工程塑料應(yīng)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(yán)苛要求。

一旦接插件的耐壓能力不足，就可能導(dǎo)致絕緣擊穿，引發(fā)短路、漏電等嚴(yán)重問題，不僅會損壞車輛的電氣設(shè)備，更會對駕乘人員的生命安全構(gòu)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(yù)留一定的耐壓余量，以應(yīng)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(shè)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(qū)動電機在滿功率運行時，可能需要幾百安培的電流供應(yīng)。

大電流傳輸時，會產(chǎn)生大量的熱量，如果接插件不能有效應(yīng)對，就會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，進而導(dǎo)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(yīng)對大電流，接插件在設(shè)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(dǎo)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(dǎo)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(chǎn)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(jié)構(gòu)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)

在新能源汽車的復(fù)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(guān)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(shè)備外殼對異物侵入防護程度的重要標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)以下能確保不因進水而造成損壞，具體試驗標(biāo)準(zhǔn)為在水下一米的位置浸泡 30 分鐘，若無水進入則產(chǎn)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(chǎn)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(dǎo)致接觸不良，影響電力傳輸，甚至引發(fā)安全事故。

為了應(yīng)對高溫挑戰(zhàn)，高壓線束接插件在設(shè)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(xué)性能，確保接插件的正常工作。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，也會采取散熱措施，如增加散熱鰭片、優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(shè)計

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

屏蔽設(shè)計是關(guān)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(nèi)部的電路與外界的電磁場隔離開來，阻止內(nèi)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(nèi)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(dǎo)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(dāng)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(nèi)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(shè)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(shè)計

絕緣設(shè)計是高壓線束接插件安全設(shè)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(yīng)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(nèi)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(nèi)保持穩(wěn)定的性能 。這使得它在應(yīng)對新能源汽車復(fù)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(jié)構(gòu)設(shè)計同樣至關(guān)重要。接插件的絕緣結(jié)構(gòu)需要經(jīng)過精心設(shè)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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(fēng)險。

7 高壓互鎖結(jié)構(gòu)

高壓互鎖結(jié)構(gòu)是新能源汽車高壓系統(tǒng)中一項極為重要的安全設(shè)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(fù)雜的高壓回路。高壓互鎖結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)在接插件中設(shè)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(dāng)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(yīng)，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(jié)構(gòu)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(yán)重安全事故。

8 性能參數(shù)要求

8.1 一般要求

連接器標(biāo)識

連接器孔位需使用數(shù)字、字母等明顯標(biāo)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)如下表所示：

端子在保護套內(nèi)的保持力。

參考 SAE_J1742 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)如下表所示：

8.3 電氣性能要求

端子同導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(guān)節(jié)的測試指可完全穿入，但是應(yīng)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。