【慧聪电子网】由成都高新区管理委员会主办，成都天府软件园承办的“2013中国汽车电子国际论坛暨汽车半导体应用峰会”在成都新东方千禧大酒店召开。
主持人：下面我们有请德尔福派克电气系统有限公司工程总监周春夫，为大家带来新能源汽车的连接器解决方案。
德尔福派克电气系统有限公司工程总监周春夫
周春夫：大家上午好！我今天要讲的主题是在新能源汽车中连接器对安全性和可靠性的解决方案。随着人们生活水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高，环境保护越来越多的受到了关注，而汽车工业一直是消费自然资源的大户，废气的排放对环境造成很大的污染，所以人们一直在寻找一种新的能源来代替现有的汽车动力。从1980年到2010年，我们经历了汽油、柴油、天然气、生物柴油、电动机和混合动力到燃料电池，市场的需求迫使技术上的不断突破，同时技术上的障碍和配套设施的落实不到位，以及一些其他因素也减缓了新能源利用的步伐。所以按照初步的估计，到2015年前内燃机发动机仍然将占有绝对市场，但同时混合动力和电动车市场将迅速发展，我们希望通过政府的大力扶持和各企业的积极努力，以及各配套设施的落实，以及标准及时制订完善，新能源汽车的发展将大大超过我们原来的预期，而电动动力系统将逐渐普及高密度/大功率电池组.电动发动机主要分三类，中混电动机和插电式混合动力电动车，这将成为普通车型的主流，在目前的情况下，根据不同的电动车的种类，电器系统的电压和电流也随之变化，电压从14伏到100伏，电力也从100安培到500安培，电动车和混动车用的是高压高电器的电气系统，而电压电流有不断升高的趋势，到2015年将有可能达到600伏电压和500安培，稍有任何不当就会造成整车烧毁，对人的生命构成威胁，所以在新能源汽车中这是最为关键的问题，这就要求汽车所有零部件具有最可靠的质量和性能。从而来保证汽车在任何环境和条件下都能正常运行，对于连接器而言，虽然只是一个小小的零部件，但是在我们的统计中发现，由于连接器的缺陷，造成整车事故的比例非常高，所以小小的连接器对整个汽车的质量保证起着举足轻重的作用。
要说连接器的可靠性，必须保证连接器的密封性能，防火花性能,屏蔽性能和温度的控制等等，连接器行业当中密封等级最高的是IP67，在汽车的不同位置防护等级是不一样，大部分有可能进水的地方都要求IP67，在连接器有四个地方水会进入，公端连接器和设备间,公端连接器和电缆间,公端母端连接器之间,母端连接器和电缆间.密封的方式有很多种，在密封设计中，每一个孔位都会被隔离开，非常重要的是所有的密封圈都必须要保持限位，很多失效都是由于密封圈位置移动从而造成密封失效。比较巧妙的设计是利用端子位置的保持器，在保证端子位置的时候，也保证密封圈的位置.最常用的密封材料有硅橡胶(液硅和固硅)。由于高压和高电流产生的电磁场，会对其他的通讯设备产生电磁干扰，而快速切换的电源也会造成电磁干扰，所以汽车包括整车和零部件必须要有抗干扰和抗辐射的能力，对连接器也有同样的要求，要求整个连接器要有屏蔽层，并有效的和电缆屏蔽层连接，屏蔽层的设计有两种，一种是内屏蔽，还有外屏蔽，在外屏蔽设计中，通常用两个同样的屏蔽壳体装配在一起，屏蔽壳体上必须要有足够的锁片结构来保证内连接器的可靠安装，屏蔽层必须覆盖整个连接器长度，以保证足够的屏蔽功能，必须尽量减少屏蔽界面之间的电阻，所有屏蔽零件比较电镀，以防止氧化腐蚀，所有的屏蔽材料必需在密封的环境中，以防止化学腐蚀。内屏蔽结构相对比较复杂，首先必须将电缆的屏蔽层压缩到一个金属内环，屏蔽层和塑料成型在一起，所有屏蔽层都在密封的环境下，以避免氧化腐蚀而影响到屏蔽性能。为了安全的考虑，车内电气系统不允许暴露在高电压的环境下，为了避免由于高电压断开和闭合所造成的打弧现象，我们采用了一种设计，原理是在高电压端子连接时，整个回路不带电，高压互锁回路接通并给系统传递一个信号后才连上高压电路，在连接器断开的时候正好相反，先断开高压互锁回路，系统高压电路断开,然后高压端子在不带电的情况下断开，这样就避免了打弧的可能性。在结构的设计上一般有内置式和外置式,内置式高压互锁回路安装在两个高压端子之间，其优点是结构紧凑体积小.外置式的结构比较简单，相当于一个辅助的小连接器安装在一起，这样一来体积就比较大,但可以附加CPA装置。
由于高压电气系统电压高达几百伏，所以必须保证所有暴露在外的带电体之间有足够的绝缘性，以避免人的伤害.按照ISO标准,有两个指标来衡量，一个是电气间隙,指的是两个暴露在外带电体之间的最短直线距离，另一个是爬电距离,指两个暴露在外带电体之间沿着绝缘体表面为路径的最短距离，例如电源在600伏的时候，电气间隙要求大于8毫米,而爬电距离要求大于10毫米.这二个要求对连接器的设计提供了一个很大的挑战.还有一个重要的安全性就是防手指触碰，就是手指不能碰到连接器内带电体，由于系统高达几百伏的电压和几百安的电流,一旦人的手指碰到带电体，将直接对人的生命构成威胁，这种情况很有可能发生在安装、调试和维修过程中。所以我们在设计连接器的时候要加以考虑，根据ISO的要求，当用一个直径12毫米的探头来测量时，在连接器里面的任何部分探头都不能碰到带电体.一般有两种设计来满足这个标准，第一种是在结构尺寸上加以保证，在端子周围加绝缘材料，并高出端子的高度，使得人的手指没有可能碰到端子;第二种是在金属端子的顶部装上一个塑料帽，使得手指不能直接碰到金属端子，但是这种结构不适用在内空间比较大的情况，因为在这种情况下手指是有可能从侧面碰到端子。
另外有效的控制温度也是非常重要的安全措施，首先我们必须要了解实际的温度情况，以及车内对温度控制的要求，由于发动机的高热量加上炎热夏天，高温会对整车的环境温度产生很大影响，再加上电气零部件承载很大的电流，使得电气部分局部温度可以高达一百多度，温度太高会造成连接器绝缘材料失效，导致安全问题。为了有效的控制温度，我们在设计中首先要根据应用定义不同的温度等级，然后根据不同的温度等级来设计我们的产品和工艺，合理的选择材料是非常关键，靠近发动机的部分我们必须选用耐高温的材料，当然我们能控制的是温度的上升,在几百安培的情况下，必须选择合理的设计，使得温度控制在合理范围内，一般我们会从电气的电阻来考虑，最大限度来降低电气的接触电阻，对于接触端子我们会选择高性能低电阻的金属材料，合理的设计端子形状，来确保端子的接触正压力,从而降低接触电阻.端子的电镀也不能忽略,必要是我们会选用电阻最低的镀银层.在设计中我们会用模拟软件把以上所有的电阻因素反复组合分析来确保最终的结果和要求，在工艺上我们采用超声波焊接技术，把电缆和金属端子焊接在一起，由于超声波工艺面积非常大，所以可以有效的使温度得到发散。
下面我们来展望一下充电系统的发展趋势，我们从Mode1充电系统到16安培的普通充电系统，再到简易的充电桩，再到专用的充电桩30安培，还有直流快充充电桩80安培，再后面是组合充电接口充电系统，它是把车载充电接口交流和直流复合在一起从而降低成本,后面是无线充电系统,德尔福也在开发这个系统，是车子在停车位的时候自动通过无线充电，最后是智能小区能源网，所谓的智能小区能源网，就是利用太阳能充电，白天利用太阳能进行充电，晚上我们可以对车子进行充电，剩余的电量可以卖给国家电网，通过这样的新能源反复利用，可以节省能源和降低排放。
下面我趁这个机会给大家简单的介绍一下德尔福，德尔福下面有五个事业部，德尔福派克是其中之一，下面又有两个事业部，一个是电子电气分布系统，第二个是连接器系统，电子电气主要是做线速，连接器系统主要是做连接器，包括安全控制系统连接器，混合动力连接器，还有数据通讯连接器产品等等.德尔福连接器系统在上海安亭的工厂是全球最大的连接器工厂，占地50平方公里，它有注塑机，嵌入件注塑机，液硅注塑机，快速冲床等等，LSLR同时可以把密封圈注塑在塑料的壳体里面，这样在设计中可以把密封圈做到任何部位，还有连接器装备线等，德尔福的模具工厂是全球最大的模具工厂，包括精密模床、光曲模床、精密铣床、SEDM、CNC、全自动EDM加工线，最主要的我们有三条EDM的加工线，这是在中国连接器行业里面唯一的具有全自动装备线的公司。中间是机械手的导轨，两边是各种不同的加工工位，包括铣床、EDM、电机的组成柜，包括原材料的组成柜,在加工时,工程师只需要把要加工的模型输入到电脑里面，然后机械手就可以直接从储存柜里面拿到要加工的电极进行加工，加工完以后会自动放到柜里储存起来，并编号，或夹装到响应的EDM工站上,然后再自动拿到毛坯到这个工站进行加工，完后进行测量，把测量数据存在电脑里面，最后把产品存到柜里面，工程师唯一要做的就是把3D模型输入，所以这是非常先进的加工线。中国工程部我们有一百多个工程师，包括连接器的开发系统，连接器的应用工程，有材料工程师进行材料方面的研究，还有模拟工程，因为做连接器设计前期阶段要反复模拟，以确保在实验中保证成功率，也节省开发周期。还有快速样品实验室，我们在两天之内就可以给客户提供一个具有一定功能性的样品，还有一个新产品新技术的开发团队，在制造方面有注塑模具(包括液硅模和嵌入式模具)的设计和制造，自动装配线的设计制造，在安亭我们还有一个测试中心，它符合ISO16949，每年能做两千三百多个实验，能做车子连接器的全套实验。
我就讲到这里，如有问题欢迎大家和我联系以便进一步的探讨，谢谢大家！
责任编辑：赵博
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