。

3.性能總述

高壓連接器需要滿足三大性能：電氣性能、機械性能，密封性能。

從完整的機械性能、電氣性能、環境性能、嚴格的群組測試、連接的三個區域等方面，可以參考標準內容，比如什么情況下要求什么防護等級，什么環境什么振動要求等，但是同時需要了解標準之外的東西，比如ISO的標準里就有提及比如車輛振動下飛石對連接器等懸掛較低的電子件的影響，具體的要求是什么樣的，是否一定有必要做？什么情況下需要？什么環境下需要？等等這些不會在標準里詳細提及，很多時候來自于OEM和供應商之間的商榷確定。很多的產品特殊要求是來源于實際的工況應用要求的，而這些是很少在標準里面體現的。再比如如今城市道路一到雨季就有很多積水，車輛泡在水里，甚至在水里行駛一段距離已經快成為常態了，但是沒有在標準上看見能夠說測振動的同時還測防水性能的，但是這個的確是工況環境的實際需要的，那是不是標準上沒有就不需要去做了呢？認為不是！車輛是一個復雜的系統，系統里有很多的點構成，每個點都有很多問題，那就應該每個點的逐一想辦法解決，想辦法通過試驗最大化程度的模擬實際的狀態，當然這個過程里的確需要追求性能和成本的雙平衡，但那些往往看不見的地方，才是別人領先的地方，這也同時應該是一個優秀的高壓連接器廠家需要去考慮的問題，設計的產品是不是已經“知其然知其所以然了”？是否能夠根據客戶的實際工況環境、技術要求，特殊要求等輸入建立完整而又詳細的設計模型框架？是否能保證這些框架上的每個點都能根據客戶的特殊要求而改變調整。這個是一個企業能否做下去，健康的活下去非常關鍵的地方。

（1）電氣性能

1）接觸電阻

由①插針和插孔插合的接觸電阻

②端子壓接導線處的壓接電

組成。

由引腳和插座保證，主要有兩個要求：

①插針和插座的接觸電阻必須小于規定的接觸電阻;

②插入插針和插座后，請確保接觸的連續性，并且不要瞬時或長期斷開接觸，

僅通過完成這兩點，就可以確保在連接到電連接器的組件之間可靠地傳輸光和電信號。

接觸電阻

都知道接觸電阻是考察電接觸及傳輸可靠性的一項重要的指標，接觸電阻的大小完全取決于具體應用，在特定的使用環境下，接觸電阻越低，接觸可靠性一般越高。接觸電阻由收縮電阻、膜層電阻和導體電阻組成。導體電阻通常較小可以忽略不計，主要是由收縮電阻和膜層電阻組成。依據電接觸理論，接觸電阻R=RC+Rf+Rp,式中：

Rp—為導體電阻，它是端子和引出線的歐姆電阻之和,其大小決定于端子和引出線所選用的材料、截面形狀及長度尺寸。

RC—集中電阻，當兩個端子彼此接觸時,其表面不可能完整地接觸，微觀上是點與點的接觸。當電流由一個接觸件流向另一個接觸件時，電流線就受到收縮而產生阻力，因而產生的電阻就稱為收縮電阻。

電連接，兩個相互接觸的表面不可能是光滑的面接觸，在微觀情況下，任何光滑的表面都是凹凸不平的，當電流通過這些凹凸不平的觸點時，接觸面積減少，電流會收縮(或集中)，電流密度會增大，進而產生收縮電阻；影響收縮電阻大小的因素非常多，比如這些斑點的形狀、數量、分布、包括電鍍工藝等等，而且還和正壓力也有很大的關系。

Rf—膜層電阻，它是接觸件表面上的粘著膜、表面晦暗膜及薄膜所產生的電阻。

接觸電阻的影響因素：材料本身的特性，接觸壓力、生產工藝能力等。

膜層電阻

說膜層電阻其實就是由接觸件的表面膜層被空氣種一些污染物附著，并穿破了表面層和金屬基體直接接觸形成的，這個又叫“隧道效應”。其實電流如果較小，如果小到mV或者mA級是根本無法擊穿膜層的，所以國標里測量接觸電阻時，才有針對低電平的接觸的。連接器的自清潔效應其實就是利用了大電流可以擊穿灰塵等異物的原理，其實原理很簡單，就是局部的觸電點產生較大的焦耳，產生較大的熱量融化或分解掉異物，當然也會形成一些新的異物。

對于一些高精密傳輸等行業，膜層電阻或者收縮電阻都已經做了非常細的理論和實際研究，大量的數據測試也了解很多的規律。有條件的在不考慮的材料的塑性變形的情況下，算一下設計的簧的接觸電阻和實際測量的差距有多大。

端子的接觸簧片性能直接影響了載流的傳導的可靠性，關注其在振動下接觸電阻情況。鍍層也是影響ECR變化的重要因素，目前電動汽車高于連接器的鍍層基本是鍍銀層居多，但是這個鍍層它不是一層，一般來說裸銅、鍍銅、鍍鎳、鍍銀；為什么不能鍍錫，其實早期的連接器也要鍍錫的，由于鍍錫連接器由于其柔軟性，成本低，ECR（Electrical contact resistance）相對較低，在傳統汽車插件上應用比較廣泛，但是錫是不能耐高溫的，而且微觀層面，鍍錫層在振動下會產生微動磨損，在微動腐蝕過程中，微動磨損反復將新鮮金屬暴露在大氣中，導致接觸界面上的 氧化和碎片堆積。這不斷減少導電面積和電導率。因此，當振動被應用于鍍錫連接器時，ECR將繼續名義上和逐漸地隨著時間的增加而增 加，但是與銀涂層的連接器可以使微動腐蝕不那么顯著。

2）為了提高連接器的耐高壓性能，連接器插合時其界面部位應貼合，無空氣間隙。連接器的界面主要包括插頭連接器和插座連接器的插合界面、連接器接觸件和導線的連接部分。這些部件需要介質全填充、無空氣才能可靠保證連接器不被擊穿。為了杜絕界面氣隙的存在，在高壓連接器設計時一般采取如下措施：

①在插合界面處采用軟絕緣材料，以保證在插合到位的同時將空氣間隙填實。

②插孔接觸件外的絕緣采用模塑的形式，將接觸件外的間隙填實。

③插頭和插座的插合面采用錐面結構。

④接插件連接導線后，部分導線絕緣伸入連接器殼體絕緣。

為了提高連接器的耐高壓性能，電動汽車高壓連接器選用了絕緣性能良好，擊穿電壓高，絕緣強度高，高溫高壓下穩定性好，耐電弧，耐漏電痕跡，吸濕性低的PPA(聚鄰苯二甲酰胺)塑料。

連接器爬電電阻

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小；

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。

① 絕緣材料 設計電連接器時選用何種絕緣材料非常重要,它往往影響隨后產品的絕緣電阻能否穩定合格。如某廠原使用醋醛玻纖塑料和增強尼龍等材料制作絕緣體，這些材料內含極性基因，吸濕性大，在常溫下絕緣性能可滿足產品要求，而在高溫潮濕下絕緣性能不合格。后采用特種工程塑料PES（聚苯醚砜）材料，產品經200℃、1000h和240h潮濕試驗，絕緣電阻變化較小，仍在105MΩ以上，無異常變化。 ②密封不良 干區里面的電子電器和線束受到高溫/高濕以及化學品/灰塵影響較小，濕區剛好相反，如果密封不良，可能導致電器和線束進水，引起內部電路短路/腐蝕等，直接導致功能失效，這就需要線束的連接器插接件做好密封保護。

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：

連接器內部由于工作時發熱內部空氣含水量高，停止工作后靜置，由于溫差導致空氣中的水分析出在低溫表面，進而導致絕緣失效，特別是發熱部件連接器，如驅動電機連接器。

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：

連接器等電子元件進水主要有兩個途徑，第一是外部的液體其重力滲透進入其內部，比如沒有密封圈的連接器，或水分從線束內部連接點(比如沒有保護的焊點/壓接點/搭鐵點)進入；第二是虹吸，一般電器在工作時有一定溫度，內部空氣形成一定壓力，當停止工作后，溫度下降，內部壓力也小了，這時會形成氣壓差，如果連接器密封不良，水汽會順著多股銅線間的間隙進入內部，導致功能失效。

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）

③高溫 會破壞絕緣材料，引起絕緣電阻和耐壓性能降低；對金屬殼體，高溫可使接觸件失去彈性，加速氧化和發生鍍層變質。電連接設計考慮載流溫升，工作狀態下不超過絕緣材料的額定工作溫度。 ④濕度 潮濕環境引起水蒸氣在絕緣體表面的吸收和擴散，容易使絕緣電阻降低到MΩ級以下。長期處于高溫環境下會引起絕緣體物理變形、分解、逸出生成物，產生呼吸效應及電解腐蝕及裂紋。 ⑤污損 絕緣體內部和表面的潔凈度對絕緣電阻影響很大，由于注塑絕緣體用的粉料或膠接上、下絕緣安裝板的膠料中混有雜質，或由于多次插拔磨損殘留金屬屑及端接錫焊時焊劑殘留滲入絕緣體表面，都會明顯降低絕緣電阻。如某廠生產的圓形電連接器在成品交收試驗時發現有一個產品接觸件之間的絕緣電阻很低，僅20MΩ不合格，后經解剖分析發現其原因是由于注塑絕緣體用的粉料中混有雜質，后只得將該批產品全部報廢。 ⑥電氣間隙 電連接器的接觸對由絕緣安裝板固定其相互位置，接觸對之間、接觸對與外殼之間由絕緣板和空氣隙組成，絕緣板的抗電強度一般比空氣隙高，因此在正常條件和低氣壓條件下，電擊穿通常首先發生在空氣隙中，特別在尖角棱邊處空氣隙被擊穿產生飛弧，由于電弧的高溫將附近的絕緣材料表面燒焦碳化而短路，造成絕緣失效。

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。

溫度等級：連接器的溫度等級直接影響連接器所能承受的溫度，在設計中尤為關鍵。直接影響連接器的材料以及密封塑殼設計。

連接器的溫升受如下因素影響： a.接觸電阻：用于導電連接，兩接觸載體之間的電阻，如針孔對插接觸電阻、針孔尾部與導線壓接電阻、螺紋連接銅牌與銅牌之間的接觸電阻 b.物質環境加熱：由于連接器所用的材料都是工程塑料、金屬、橡膠等，尤其工程塑料要求最高工作溫度140℃，但當產品使用的環境溫度過高，高壓連接器由于自身接觸內阻發熱，在達到熱平衡時，加上所處的環境溫度高于材料允許使用最高工作溫度，此時若連接器長期處于該高溫環境，連接器內部針孔件發熱導致內部溫度無法及時散出，內部溫度會持續升高，連接器就會產生很大的熱量，導致連接器出現燒蝕引起車輛燃燒，這是非常嚴重的問題。橡膠材料和金屬材料均有最高工作溫度限制，設計時均需要考慮。 c.板端的連接：設計的時候要用螺栓的情況下，要有預防措施，防止供貨的時候松脫；同時在螺栓連接時，一定要根據操作規范進行扭力檢測。導電部件螺釘連接情況下，主要的失效模式之一就是未按照力矩要求進行擰緊力矩管控，導致連接部位溫升異常，燒蝕。所以在螺栓連接時，一定要根據操作規范進行扭力檢測。 d.降額曲線： 高壓連接器會有一份的降額曲線，降額曲線是不同電流在不同的工作環境溫度下對應出的不同值，這些值通過描點法得到的一個曲線圖，有了這個降額曲線圖就能更加直觀的看到這個連接器使用條件，根據工況選取合適的連接器也是避免溫升異常的有效途徑。下圖就是關于溫升和降額曲線的圖示。

溫升曲線圖

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。

高壓大電流連接器載流仿真步驟

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。

（2）機械性能

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。

高壓連接器安裝在高壓設備上，在車輛的實際使用中，會遭受各種振動和沖擊。這種振動和沖擊會導致高壓連接器系統中的端子接觸面產生磨損，電氣連接不連續以及機械部件失效。接觸表面的相對運動，導致高壓連接器電氣性能和機械性能惡化。

熱老化會改變金屬和塑料，這些改變會對電氣和物理性能造成傷害。

高濕度和高溫度能加速端子的電流和電解腐蝕，溫度循環可以導致磨損和摩擦腐蝕的

高壓連接器的塑料材質需要滿足垂直燃燒V-0級，水平燃燒HB級。

1）高壓連接器的振動

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

IP防護等級是由兩個數字所組成，第一個標記數字表示電器防塵、防止外物侵入的等級，第二個標記數字表示電器防濕氣、防水侵入的密閉程度，數字越大表示其防護等級越高。

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

密封等級：連接器的密封等級直接影響密封圈的外形以及材料。根據uscar-2分類, 連接器依據在不同使用位置可以分為三個等級，S1、S2、 S3，S1可以理解為在艙內，環境較好，干燥的環境；S2是裸露在外，但是沒有什么水柱噴射壓力場景，基本上就是靠近輪轂的地方，S3是離地面和輪轂較近有積水壓力的地方。

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：

①板端密封：板端就是連接器插座端采用四個螺釘采用機械連接方式安裝，這種是比較常用的結構，也有一些比較特殊的結構（下圖）。

②頭座對插密封：頭座對插就是公端包含母端或者是母端包含公端中間采用橡膠件進行徑向和軸向之間的防護（下圖）。

③是線端密封，線端連接器跟電纜之間的防護密封（下圖）。

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。

各種問題：不好插拔、不好安裝；年久失效；高溫失效；不耐油；不阻燃

強度差，不抗撕，老破損。

為解決漏氣漏水而生的硅膠

線束密封、絕緣材料及連接器

低壓變、持久耐高溫、自滲油/耐油/阻燃/強度好

各種解決方案來了

* 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

功能

硅橡膠連接器密封具有良好的耐熱及耐老化性能，且具有更廣泛的使用溫度。能夠在更苛刻的環境中使用，確保連接器功能的完整性。避免了連接器密封件頻繁更換的問題，為設備的安全穩定使用提供了有力的支持。

連接器之間、連接器與線束之間需要互相穿插，傳統工藝需要在線束上涂抹硅脂，再穿過線束，工藝繁瑣。而滲油連接器密封具有持續穩定的滲油率，表面潤滑，可以讓線束輕松穿過，給工藝操作提供了極大的便利。

優點

自滲油高回彈的有機硅彈性體材料，具有持續的滲油率，表面低摩擦系數。在線束安裝操作中，可以讓電線和端子更輕松穿過密封件，操作簡便，不產生碎屑，保障電氣安全。

◆在高低溫下，性能溫度，使用溫度-60℃~200℃；

◆具有長期低壓縮變形和耐熱性，確保連接器長期防水性能；

◆可根據客戶要求，調整滲油率，滿足裝配需求；

◆根據新能源汽車對防火安全的要求，預防電氣短路引起自燃，開發的阻燃滲油產品可以輕松應對UL94V0阻 燃測試要求。

◆通過合理的密封結構設計和?？嫌袡C硅硅橡膠可以滿足以下國際標準：LV214-VW75174，LV215-VW80302，USCAR-2，GB 37133 2018，QC/T1067

1）穩定的滲油速率

2）低壓縮永久變形

MF 9415/XX U系列 壓縮永久變形（177℃/22h 壓縮量25%）在20%左右。

MF 9425/XX U系列 壓縮永久變形（177℃/22h 壓縮量25%）在7%左右。

3）優異的耐老化性

150℃ 70小時老化后性能

225℃ 70小時老化后性能

4）優異的耐油性

5）液膠也有不俗表現

六應用

1.當下整車廠大多選擇安裝更大、更重的電池來增大續航里程，擠占了電氣系統的空間，因此電氣系統采用更輕、更小的組件來抵消增加的電池空間及重量，也變得十分重要。面對電池變得更大、更重這一趨勢，減少高壓連接器等電氣架構組件的尺寸和重量是重要的挑戰，找到了一些創新方法，達到減輕電氣系統的重量、減少導線和接頭的數量、減小電子組件的尺寸的目的，同時還使車輛組裝變得更加安全、更加簡單，然而解決這一問題并沒有一個通用的解決方案。要解決汽車電氣化挑戰，僅著眼電池及高壓連接系統是遠遠不夠的；高壓及低壓電氣架構、以及整體架構的優化，同樣重要。

（1）四路/拼接連接器

四路/拼接連接器可以幫助整車減少連接器數量從而優化架構：電池上的一個連接器可以為多個設備供電；無需部署下游連接中心。四路和拼接連接器可以通過一個連接器為多個設備供電，從而減少布線，降低成本，體現了創新性。

端子 有兩種類型的端子可供選擇，具體將取決于車輛架構的特定設計。套管式設計更重，但也更緊湊；箱葉式設計更薄、更易于生產且更方便與連接橋連接。

安全的插配方案 要保證高壓電源安全地為經常受到振動、顛簸、行駛過坑洼路面或遭遇輕微碰撞等情況的汽車供電，電源插配的安全性對每個人而言都至關重要，這包括組裝、修理車輛的人員和駕駛車輛的人員。

在裝配方面，高壓互鎖回路技術(HVIL)可確保導線與設備安全的連接。HVIL是一種斷路器，如果工人不小心插錯了連接器，此時互鎖斷開，設備將自動斷開電源。一些整車廠甚至正在考慮在系統層面應用此技術。

與應用杠桿或滑塊機構的小型連接器不同，高壓連接采用的大型連接器需要在插拔方案方面進行創新。螺栓式連接器在對汽車進行安裝修理時需要輔助工具，但它可以測量扭矩，而且可以追溯。杠桿式連接器安裝相對簡單，但轉動杠桿需要一定的空間?；瑝K式連接器同樣需要預留空間，不過，只需要預留一個方向上的空間，而且，它可以在有限的空間里實現表面壓力最大化。

出于多種多樣的考慮因素，每家整車廠都有自己的偏好，選擇哪種方案完全取決于車輛的設計以及哪種方案符合整車廠的生產線條件。目標是要絕對確保連接安全鎖定，并防止在不利的駕駛條件連接處產生松動。

（2）高壓輔助連接器

隨著傳統燃油汽車逐步讓位于電動汽車，通常由發動機供電的車內設備轉而開始依賴汽車的高壓電氣架構供電。原來的一些12V設備（如加熱器、空調、車載充電器、或一些通常而言低于100安培的DC/DC轉換器）還可以轉而采用高電壓，提高運行效率。輔助設備的高壓連接器需要實現緊湊的封裝，從而在提供所需電源的同時，盡量地節約空間，減小體積。

輔助設備的連接器解決方案多種多樣，包括單獨屏蔽、多芯屏蔽、捆綁屏蔽和無屏蔽系統。另一個需要考慮的重要問題是確保連接器可以承受高頻振動。隨著時間累加，振動可能使端子連接處出現微磨損，使阻力增加。與內燃機汽車比，消費者期望電動汽車的使用壽命更長，易磨損運動部件更少，因此連接器也需要更加經久耐用。

（3）電源轉換連接器

車輛中的一些設備需要更高的功率才能運行，如電機、電池、逆變器、DC/DC轉換器等電源轉換設備，可能需要高達400A的電流。電源轉換設備的連接形狀和配置各異，以質地劃分有塑料或金屬質地，以形狀劃分則有直通、直管或直角式連接器，以配置劃分有單向、兩向或三向配置，以屏蔽方式劃分則分為單芯式、捆綁式或無屏蔽式，等等。在更高的電流環境下，設計合理安全，且在溫度、振動、密封和屏蔽方面性能穩健的連接系統更加重要。當然沒有一種方案適用于所有的場景，一切都取決于哪種選擇對具體的車輛架構最合適。

當然這些針對架構的決策不會憑空做出，一切都以優化整體架構的系統集成、降低成本、節省空間、減輕重量為核心。整車廠還必須考慮這些設計決策是否有助于簡化整車的組裝，尤其是對那些希望盡可能提高自動化組裝的整車廠來說，更是如此。不同的整車廠可能會根據各自整車的架構特征在設計決策方面采取不同的方案。

（4）面向未來的1000-VO LT連接

電池技術發展迅速，整車廠因而可以為車輛配備容量更大的新款電池，延長續航里程。當前車輛電池可以提供大約50千瓦時的電力，但隨著能量密度的提升和電池成本的迅速降低，未來的電池容量正在逐步攀升至200千瓦時。

雖然容量的提升可以幫助消費者消除里程焦慮并提供更強勁的加速度，但為電池設計合理的充電時長又成為了一項新的挑戰。

為了縮短充電時間，可以通過增加電流、增加電壓或同時增加電流及電壓的方法。增加電流的方法需要在架構中采用更粗的導線，這會增加成本和重量，占用更多空間。因此工程師們也在考慮以增加電壓的方法來縮短充電時間。

比如一輛安裝100kWh電池組的電動汽車，250A和400V充電大約需要48分鐘才能充滿80%的電量，而電壓增加到800V，充電時間可以縮短一半。電壓更高則充電速度更快，產生熱量更少，導線或連接橋可以更細。增加電壓意味著需要確保組件和端子之間、以及端子與接地/屏蔽之間留有安全距離。設計時必須將空氣間隙距離和表面爬電距離同時考慮在內，以防止產生電弧或小股電流從一個端子流向另一個端子。有的高壓連接器產品設計可承受高達1000伏的高壓，不僅可以滿足當前最高功率的電池組的需求，同時滿足整車廠未來采用更高功率電池組的需求。

2.特斯拉的高壓連接器技術

對于高壓連接器而言，早期的特斯拉的車型連接器的選用設計思路還是受到了很多日系的影響，這可能和早期硅谷很多汽車工程師有日系車廠的經驗有關，特斯拉的車上高壓連接器其實很少，去除那些由非常成熟的Tier1供應商帶入的連接器，只要是特斯拉自己開發或者選型的連接器，其思路更多的還是以自身需要為主，連接方式并不局限于市場上連接器廠家的標準產品，類似這種片式busbar的連接形式還是蠻多的，包定制的片式連接，也考慮了鋁線的應用；汽車中期改款或者迭代車型往往會沿用前面的一些方案，或者對前面方案不足地方進行優化，特斯拉完全不是這樣，很多地方都會重新定義設計, 比如Model Y上，特斯拉快充的連接器采用了定制的金屬端面接觸的連接器，它既保留了早期的類似產品的一些優點，比如鋁管定位、非屏蔽導線、金屬材質保證結構強度、特制的螺栓等，同時又摒棄了原來片式的接觸較差的穩定性，采用了螺栓加端面緊固和導通的方式，同時插頭還預留了非常方便彈性作業和維修檢查蓋，所以這就讓其實用性和可靠性非常強，有強大的銷售做支撐，開發費用根本不值一提。

（1）動力電池-電驅動之高壓連接器—— HC Stak 25 一端連接動力電池，另一端連接驅動電橋，線束兩端選用的連接器均為同一款：HC Stak 25。這款連接器看似普通，但卻可有其不同尋常之處。 首先，體現在外型尺寸上。跟市面上相同電流等級Class4的主流高壓連接器比尺寸竟然小了三分之一還多！HC Stak在相同電流等級的連接器中以最嬌小的身軀為特斯拉高度集成的電氣系統的布局最大限度地節約了空間。

HC Stak關鍵因素在于連接器核心零件 - 端子的獨特設計。傳統連接器通常線束端是方形端子或圓形端子，插座端為片狀端子或者圓柱形端子，而這款HC Stak的線束端端子竟然是銅板，它的插座端更是令人匪夷所思！

如下圖示插座端的兩組端子分別由20片叫做DEFCON的端子疊加而成，英文全稱Double-Ended Fork Contact，雙端刀叉型端子。疊加，簡簡單單、整整齊齊的碼在一起，安裝在中間白色的塑殼當中（塑料粒子的本色）。這白色塑殼既對端子起到固定作用，又在端子和金屬屏蔽之間起到絕緣作用，另外還有一層更重要的作用，那就是防止手指觸碰的安全保護作用。根據國際電工標準IEC60529/IP2XB，手指防護涉及生命安全，必須嚴格執行安全標準。

這2.5mm厚的銅板和這20片DEFCON端子，成端子中的最佳組合。這20片DEFCON端子的松散疊加和自由活動，把實際應用中可能發生的偏移或者扭轉以及振動所造成的影響降到了最低，確保了多達64個接觸點的最佳接觸性能，遠遠高于最多30個接觸點的同級別連接器。這端子組合，接上50mm2的銅線，可以達到260A@85℃持續電流的載流能力，突破了Class4連接器200A@85℃左右的持續電流，跨越到Class5連接器的能力級別。這組合配上耐磨抗拉的塑料件，屏蔽效能高、接觸阻抗低的屏蔽環，以及壓變特性好、拉伸強度高、耐高溫抗老化的硅膠密封圈，再加上設計精巧的CPA、HVIL、Lever等等附屬零件，造就了這款獨特的高壓連接器HC Stak 25，源源不斷地支持著特斯拉最大功率239kW的驅動電機強勁可靠的動力輸出。 （2）直流快充-動力電池之高壓連接器—— HCStak 35

位于電池一端的高壓連接器，跟電驅動與電池之間的HC Stak 25同屬一個家族，但是略高一個電流等級Class5，型號HC Stak 35。這是DEFCON端子的又一大亮點：強大的擴展性——通過增加或減少刀叉型端子的片數便可輕而易舉的實現載流能力的提升或降低。HCStak 35的端子恰恰就是通過3.5mm厚的銅板結合32片刀叉型端子，同時匹配95平方的高壓屏蔽線，從而達到330A@85℃的載流能力，強力支持特斯拉Model3 充電30分鐘增加274公里的續航里程。

1）HC Stak 35創新性的端子結構設計，提升了導電能力、減小了連接器的體積

2）模塊化的端子設計，可以通過改變疊片數量來設計不同導電能力的連接器，降低了端子加工成本。

（3）Models電機總成連接器

由一整體式的鋁合金殼體，殼體外側有屏蔽彈簧圈（spring contact）用于與機殼內壁接觸實現360°屏蔽，有硅橡膠密封圈用于和殼內壁接觸實現徑向密封，在鋁合金前端收小口徑用于壓接電纜屏蔽編制層，實現電纜和鋁合金殼提的360°屏蔽，尾部內測有密封膠圈實現電纜和鋁合金外殼的徑向密封。

簡單、安全。

1）連接器主體只有鋁合金外殼，附件較少，而且能夠減小電機接線的體積，國內普遍使用電機接線盒方案，電機體積偏大；

2）裝配簡單，只需要將高壓線束的連接螺栓使用工具固定，其它都不用工具，沒有多余的螺栓結構，也彌補了其不是插接式的方便性的缺陷；

3）使用螺栓固定的結構形式，相對耐振動性能可靠，連接更可靠。

（4）車載充電機連接器

確切的來講這個不能叫連接器，只是一種連接結構，由于使用在干區，應用環境好，充分展示了適宜設計的思想，在機箱殼體過孔位置沒有設計密封膠圈，而是在電纜上壓接金屬環對電纜進行固定，保證電纜導電端頭后端線束能夠有效固定，保證前邊端子導電螺栓不發生旋轉，提升連接可靠性，一般的設計思路是使用注塑線卡進行固定，使用線卡固定需要在車身或外殼上設計支架，會增加不必要的設計難度及重量并且占用更多的空間。

其在充電機上的應用如下邊圖片顯示

適合的才是最好的。

1）車載充電機布置在車內，干區環境好，此處未設計膠圈，卡扣等結構，只使用端子進行導電，充分體現了適合應用環境的簡單才是最好；

2）在電纜上壓接金屬環用于固定電纜，提升端子固定的穩定性，想法很新穎，能夠減少為固定電纜設計支架，降低設計重量而且將產品做的緊湊，占用空間小。

創新、模塊化的端子結構設計

（5）電池的高壓連接器HV Rapid Mate，這是一對，包含插頭（車輛端）和插座（電池端）

這個連接器插頭端是從battery到jbox的,沒有采用主流的高壓連接器設計，它不是一般圓形端子的連接器，采用的是刀片式的連接方式，而且還是定制的，采用的是金屬的材料，看起來很笨重，這個連接器要想拆下來也很困難。連接器的公插頭的端口有2個刀片、一個長一點的金屬銷，一個短一點的金屬銷，兩個刀片是其power pin,長的金屬銷是接地的，短的是HVIL，連接器的外殼上的金屬編織應該是外殼屏蔽接地。

公插頭的外殼兩側有一個看起來很強壯的金屬罩，這個外罩是和整車固定的，通過其下方的兩個螺栓與整車連接，外殼的內側安裝了扭簧，起到減少振動對連接的沖擊，這個有點像換電電池上的多芯大功率連接器設計方式。對于公插頭線束，就是通過連接器本身的這2個螺栓和線束中端的塑料支架來和車身實現連接的，懸掛在底盤下的；插頭出線部位采用了金屬成型的連接彎管，而且目測這個金屬彎管蠻長的，可以很好的解決了折彎半徑和線束振動對內部連接點的影響問題；電纜和刀片之間的連接方式，通過其車型上其它類似連接可以推斷出應該也是螺栓直接固定連接的，這個符合特斯拉一貫的作法，也受日本人的影響較多。

線束的另一端，2個支路上的端子沒有采用壓接方式，而是采用了更為可靠的超聲波焊接，同時屏蔽和防護都采用了軸向連接的方式，與jobx上連接我屏蔽方式采用的是spring contact的方式，就是彈簧的方式，而且彈簧是和內孔壁連接，規避了高壓盒外表面表面處理影響屏蔽連接的問題，這種彈簧方式成本雖然較高，但較為方便，可靠性較高，尤其這種越來越智能的車型屏蔽尤為重要，特斯拉在其高壓連接上采用了很多這種彈簧，而且都是一次性的，如果維護保養，按照其指導手冊說的，這個都是要更換新的，防護也是采用的內孔軸向防護的方式。

對于其插座端（電池端）內部采用的是片式的彈簧，電池內部也是通過busbar的連接方式，因為沒有找到其片式的彈簧結構圖，所以不知道其內部的彈簧分布情況是什么樣的，目測連接應該是靠譜的。

它的特點：非行業主流設計

1）彈簧屏蔽，屏蔽性能好

2）金屬材質，強度高，屏蔽好

3）片式+螺栓連接，結構緊湊，散熱好

4）金屬帶扭簧減振外殼，抗振性比較好

5）雙裙邊防護加軸向內孔防護，防護性能較好

6）電纜尾部加金屬外管出線，對接觸點的影響較小

7）超聲波焊接連接端子，接觸電阻小，溫升低，耐久性好

當然它也有一些問題，比如插頭插座插合的界面防護性能其實沒有那么高，容易漏水，片式的結構強度不夠，而車身的沖擊很難通過扭簧徹底抵消，容易造成片式變形，包括左右的刀片不在一個水平線上等，這些問題特斯拉也在其指導手冊中有說明。

特斯拉從最早的model3,到models modelx等都沿用了這種設計方式，但是細節做的越來越好，考慮的越來越細致。很多人都說特斯拉的靈魂是設計，但是不可否認，其做工也是越來越好；

特斯拉插片的高壓連接器開發也是遵循了特斯拉工程師的一些要求：尺寸更小，散熱更好，帶鋁導線超聲波焊接選型卡，這種片式的結構還是很受日美的一些車廠歡迎的，但是通過一些資料也了解到，歐洲在8.0以上開始主推圓形端子的結構，具體原因沒有較多的實測數據對比，無從判斷。

其實看特斯拉的電池和定制的插件，300A電流應該是一個分水嶺,300A以內按照目前的行業技術，用心的企業都可以把產品做的很好了，隨著氫燃料汽車、更大功率的汽車逐步增多，電流會更大，300A以上的電流對各家高壓連接器的長期使用會是一種挑戰，尤其是高電流帶來的溫升問題，這個現象目前通過一些商用車型上也能看的出，因為乘用車一般都是整體設計，大面積高壓連接器暴露在嚴酷環境下的不是很多，即使底盤線也大多有多層的保護，商用車相對粗獷一點，為此目前某些廠家等都推出了高達400甚至500A的連接器。當然電流不可能無限大，在整車更高電壓沒有完成打通“任督二脈”之前，較大的電流是當下不得已的一種選擇，通過保時捷為大眾趟路來看，大眾其實已經具備了整車更高電壓的設計能力，也許高壓連接器1000V也要像商儲一樣，往1500V上靠近了。

3.大眾高壓連接器

在高爾夫上用了很多的AK界面的connector，到了MEB新平臺，大眾全部重新布局，連接器更多的是往整車模塊布置合理需要走，電池的端口定制化的一體式的連接器就是個例子，對于大平臺來說那點定制開發費根本不是問題，而且能全部由自己來掌控，所以對于那些財大氣粗，又想大刀破斧的重新搞的，按照自己的要求全新結合自己的布置需要定制化連接器未必不是一件好事情。對于電池內部的高壓單元的連接，采用了帶touch-poof的塑膠頭螺栓實現絕緣安全的同時兼顧標準化的作業需要，這個地方的連接更多呈現的是在不增加尺寸的同時，利用有限空間增加接觸面提高載流能力同時采用螺栓的緊固連接兼顧穩定的連接，重要的是也能批量化作業，還能控制成本。

七 趨勢

1.政策導向作用 國家對新能源電動汽車產業政策的制定要根據中國國情來決定。在發展綠色交通體系方面，國家計劃提出，加快車船結構升級，推廣使用新能源汽車。加快推進城市建成區新增和更新的公交、環衛、郵政、出租、通勤、輕型物料配送車輛使用新能源或清潔能源汽車，重點區域使用比例達到80%；重點區域港口、機場、鐵路貨場等新增或更換作業車輛主要使用新能源或清潔能源汽車。在物流園、產業園、工業園、大型單列市建成區公交車全部更換為新能源汽車。在物流園、產業園、工業園、大型商業購物中心、農貿批發市場等物流集散地建設集中式充電樁和快速充電樁。根據國家的政策導向，整車廠也根據相關政策調整內部模式，這就決定了連接器的發展方向。

2.高壓連接器的結構設計有兩種趨勢。一種是由原來低壓的面接觸改為高壓下雙螺旋曲線結構、線簧結構、多孔耐磨結構、片簧接觸結構、彈性插孔結構的線接觸以增加接觸面積，降低接觸電阻，提高載流能力。而另一種則是采用多觸點接觸環、具有陣列凸點的鏤空連接管、新型的圓柱形冠簧直接實現點接觸來降低接觸電阻，提高載流能力。彈性高壓插頭則可以與插座直接形成線性接觸，不需要冠簧等中介體。

3.定制化及平臺化 電動汽車這種類型也多，比如說乘用車、物流車，包括定制連接器，要求會不所不同，或者說會提出一些特別特殊的要求，所以包括還有無人駕駛，物聯網車、新能源等等，其實趨勢這個東西不好判斷的。連接器廠家要考慮一下，這種電動汽車細分行業需求的定制化（整車端和電池端），或許會是一個選擇不錯的嘗試，現已經在邁向第一步。因為總體來看，這些類型的車都會在不同的場合應用，其實都是一個細分領域，雖然量沒有那么大，但是那個市場就是專屬的，在這個市場就是做到頂尖，這也是一個不錯的選擇。第二個就是平臺化，從整車的角度的確看到了車輛越來越快的平臺化，模塊化，對于高壓連接器而言，很多的同行可能或多或少持一些悲觀看法，會認為連接器會越來越少，從單車的角度來說的確會減少了很多個點，但是從整體市場的角度來說，這個還是一個巨大的市場。未來電池和整車都會趨于平臺化，如何跟客戶保持深入的技術溝通，形成雙方平臺化的產品很重要，國內主機廠比較多，大家平臺現在也不同，比如電池整包廠特別多，每家自己的模組方案、電池箱成組方案都不一樣，作為連接器廠家需要思考怎么樣做適合平臺化的應用。

從整車的發展角度來說車輛高壓單元，會越發的往電池和多合一控制單元高度集成化。電池平臺化已經是主流OEM的必修工作，隨之帶來的原本分散的高壓連接器也逐步集中；同樣隨著華為等企業的入局，多合一的高度集成化也是重要的發展趨勢，單車的高壓連接器數量也是一定的，而且連接器的相關主要功能要求也會發生變化，比如防護（電氣絕緣和防水防塵要求）會被高度凸顯出來，復雜的EMC要求會下壓至硬件層級解決。

某歐洲OEM已經在走這條路了，原來雜亂無章的連接器從平臺化設計之初就從功能層面被頂層設計了，做成了一體化的結構面板，而且按其趨勢來看，其連接器的功能還會被進一步的調整；而特斯拉明顯在這方面要比大眾走的更快，其車輛的高壓連接器通過高壓單元的高度集成被減少了很多，剩余的不可或缺的連接器也打撒重組，把其模塊化，這一點上某新能源車并沒有參照什么傳統的USCAR LV的設計標準要求，還是依照其自身的需求來合理化設計；在這一點，非常值得國內主流的OEM去借鑒和思考；從長遠來說，標準化其模塊和結構會大大的降低成本同時還能保證非常好的可靠性。

1）從高壓連接系統設計之時就考慮連接器的相關功能是否能拆解 2）高壓系統的連接點要盡量減少，通過集成的方式等實現 3）高壓連接器從分散到類似ID.4的面板集成，再到特斯拉的連接器模塊標準化 4）連接的形式不要拘泥于傳統的連接方式，連接器要求要服務系統要求 5）從長遠平臺考慮，可以走OEM主導的定制化路線

核心思路還是從功能和結構上把其進行模塊化管理、標準化管理，這個思路不見得能夠在國標層面實現，但是各家OEM或者車輛廠商結合下游連接器企業聯盟可以主導其工作。

4.電流更大

短期內，因為整車的電壓平臺無法快速的提升，隨著續航里程加大等要求，電流的提升是一定的，這就要求對于動力插件要能承受更高的電流，目前的大多數行業標準都是基于8mm的端子為contact，一般只能耐受額定250A左右，目前各家也在逐步開發新一代的大電流動力插件，比如TPI的450A電流；怎么樣加大電流，降低溫升，從而最大化的利用電纜導電性，降低電纜平方數是各家重點考慮的問題，當然也可以嘗試考慮將冷卻系統和動力插件回路進行關聯從而實現大電流，較小溫升，較輕重量的的目標。

5.數據分析及環境模擬

隨著整個電動汽車發展，對于車輛而言也積累了較多的數據，這些數據將會非常有效的幫助構建完整的環境模型，從而可以對汽車的零部件使用壽命、安全隱患、失效機制等進行有效的模擬分析和規避；連接器廠家同樣也積累了大量的實際應用經驗和數據庫，怎么利用這些實際的數據，進行數學仿真建模從而從設計端更合理的規避實際的問題，怎么樣利用這些數字構建環境模型，可以把設計帶入更好的去模擬其使用壽命。

從實際情況來說，應該是一個從了解其功能、性能要求，到知道為什么的一個過程，隨著國內這些年新能源汽車市場的快速發展，對高壓連接器的產品已經有了很深的了解和實際應用數據，目前更多的應該是探究其背后的原理，車輛廠家也更多的應該把其和車輛的其它高壓單元同等看待，從系統結構上去考慮其選型和使用。

通過分析新能源連接器的主要技術參數及選用原則，隨著不斷地去搜集各種各樣的數據反饋，在國外的話，甚至連接器的廠家設置了很多整車的數據返回，會形成一個聯盟，會根據數據不斷的改良，達到一個最優的產品。 同時，隨著國內連接器廠商，在實際使用過程中得到的主機廠和用戶的實際反饋。連接器廠商們也在不停地去模擬真實用戶使用環境下連接器是否穩定，包括我們新材料的研發和技術壁壘的攻克，成本是否能夠商業化，在不久的將來，這些都不會是問題，都會被克服掉。

6.未來的連接器

隨著汽車越來越智能化，對于連接器在未來的智能汽車上，絕不會僅僅作為一個電連接點進行傳輸，這個和傳統汽車會有非常本質上的區別， 未來的連接器有可能會變成模塊化，其功能會隨著不同的汽車部位應用場景，功能也會有所不同。同時智能駕駛的出現會讓連接對于傳輸的穩定性變成強制條件，對于電性能的可靠性，以及其它性能都會提到更高一個要求等級。

小型化及輕量化

在汽車工業日漸追求節能與環保的背景下，汽車輕量化及小型化已成為技術潮流，也是汽車廠商技術競爭的重點，通過控制整車重量，可以有效的降低油耗，減小尾氣排放，提高燃油能效。在汽車工業這樣的大環境下，也帶動新能源連接器必須走（1）小型化及輕量化。 在節能與環保、低碳出行的大環境下，新能源汽車向輕量化及小型化轉變，汽車的輕量化和小型化必然帶動新能源連接器走向小型化和輕量化，更小的安裝空間，需要更小的連接器尺寸。例如引入更小尺寸的高性能銅合金導線做為信號傳輸線，設計高性能端子來降低小功率傳輸導線尺寸。伴隨線束輕量化設計，需要具備設配鋁線的能力，將連接器中傳輸較大功率的大線徑銅導線替換為鋁導線使得端子和接觸件系統向微型化發展，同時引入以及該微型化產生的壓接不穩定的優化及可靠驗證方法。 （2）集成化 DC/DC、OBC、PTC、PDU等小功率電器高壓電電器合并為三合一和多合一（下圖），高壓連接器有合并為一款多線連接器的趨勢。應對新能源汽車驅動系統集成化，高壓連接器需要承受更高的工作電壓，更大的工作電流，同時具備在惡劣的工作環境下正常使用的能力。

對于高壓連接器而言，從原來肩負連接眾多分散的高壓單元，也會逐步逐步往電池DC/DC和對合一電控聚焦，數量下降是一定的。關于車內高壓連接器未來幾年隨著整車不斷快速的集成以及連接器大廠的量產自動化的快速落地，會呈現一個單車用量和單價快速下降的趨勢，雖然市場車的量在上升，但是高壓連接器的壁壘并沒有那么大，先發優勢也會逐步被替代，成本是核心，一旦過了那個點，車內的高壓接口也會趨于互換。

（3）電磁兼容 伴隨汽車更多的電氣控制模塊，高壓連接器需要更好的屏蔽以抑制電磁干擾的傳播。目前，已有部分車型高壓連接器是采用非屏蔽的方式， 把控制EMC的責任全部交給各個用電器件， 采用硬件濾波的方式進行。 （4）更低的成本一方面模具的設計與制造是實現產品批量生產的前提條件，另一方面精密沖壓和注塑、自動機組裝是自動化生產的關鍵。另外高壓連接器如何適應其高電壓、大電流的工作環境并保證汽車電子系統的安全，仍然是每一家連接器廠商都需要不斷功克的技術難關。