汽车高低压连接器的主要差别在哪里

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汽车连接器按照工作电压的不同分为高压连接器和低压连接器。本文线束工程师之家主要从外观、结构、耐受电压、防护要求、EMC 兼容和阻燃等级等方面总结汽车高低压连接器的主要区别。

汽车连接器根据工作时的电压不同,分为低压连接器和高压连接器。其中,低压连接器工作电压主要是12V、24V或者48V。高压连接器工作电压是指60~800V,甚至更高。高压连接器与低压连接器相比,区别主要体现在外观、结构、耐受电压、防护要求、EMC兼容、阻燃等级等方面。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/what-are-the-main-differences-between-high-and-low-voltage-connectors/

1 外  观

高压连接器和低压连接器的外观区别主要是颜色和体积。低压连接器颜色以黑色为主,高压连接器颜色是橙色。由于高压连接器承载高电压、大电流,所以通常情况下高压连接器体积要比低压连接器体积大。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/what-are-the-main-differences-between-high-and-low-voltage-connectors/

2 结构

高压连接器结构更加精密复杂,与低压连接器相比,主要增加了内外屏蔽环及高压互锁。低压连接器结构组成如图1所示,一般由拉杆、密封圈、壳体、TPA等结构组成。高压连接器的结构组成如图2所示,一般由端子、绝缘体、塑壳、屏蔽环、密封件、盖子等组成。和低压连接器相比,高压连接器增加了内外屏蔽环。高压连接器组装之后,屏蔽环会和连接器壳体上的屏蔽层接触,高压导线屏蔽层最终都会搭铁,从而实现对高压导线的360°屏蔽保护。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/what-are-the-main-differences-between-high-and-low-voltage-connectors/

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除此之外,大部分高压连接器还会包括高压互锁端子,如图3所示。高压互锁回路把所有高压系统连接起来进行监控,是一种用低压信号管理高压回路的一种安全设计方法。目前,高压连接器设计时通常会考虑把高压互锁端子集成在高压连接器上。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/what-are-the-main-differences-between-high-and-low-voltage-connectors/

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3 耐受电压

连接器的耐压等级主要由绝缘材料、爬电距离、空气湿度等决定,常用的连接器材料有PBT、PA66、PA6T、PA9T等。当然,不同材料的性能不同,价格也不同。根据USCAR-37标准,连接器的额定电压可以分为20~100V、110~300V、300~600V几个等级。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/what-are-the-main-differences-between-high-and-low-voltage-connectors/

1) 低压连接器主要用在ECU、传感器等位置,适用于电压小于30VAC/60VDC的环境。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/what-are-the-main-differences-between-high-and-low-voltage-connectors/

2) 高压连接器主要用来连接电池包、PDU、电机、空调压缩机、加热器等高压设备,目前高压连接器的额定电压在1000VDC左右。为了解决新能源汽车续航里程的问题,各大主机厂陆续推出800V甚至1000V的高压架构。高压连接器的耐压等级受空间环境以及材料的限制,未来800V甚至1000V的高压架构对高压连接器材料提出了更高的要求。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/what-are-the-main-differences-between-high-and-low-voltage-connectors/

4 防护要求

连接器根据有无密封要求,可以分为密封连接器和非密封连接器。低压连接器根据使用部位的不同,对密封的要求也不同,如表1所示,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。低压连接器只有S3才达到了IP6K9K的密封等级。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。

5  EMC 兼 容

低压连接器主要应用于30VAC (60VDC) 以下的电压环境,该环境所产生的电磁干扰有限,线束通常通过绞合或者是外面包裹铝箔的方式来屏蔽电磁干扰。高压连接器主要用来连接导线和高压设备,经过高压导线及高压设备的电流高达几百安,其产生的电磁干扰不容忽视,必须考虑360°的屏蔽方式。目前,高压导线一般有一层屏蔽层,该屏蔽层通常由编织线和铝箔共同构成。

相应地,高压连接器在设计时也集成有屏蔽层,如图4所示。连接器的屏蔽层通过屏蔽环和导线的屏蔽层连通,实现360°屏蔽。

6 更高的阻燃等级

低压连接器的阻燃等级根据不同的使用部位有不同的要求。高压连接器的阻燃等级要求最高阻燃等级V0。未来低压连接器的发展方向是高速数据传输、轻型化、小型化、集成化。与低压连接器相比,高压连接器除了满足传统汽车连接器的高插拔次数、抗振动等基本要求外,在高电压、大电流环境下,对散热、高压防护、抗电磁干扰等方面的要求更加严格,对材料的要求也更高。

来源:《汽车电器》2023年第8期,作者:冯伟, 王亚芳, 王超, 申相发, 王得建, 刘军礼

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