工程塑料應用于新能源汽車高壓線束接插件要求

目錄：

1 高電壓承受能力

新能源汽車的工作電壓范圍通常在 60V - 1500V 之間 ，遠超傳統(tǒng)燃油汽車的 12V 或 24V。

常見的純電動汽車，其高壓電一般在 400V 左右，部分車型甚至邁向了 800V 高壓平臺。如此高的電壓，對高壓線束接插件的耐壓能力提出了嚴苛要求。

一旦接插件的耐壓能力不足，就可能導致絕緣擊穿，引發(fā)短路、漏電等嚴重問題，不僅會損壞車輛的電氣設備，更會對駕乘人員的生命安全構成巨大威脅。

高壓線束接插件必須能夠承受住新能源汽車工作時的最高電壓，并且還要預留一定的耐壓余量，以應對諸如瞬間過電壓等特殊情況。

為了滿足高電壓要求，接插件在設計上采用了高性能的絕緣材料，如聚酰亞胺（PI）、聚四氟乙烯（PTFE）等 。這些材料具有出色的電氣絕緣性能，能夠有效阻止電流的泄漏，保障接插件在高電壓環(huán)境下的穩(wěn)定運行。

2 大電流傳輸性能

除了高電壓，新能源汽車高壓線束還需要傳輸大電流。

作為主要的能源傳輸通道，其直流母線額定工作電流可達 200A 以上，部分大功率車型甚至更高。以一輛動力強勁的純電動 SUV 為例，其驅動電機在滿功率運行時，可能需要幾百安培的電流供應。

大電流傳輸時，會產生大量的熱量，如果接插件不能有效應對，就會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，進而導致接觸電阻增大，進一步加劇發(fā)熱，形成惡性循環(huán)，最終可能使接插件損壞，影響電力傳輸。

為了應對大電流，接插件在設計上采用了多種措施。

在材料選擇方面，通常會選用具有高導電性和良好散熱性能的金屬材料，如銅合金 。銅合金具有優(yōu)異的導電性能，能夠降低電流傳輸時的電阻，減少能量損耗和發(fā)熱。同時，其良好的散熱性能有助于將產生的熱量及時散發(fā)出去，維持接插件的正常工作溫度。

在結構設計上，會增大接插件的接觸面積 。更大的接觸面積可以降低電流密度，減少發(fā)熱，提高接插件的載流能力。

還會優(yōu)化接插件的連接方式，確保連接的緊密性和穩(wěn)定性，減少接觸電阻，保障大電流的順暢傳輸。

3 防水防塵標準

在新能源汽車的復雜使用環(huán)境中，高壓線束接插件面臨著各種外界因素的挑戰(zhàn)，防水防塵性能至關重要。

這里就不得不提到防護等級（IP 等級），它由國際電工委員會（IEC）制定 ，是衡量電氣設備外殼對異物侵入防護程度的重要標準。IP 等級由兩個數(shù)字組成，第 1 個數(shù)字表示防塵、防止外物侵入的等級，第 2 個數(shù)字表示防濕氣、防水侵入的密閉程度，數(shù)字越大，防護等級越高 。

對于新能源汽車高壓線束接插件來說，通常要求達到 IP67 及以上的防護等級。

以 IP67 為例，數(shù)字 “6” 代表完全防止外物侵入，且可完全防止灰塵進入；數(shù)字 “7” 表示防止侵水時水的侵入，物體侵在水中一定時間或水壓在一定標準以下能確保不因進水而造成損壞，具體試驗標準為在水下一米的位置浸泡 30 分鐘，若無水進入則產品合格。

4 耐高溫性能

新能源汽車在運行過程中，高壓線束接插件會因電流傳輸產生熱量 ，加上汽車發(fā)動機艙等部位本身溫度較高，接插件所處的工作環(huán)境溫度常常很高。

尤其是在大功率充電或車輛高速行駛時，電流較大，接插件的發(fā)熱問題更為突出。如果接插件不能承受高溫，就會出現(xiàn)材料老化、變形等問題，導致接觸不良，影響電力傳輸，甚至引發(fā)安全事故。

為了應對高溫挑戰(zhàn)，高壓線束接插件在設計上采用了耐高溫材料，如熱塑性聚酯彈性體（TPEE）、液晶聚合物（LCP）等 。這些材料具有良好的耐高溫性能，能夠在較高溫度下保持穩(wěn)定的物理和化學性能，確保接插件的正常工作。在結構設計上，也會采取散熱措施，如增加散熱鰭片、優(yōu)化內部結構以提高散熱效率等 ，盡可能降低接插件的工作溫度，保證其在高溫環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性。

5 接插件的 EMC 設計

為了實現(xiàn)良好的 EMC 性能，高壓線束接插件在設計上采取了一系列措施。

屏蔽設計是關鍵的一環(huán) 。通常會在接插件外殼采用金屬材料，如鋁合金、銅合金等，這些金屬材料能夠形成一個屏蔽層，將接插件內部的電路與外界的電磁場隔離開來，阻止內部電磁干擾向外輻射，同時也能防止外界電磁干擾進入接插件內部。

接地措施也非常重要 。接插件會通過專門的接地引腳或接地導線，與汽車的接地系統(tǒng)相連，確保接插件的屏蔽層能夠有效接地。這樣一來，當接插件受到外界電磁干擾時，干擾電流能夠通過接地路徑迅速流走，避免干擾信號在接插件內部積累，從而保證接插件和整個高壓線束系統(tǒng)的正常運行。

通過合理的屏蔽設計和接地措施，高壓線束接插件能夠有效降低電磁干擾的影響，提高新能源汽車的電磁兼容性，保障車輛電子系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。

6 絕緣設計

絕緣設計是高壓線束接插件安全設計的重要環(huán)節(jié)，其核心目的在于防止電流泄漏，從而保障人員和車輛的安全。

在材料選擇方面，高壓線束接插件通常會選用具有**電氣絕緣性能的材料。

交聯(lián)聚乙烯（XLPE）因其具備良好的電氣性能和較高的耐熱性，在新能源汽車高壓線束接插件中得到了廣泛應用 。它能夠在高電壓環(huán)境下，有效阻止電流的泄漏，確保電能在規(guī)定的路徑內傳輸。

硅橡膠也是一種常用的絕緣材料，它不僅具有優(yōu)異的絕緣性能，還擁有良好的耐高低溫特性，能夠在 - 50℃至 200℃的溫度范圍內保持穩(wěn)定的性能 。這使得它在應對新能源汽車復雜多變的工作環(huán)境時，表現(xiàn)出色。即使在高溫的發(fā)動機艙或者寒冷的冬季，硅橡膠都能可靠地發(fā)揮絕緣作用，保障接插件的正常工作。

除了材料的選擇，絕緣結構設計同樣至關重要。接插件的絕緣結構需要經過精心設計，以確保在各種工況下都能提供可靠的絕緣保護。例如，通過增加絕緣層的厚度、優(yōu)化絕緣層的形狀和結構等方式，提高接插件的絕緣性能。還會采用多重絕緣防護措施，如在導體周圍包裹多層絕緣材料，形成多層次的絕緣屏障，進一步降低電流泄漏的風險。

7 高壓互鎖結構

高壓互鎖結構是新能源汽車高壓系統(tǒng)中一項極為重要的安全設計，其原理是利用低壓信號來實時監(jiān)視高壓回路的完整性及連續(xù)性 。在新能源汽車的高壓系統(tǒng)中，各個高壓部件通過高壓線束接插件相互連接，形成一個復雜的高壓回路。高壓互鎖結構就像是這個回路的 “安全衛(wèi)士”，時刻監(jiān)測著回路的狀態(tài)。

具體來說，高壓互鎖結構在接插件中設置了專門的互鎖端子 ，這些互鎖端子與高壓端子相互配合。當接插件正常連接時，互鎖端子形成一個閉合的低壓信號回路；而一旦接插件出現(xiàn)松動、脫落等連接異常情況，互鎖端子就會斷開，低壓信號回路隨之中斷 。此時，車輛的控制系統(tǒng)會立即檢測到這一變化，并迅速做出響應，比如切斷高壓電源，避免高壓電對人員和車輛造成危險。

以車輛行駛過程為例，如果高壓線束接插件因為車輛振動等原因出現(xiàn)松動，高壓互鎖結構能夠在**時間檢測到，并將信號反饋給整車控制器（VCU） 。VCU 在接收到信號后，會立即采取措施，如降低電機功率，使車輛減速，并最終安全停車，同時發(fā)出警報提醒駕駛員。這樣就有效避免了在高壓回路連接異常時，車輛繼續(xù)運行可能帶來的高壓觸電、電氣短路等嚴重安全事故。

8 性能參數(shù)要求

8.1 一般要求

連接器標識

連接器孔位需使用數(shù)字、字母等明顯標識。

可操作空間

接插件在使用過程中難免因各種原因需要進行拆裝，所以在接插件布置過程中需要考慮接插件的可操作空間，通常情況下可以在布置過程中，在 CATIA 等 3D 軟件內進行模擬仿真，以確定是否具備可操作性。

8.2 機械性能要求

接插件插拔力。

參考 SAE_J1742 標準如下表所示：

端子在保護套內的保持力。

參考 SAE_J1742 標準如下表所示：

壓接后端子與線纜的最小拉力。

端子拉力參考 SAE/USCAR-21 部分標準如下表所示：

8.3 電氣性能要求

端子同導線壓接后連接電阻。

連接電阻需滿足下表中的要求。參考 SAE/USCAR-21 標準如下表所示：

連接器防觸指保護

為防止人體與帶電部件意外接觸時發(fā)生危險，器件外殼除操作運行所必需的孔外不得開有通向帶電部件的孔，或者具備相應的防觸電保護部件。

參考 ISO20653，常用接插件的防觸指要求為 IP2XB，直徑 12mm 的有關節(jié)的測試指可完全穿入，但是應與危險部件保持一段足夠距離（危險部件在進行緩慢移動時，探針不能接觸到危險部件）。IP2XB 等級要求的試驗探針如下圖所示。