新能源汽車的連接器解決方案
由成都高新區(qū)管理委員會(huì)主辦，成都天府軟件園承辦的“2013中國(guó)汽車電子國(guó)際論壇暨汽車半導(dǎo)體應(yīng)用峰會(huì)”在成都新東方千禧大酒店召開，C114中國(guó)通信網(wǎng)對(duì)此次會(huì)議進(jìn)行了全程報(bào)道。
為大家?guī)硇履茉雌嚨倪B接器解決方案。科絡(luò)普汽車線束膠帶
大家上午好！我今天要講的主題是在新能源汽車中連接器對(duì)安全性和可靠性的解決方案。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來越高，環(huán)境保護(hù)越來越多的受到了關(guān)注，而汽車工業(yè)一直是消費(fèi)自然資源的大戶，廢氣的排放對(duì)環(huán)境造成很大的污染，所以人們一直在尋找一種新的能源來代替現(xiàn)有的汽車動(dòng)力。從1980年到2010年，我們經(jīng)歷了汽油、柴油、天然氣、生物柴油、電動(dòng)機(jī)和混合動(dòng)力到燃料電池，市場(chǎng)的需求迫使技術(shù)上的不斷突破，同時(shí)技術(shù)上的障礙和配套設(shè)施的落實(shí)不到位，以及一些其他因素也減緩了新能源利用的步伐。所以按照初步的估計(jì)，到2015年前內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)仍然將占有絕對(duì)市場(chǎng)，但同時(shí)混合動(dòng)力和電動(dòng)車市場(chǎng)將迅速發(fā)展，我們希望通過政府的大力扶持和各企業(yè)的積極努力，以及各配套設(shè)施的落實(shí)，以及標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)制訂完善，新能源汽車的發(fā)展將大大超過我們?cè)瓉淼念A(yù)期，而電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)將逐漸普及高密度/大功率電池組. 電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)主要分三類，中混電動(dòng)機(jī)和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)車，這將成為普通車型的主流，在目前的情況下，根據(jù)不同的電動(dòng)車的種類，電器系統(tǒng)的電壓和電流也隨之變化，電壓從14伏到100伏，電力也從100安培到500安培，電動(dòng)車和混動(dòng)車用的是高壓高電器的電氣系統(tǒng)，汽車線束絨布膠帶而電壓電流有不斷升高的趨勢(shì)，到2015年將有可能達(dá)到600伏電壓和500安培，稍有任何不當(dāng)就會(huì)造成整車燒毀，對(duì)人的生命構(gòu)成威脅，所以在新能源汽車中這是最為關(guān)鍵的問題，這就要求汽車所有零部件具有最可靠的質(zhì)量和性能。從而來保證汽車在任何環(huán)境和條件下都能正常運(yùn)行，對(duì)于連接器而言，雖然只是一個(gè)小小的零部件，但是在我們的統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，由于連接器的缺陷，造成整車事故的比例非常高，所以小小的連接器對(duì)整個(gè)汽車的質(zhì)量保證起著舉足輕重的作用。
要說連接器的可靠性，必須保證連接器的密封性能，防火花性能,屏蔽性能和溫度的控制等等，連接器行業(yè)當(dāng)中密封等級(jí)最高的是IP67，在汽車的不同位置防護(hù)等級(jí)是不一樣，大部分有可能進(jìn)水的地方都要求IP67，在連接器有四個(gè)地方水會(huì)進(jìn)入，公端連接器和設(shè)備間,公端連接器和電纜間,公端母端連接器之間,母端連接器和電纜間. 密封的方式有很多種，在密封設(shè)計(jì)中，每一個(gè)孔位都會(huì)被隔離開，非常重要的是所有的密封圈都必須要保持限位，很多失效都是由于密封圈位置移動(dòng)從而造成密封失效。比較巧妙的設(shè)計(jì)是利用端子位置的保持器，在保證端子位置的時(shí)候，也保證密封圈的位置.最常用的密封材料有硅橡膠(液硅和固硅)。由于高壓和高電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，會(huì)對(duì)其他的通訊設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，而快速切換的電源也會(huì)造成電磁干擾，所以汽車包括整車和零部件必須要有抗干擾和抗輻射的能力，對(duì)連接器也有同樣的要求，要求整個(gè)連接器要有屏蔽層，汽車線束布基膠帶并有效的和電纜屏蔽層連接，屏蔽層的設(shè)計(jì)有兩種，一種是內(nèi)屏蔽，還有外屏蔽，在外屏蔽設(shè)計(jì)中，通常用兩個(gè)同樣的屏蔽殼體裝配在一起，屏蔽殼體上必須要有足夠的鎖片結(jié)構(gòu)來保證內(nèi)連接器的可靠安裝，屏蔽層必須覆蓋整個(gè)連接器長(zhǎng)度，以保證足夠的屏蔽功能，必須盡量減少屏蔽界面之間的電阻，所有屏蔽零件比較電鍍，以防止氧化腐蝕，所有的屏蔽材料必需在密封的環(huán)境中，以防止化學(xué)腐蝕。內(nèi)屏蔽結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，首先必須將電纜的屏蔽層壓縮到一個(gè)金屬內(nèi)環(huán)，屏蔽層和塑料成型在一起，所有屏蔽層都在密封的環(huán)境下，以避免氧化腐蝕而影響到屏蔽性能。為了安全的考慮，車內(nèi)電氣系統(tǒng)不允許暴露在高電壓的環(huán)境下，為了避免由于高電壓斷開和閉合所造成的打弧現(xiàn)象，我們采用了一種設(shè)計(jì)，原理是在高電壓端子連接時(shí)，整個(gè)回路不帶電，高壓互鎖回路接通并給系統(tǒng)傳遞一個(gè)信號(hào)后才連上高壓電路，在連接器斷開的時(shí)候正好相反，先斷開高壓互鎖回路，系統(tǒng)高壓電路斷開,然后高壓端子在不帶電的情況下斷開，這樣就避免了打弧的可能性。在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上一般有內(nèi)置式和外置式,內(nèi)置式高壓互鎖回路安裝在兩個(gè)高壓端子之間，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊體積小.外置式的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，相當(dāng)于一個(gè)輔助的小連接器安裝在一起，這樣一來體積就比較大,但可以附加CPA裝置。
由于高壓電氣系統(tǒng)電壓高達(dá)幾百伏，所以必須保證所有暴露在外的帶電體之間有足夠的絕緣性，以避免人的傷害. 按照ISO標(biāo)準(zhǔn),有兩個(gè)指標(biāo)來衡量，一個(gè)是電氣間隙,指的是兩個(gè)暴露在外帶電體之間的最短直線距離，另一個(gè)是爬電距離, 指兩個(gè)暴露在外帶電體之間沿著絕緣體表面為路徑的最短距離，例如電源在600伏的時(shí)候，電氣間隙要求大于8毫米, 而爬電距離要求大于10毫米.這二個(gè)要求對(duì)連接器的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)很大的挑戰(zhàn).還有一個(gè)重要的安全性就是防手指觸碰，就是手指不能碰到連接器內(nèi)帶電體，由于系統(tǒng)高達(dá)幾百伏的電壓和幾百安的電流,一旦人的手指碰到帶電體，將直接對(duì)人的生命構(gòu)成威脅，這種情況很有可能發(fā)生在安裝、調(diào)試和維修過程中。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)連接器的時(shí)候要加以考慮，根據(jù)ISO的要求，當(dāng)用一個(gè)直徑12毫米的探頭來測(cè)量時(shí)，在連接器里面的任何部分探頭都不能碰到帶電體.一般有兩種設(shè)計(jì)來滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，汽車線束PVC膠帶第一種是在結(jié)構(gòu)尺寸上加以保證，在端子周圍加絕緣材料，并高出端子的高度，使得人的手指沒有可能碰到端子;第二種是在金屬端子的頂部裝上一個(gè)塑料帽，使得手指不能直接碰到金屬端子，但是這種結(jié)構(gòu)不適用在內(nèi)空間比較大的情況，因?yàn)樵谶@種情況下手指是有可能從側(cè)面碰到端子。
另外有效的控制溫度也是非常重要的安全措施，首先我們必須要了解實(shí)際的溫度情況，以及車內(nèi)對(duì)溫度控制的要求，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的高熱量加上炎熱夏天，高溫會(huì)對(duì)整車的環(huán)境溫度產(chǎn)生很大影響，再加上電氣零部件承載很大的電流，使得電氣部分局部溫度可以高達(dá)一百多度，溫度太高會(huì)造成連接器絕緣材料失效，導(dǎo)致安全問題。為了有效的控制溫度，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中首先要根據(jù)應(yīng)用定義不同的溫度等級(jí)，然后根據(jù)不同的溫度等級(jí)來設(shè)計(jì)我們的產(chǎn)品和工藝，合理的選擇材料是非常關(guān)鍵，靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的部分我們必須選用耐高溫的材料，當(dāng)然我們能控制的是溫度的上升,在幾百安培的情況下，必須選擇合理的設(shè)計(jì)，使得溫度控制在合理范圍內(nèi)，一般我們會(huì)從電氣的電阻來考慮，最大限度來降低電氣的接觸電阻，對(duì)于接觸端子我們會(huì)選擇高性能低電阻的金屬材料，合理的設(shè)計(jì)端子形狀，來確保端子的接觸正壓力,從而降低接觸電阻. 端子的電鍍也不能忽略,必要是我們會(huì)選用電阻最低的鍍銀層. 在設(shè)計(jì)中我們會(huì)用模擬軟件把以上所有的電阻因素反復(fù)組合分析來確保最終的結(jié)果和要求，在工藝上我們采用超聲波焊接技術(shù)，把電纜和金屬端子焊接在一起，由于超聲波工藝面積非常大，所以可以有效的使溫度得到發(fā)散。
下面我們來展望一下充電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，我們從Mode1充電系統(tǒng)到16安培的普通充電系統(tǒng)，再到簡(jiǎn)易的充電樁，再到專用的充電樁30安培，還有直流快充充電樁80安培，再后面是組合充電接口充電系統(tǒng)，它是把車載充電接口交流和直流復(fù)合在一起從而降低成本,后面是無線充電系統(tǒng),德爾福也在開發(fā)這個(gè)系統(tǒng)，是車子在停車位的時(shí)候自動(dòng)通過無線充電，最后是智能小區(qū)能源網(wǎng)，所謂的智能小區(qū)能源網(wǎng)，就是利用太陽能充電，白天利用太陽能進(jìn)行充電，晚上我們可以對(duì)車子進(jìn)行充電，剩余的電量可以賣給國(guó)家電網(wǎng)，通過這樣的新能源反復(fù)利用，可以節(jié)省能源和降低排放。
下面我趁這個(gè)機(jī)會(huì)給大家簡(jiǎn)單的介紹一下德爾福，德爾福下面有五個(gè)事業(yè)部，德爾福派克是其中之一，下面又有兩個(gè)事業(yè)部，一個(gè)是電子電氣分布系統(tǒng)，第二個(gè)是連接器系統(tǒng)，電子電氣主要是做線速，連接器系統(tǒng)主要是做連接器，包括安全控制系統(tǒng)連接器，混合動(dòng)力連接器，還有數(shù)據(jù)通訊連接器產(chǎn)品等等. 德爾福連接器系統(tǒng)在上海安亭的工廠是全球最大的連接器工廠，占地50平方公里，它有注塑機(jī)，嵌入件注塑機(jī)，液硅注塑機(jī)，快速?zèng)_床等等，LSLR同時(shí)可以把密封圈注塑在塑料的殼體里面，這樣在設(shè)計(jì)中可以把密封圈做到任何部位，還有連接器裝備線等，德爾福的模具工廠是全球最大的模具工廠，包括精密模床、光曲模床、精密銑床、SEDM、CNC、全自動(dòng)EDM加工線，最主要的我們有三條EDM的加工線，這是在中國(guó)連接器行業(yè)里面唯一的具有全自動(dòng)裝備線的公司。中間是機(jī)械手的導(dǎo)軌，兩邊是各種不同的加工工位，包括銑床、EDM、電機(jī)的組成柜，包括原材料的組成柜,在加工時(shí),工程師只需要把要加工的模型輸入到電腦里面，然后機(jī)械手就可以直接從儲(chǔ)存柜里面拿到要加工的電極進(jìn)行加工，加工完以后會(huì)自動(dòng)放到柜里儲(chǔ)存起來，并編號(hào)，或夾裝到響應(yīng)的EDM工站上,然后再自動(dòng)拿到毛坯到這個(gè)工站進(jìn)行加工，完后進(jìn)行測(cè)量，把測(cè)量數(shù)據(jù)存在電腦里面，最后把產(chǎn)品存到柜里面，工程師唯一要做的就是把3D模型輸入，所以這是非常先進(jìn)的加工線。中國(guó)工程部我們有一百多個(gè)工程師，包括連接器的開發(fā)系統(tǒng)，連接器的應(yīng)用工程，有材料工程師進(jìn)行材料方面的研究，還有模擬工程，因?yàn)樽鲞B接器設(shè)計(jì)前期階段要反復(fù)模擬，以確保在實(shí)驗(yàn)中保證成功率，也節(jié)省開發(fā)周期。還有快速樣品實(shí)驗(yàn)室，我們?cè)趦商熘畠?nèi)就可以給客戶提供一個(gè)具有一定功能性的樣品，還有一個(gè)新產(chǎn)品新技術(shù)的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，在制造方面有注塑模具(包括液硅模和嵌入式模具)的設(shè)計(jì)和制造，自動(dòng)裝配線的設(shè)計(jì)制造，在安亭我們還有一個(gè)測(cè)試中心，它符合ISO16949，每年能做兩千三百多個(gè)實(shí)驗(yàn)，能做車子連接器的全套實(shí)驗(yàn)。
我就講到這里，如有問題歡迎大家和我聯(lián)系以便進(jìn)一步的探討,謝謝大家！
- 上一篇：汽車線束功能介紹 2018/11/14
- 下一篇：汽車線束的標(biāo)準(zhǔn) 2018/11/14
