quanjing

800V架构下,给连接器带来了哪些“改变”?

发布时间:2023年12月15日 | 文章来源:线束中国 | 浏览次数:135 | 访问原文

众所周知,新能源汽车用连接器的作用主要是保证整车高压互联系统,即在内部电路被阻断或孤立不通处架起桥梁从而使电流流通,通过独立或与线缆一起,为器件、组件、设备、子系统之间传输电流或光信号,并且保持各系统之间不发生信号失真和能量损失的变化,是构成整个完整系统连接所必须的基础元件。而一辆新能源汽车里的连接器大概有三种。

■ 低压连接器与高压连接器
低压连接器:电压在24V之间,这个传统燃油车里也有,主要是用于燃油车BMS,和空调车灯等系统。
高压连接器:电压在500-1000V之间,新能源汽车中的电池包、电机和电机控制器、PDU、充电系统、DCDC转换器、空调压缩机、PTC加热器等这些高压车身电子单元都用到了高压连接器。

■ DCDC转换器—PTC加热器
高速连接器:目前新能源汽车的车载传感器,用量也增加不少,这对数据传输要求(高速高频大数据量)相应提高,车载射频连接器使用量也随之增长,FAKRA、Mini-FAKRA(HFM)以及HSD(射频),其主要用于信息娱乐系统、导航、辅助驾驶系统、传感器以及摄像头等。

01.

高压连接器的构成与分类
电动汽车上所用的高压连接器都有公端(Male connector)和母端(Female Connector)之分,公端往往以线端的形式存在,母端的出线方式总体有铜排、螺栓和线缆压接三种,另外根据电流大小,还分为大电流高压连接器和小电流高压连接器,以50A为分界小于这个值的为小电流相反大于50A就是大电流连接器。
新能源汽车的高压连接器主要由四个部分组成:触点、绝缘子、外壳和附件
触点是连接器的核心部件,整个车辆的所有线路和系统都通过插入式触点连接到行驶过程中所需的光电信号。
绝缘子主要起绝缘作用,保证接触件之间的绝缘,即内塑壳。
外壳主要起到固定和保护作用,保证接插对准和保护整个连接器。
附件是为了根据用户要求完成对电缆和连接到连接器的其他零件的保护,并满足工作环境的其他要求。
而高压连接器按有无屏蔽功能分为非屏蔽型链接器和屏蔽型连接器:
非屏蔽型连接器的内部结构比较简单,无屏蔽功能,成本相对较低,也节约了屏蔽功能的安装成本,可以应用在不需要屏蔽功能的部位上,如充电回路、控制器内部、电池包壳体内部及控制内部等由金属壳体包覆的电器上。

■ 非屏蔽型连接器
屏蔽型连接器则与之相反,屏蔽型连接器结构复杂,有屏蔽要求,成本相对较高。适用于必须有屏蔽功能的地方,适合应用在高压线束连接这种要求具有屏蔽功能的部位上,如用电器外部与高压线束相连处。

■ 屏蔽型连接器
根据线束连接方式不同分为两个类别的连接固定式和插合式:
固定式连接器一般都是以螺栓直接连接的,螺栓连接是在整车上经常看见的一种连接方式,这种方式的好处在于它的连接可靠性,螺栓的机械力是可以抵御汽车级的振动影响的,其成本也相对低廉,但是其也存在一定的局限性,拆卸安装和维护都有极高的成本,占的空间也大。
插合式连接器通过联接两个端子外壳来保证电气连接的安全, 从而提供与该线束的连接。因为插合连接直接可以手动插合即可,所以从某种角度来说,还是可以减少空间利用,尤其在一些狭小的操作空间。
根据有无密封要求可以分为密封连接器和非密封连接器:
高压连接器根据使用部位的不同,对密封的要求也不同,大致可以分为S1、S2、S3这3个等级。湿区连接器一般会有密封要求,干区连接器则没有密封要求,高压连接器密封等级需满足IP6K9K,同时还需要满足IP67甚至IP68。高压连接器防护等级未装配满足IPXXB,装配后满足IPXXD。IPXXB是防触指防护等级,IPXXD是探针进入探测等级。

02.

800V架构下,连接器的改变
平台架构从400V升级至800V,相应地要求连接器需要重新选型。要满足高压带来的一些热管理、EMC等问题,连接器数量需要增加(增加大功率快充接口)。在同等功率条件下,电压提高,电流减小,线缆耐压性提高,体积减下。因此,800V高压平台对连接器的要求其实无非就两点:
一是产品品质升级。800V架构下在性能上相对传统连接器也有更高的要求,如高压互锁HVIL、IP67/68、IP6K9K防护、阻燃等级V0、电磁防护等。另外,电动汽车有很多的电子器件,电流会产生磁场,尤其是800V平台的交流电频率很快,导致的EMC问题,这就需要整车零部件都要有抗干扰的能力,尤其是电动汽车这整个电力载体,对于高压系统而言,屏蔽连接器、电缆是非常重要的。
改进方案就是会在接触电阻上镀金或镀银形成金属屏蔽罩,电缆屏蔽层会跟金属壳的屏蔽层相连,形成一个有效的360°的屏蔽层,屏蔽与非屏蔽连接器主要区别即为是否设置有导电良好的金属屏蔽体。
此外,现在的电车都追求轻量化、集成化,这就需要产品尽可能的做的更小或更集成,额定电压大小与爬电距离和电气间隙成正比,换句话说,额定电压要求越高,连接器越大,或者越长,所以说连接器的大小长短的减少,对技术的要求很高。
二是需求用量增大。首先目前市面上的充电桩,基本都是给400V电动车充电的快充桩,电压最高也就750V,目前的800V车型需考虑落地实用性,所以要兼容400V电车的充电桩,一般都是会在车上加个升压模块DCDC,致使连接器的数量增加。另外,若给800V电动车充电,快充桩需提升至1000V,其充电桩也需要兼容400V的直充,充电桩内部也需增加DCDC,这就又要增加连接器的数量了,升级到800V平台预计连接器数量较400V平台提升15到20个。
保时捷的升压方式是电容储存升压,是不需要线圈的,通过并联电路对两个电容进行充电,再切换电路形成串联电路(电压加倍),再减去二极管的压降,但也需要增加两个电容一个开关,连接器的数量也是必不可免的增加。
目前的800V高压连接器最主流的还是塑料+屏蔽功能+高压互锁+二级解锁的第4代高压连接器。高压连接器主要有两种标准体系,分别为LV标准插件,USCAR标准插件,目前以LV在国内市场流通性最大,工艺标准最完善,国内能做的企业不多,LV与USCAR这两种都做的企业那就更少了。