上海新能源汽车连接器会议

2018年11月20日
      深圳欧米格科技有限公司带你一起回顾2018年大比特资讯和深圳市连接器行业协会主办、中电元协电接插分会协办的“第二届高可靠
性连接器高峰论坛”,2018年10月20日,“第二届高可靠性连接器高峰论坛”在上海嘉定颖奕皇冠假日酒店成功举办。
      本次会议受到了上汽集团、上汽大众、上汽通用、上海中科深江、上海大郡动力、博世、星星充电、上海工

程技术大学、上海捷能汽车、上海电驱动、上海午阳电子、上海蔚来汽车、上海逸卡新能源、华晨宝马司 、吉利汽
车研究院、杭州富特科技、江苏万帮德和新能源、 浙江台运汽车、核达中远通、追日电气等众多知名企业的关注。
另外,本次会议也受到众多连接器企业的高度关注,包括:电连技术、越洋达科技、深圳连接器协会、中航
光电科、兴华航空、Laird、有限元科技、金亭汽车线束、徕木电子、巴斯巴、博威合金等知名企业,吸引了近150
位工程师参加。
会上,来自深圳市连接器行业协会、博威合金、中国电力企业联合会标准化中心、有限元科技、北京邮电大
学、中航光电、莱尔德等知名企业、资深技术专家发表了专题演讲,探讨汽车连接器的技术趋势,并带来了最新的
产品解决方案,面对面帮助企业解决技术难题。

如何提高可靠性?

会上,北京邮电大学许良军教授表示,电连接器在电力子系统设备中种类多、用量大,且随着电子技术的不
断发展与普及呈上升趋势。增容、小型化、一体化的趋势使得连接器在单位空间内的功能、容量要求不断提升。而
且随着自动化、智能化不断的普及、趋于实用,产品功能的实现日趋“容易”,产品的市场竞争将聚焦在成本、可
靠性和人性化层面。
北京邮电大学教授许良军
目前国内对连接器的划分比较常见的是按应用领域如航空连接器、汽车连接器等,或是按外在的结构形式。
如圆形连接器、矩形连接器等。这样划分有它一定的道理和方便性。但是从技术的角度应该进行再次划分,以使技
术的应用更加有效和深入。
他认为,汽车连接器可靠性的重要是毋庸置疑的,由于环境温度范围(发动机区域)大于常规、腐蚀环境比
常规严重(油气、废气的存在),以及振动环境和摩擦磨损,所以其可靠性的影响因素要比常规环境恶劣。而汽车
连接器可靠性的典型影响因素包括:生热(工作温度),改变接触状态,加速腐蚀,应力松弛;腐蚀,会导致接触
电阻上升、连接失效;振动,会产生微动磨损,导致瞬断;摩擦磨损,会破坏防腐蚀镀层,改变机械配合状态;以
及电磁兼容。
针对接触力设计,他建议采用两种常用的准则:最小力设计准则(适用于小电流)和最大接触电阻设计准则
(适用于大电流流)。
针对发动机箱内外连接,他提到,通过密封的常规实现方法使插针与壳体实现过盈配合。面对的挑战是低温
下的过盈配合如果满足密封要求,则由于材料的热胀冷缩高温下配合力会超出材料的强度极限。解决方案是:寻找
温度系数小的材料,但同时要满足其它性能指标,或者有困难、或者增加成本。另外可以从结构上采取释放过应力
的措施。
针对腐蚀因素,他认为在条件允许的情况下,尽可能选用永久连接,或采取密封结构。对于开放的可分离连
接器结构,镀层的质量是重要的,如不宜使用钯镀层。
振型对可靠性的影响:平行于接触平面会导致磨损加剧;垂直于振动平面会造成接触电阻不稳定乃至瞬断。
疲劳往往是振动的又一后果。但多发生在线缆中。在连接器中一般在发生能够导致材料疲劳的振幅前就会因瞬断或
过度磨损失效。因此,针对振动环境,应尽可能提高结构的固有频率(汽车的振动频谱主要集中在低频)。

大功率充电与标准化

会上,中国电力企业联合会副主任刘永东表示,2018年新能源汽车补贴政策落地以及双积分政策开始实施,
对我国新能源汽车及充电基础设施产业的影响巨大,具体或表现在:快速充电技术发展、运营商充电服务质量提升
、充电市场参与者及运营模式多样化发展。
中国电力企业联合副主任刘永东
资料显示,2020新能源汽车年产销量200万辆,主要应用在公交、环卫、邮政、出租、通勤、轻型物流、港
口、机场、铁路货场等区域。预计2020年前,重点地区公交全部更换为新能源汽车。
最近,政策呈现“低退高补”的态势,对长续航、高能量密度电池的车型持扶持态度,对短续航、技术指标
落后的产品则降低了补贴标准。
刘永东认为,电动汽车充电技术一直是我国研究的难题,随着着我国居住区、单位停车场、城市公共场所建
设充电设施得到进一步完善,2015版充电技术将在完善的基础上长期存在。
刘永东建议沿用2015版充电连接器以及重新设计具有向前兼容但物理结构有所改进的连接器,这样既可以全
面改进现有方案的一些固有问题,又可以减小尺寸,提升安全性能,更好的适应大功率充电。
考虑到电池的梯级利用以及储能、能源互联网的发展,电池更换还有探索的空间。今后一段时间电池更换技
术仍主要应用于局部区域运行的特定车辆,如出租车、租赁、公交车等。
他还特别提到,无线充电的相关技术和标准还处于逐步完善阶段。预计到2020年,无线充电标准基本可以支
撑无线充电的互操作性要求;在2020-2025年期间,无线充电技术将逐步实现商业化运营。从局部特定场合下应用向
普通商业化应用扩展。

互联与电磁兼容

深圳兰博滤波科技有限公司首席EMC专家马永健表示,小型化、高密度、低矮化继续冲击连接器的发展。0.
5毫米问距Ic封装将迅速向0.25毫米间距发展,器件引脚数将由数百达数千。预计一块MCM上有可能集成10亿个门阵
,相当于一个系统。半导体技术发展对连接器提出的要求是“更小、更薄、性能更高”。
深圳兰博滤波科技首席EMC专家马永健
更为重要的是,随着技术进步与装备性能的提高,电磁环境越来越复杂,相应地,电子产品的电磁兼容性问
题也越来越突出。怎样评估互连技术对电子产品的电磁兼容性的影响,是我们迫切关注的目标。
而且他认为,连接器的种类选择、安装方式以及安装位置,直接影响着产品通过EMC测试的测试结果。影响
连接器的电磁兼容特性的因素有:交扰特性、接触阻抗、特性阻抗、插入损耗、屏蔽性、带没带滤波插脚、带没带
压敏电阻器插脚等。
对此,马永健提出了连接器的应用指南,其中包括连接器的选择、设计原则,如何处理EMI问题以及连接器
外壳的ESD防护。

高压大电流端接技术

中航光电副所长郭辉的演讲主题是《高压大电流接触件端接可靠性分析》。他提到,常用的连接形式包括针
孔弹性接触、螺栓连接、电缆端接等。而目前,国内的电缆端接形式以压接为主,包括六方压接、凸点压接、B型压
接、8字形压接、开式压接等,其中最为常见的是六方压接、B型压接和开式压接。但是,在国外,超声波焊接正在
逐步取代传统的压接方式,成为主流的电缆端接方式。
中航光电副所长郭辉
他提到,端接可靠性常见的接触是以无数个微小接触点的形式实现导电功能的。而真正接触及起传导作用的
区域的构成决定了电接触的接触性能和可靠性。这些构成受一系列独立和相关因素的影响:工作环境控制的性能因
素以及设计-工艺因素。
其中,工作环境控制的影响因素包括温度-时间变化、湿度、大气压力和大气中悬浮微粒的影响等,一般是
不可控的。而设计-工艺因素包括所选择的接触材料、接触的几何形状、分离接触表面的中间层、镀层的质量、接触
面的微观形貌等,这些影响因子决定了视在的接触面积、尺寸、接触点数量和分布,从而影响实际的电接触面积,
收缩电阻和表面膜层电阻,最终影响端接性能的可靠性,从而造成端接失效机理,这是失效背后实际的物理现象。
针对这些问题,他从压线筒材料、压线筒镀层、电缆线芯材料、导线占空比、压接宽度、压缩比等多个方面
对压接技术进行了验证。他认为六方压接、B型压接、开式压接三组端接形式的初始电阻均值相差较小且电阻值波动
区间较为一致。而根据循环通流实验结果可知:开式压接与B型压接端接电阻稳定性较为一致,均比六方压接稳定性
略好。
最终,通过试验,结论是超声波焊接电阻小、一致性好、稳定性高等优点。其电阻均值为0.005mΩ;电阻
值波动区间宽度为0.004-0.006mΩ。经过100轮通电循环试验后,焊接电阻无明显增长,焊接稳定性高。
他表示,高压大电流接触件端接性能是影响新能源汽车大电流载流能力的瓶颈之一,而常用的六方压接、B
型压接和开式压接在接触形式存在一定的弊端,接触电阻的一致性和稳定性提升空间有限。超声波焊接作为国内新
兴的大电流接触件端接形式,不仅表现出阻值小且一致性好的优点,还呈现出正常通流使用过程中极好的稳定性,
相比于压接具有较大优势。
但他强调,超声波焊接在国内的应用正处于起步阶段,仍需要大量的理论和试验验证才能够更加成熟的应用
于整个大电流领域。例如,超声波焊接受振动的影响有待进一步确认;不同材料之间的焊接仍需验证;长期表面氧
化等老化因素对超声波焊接端接性能的影响尚不明确。

可靠性设计工具

元王科技梁贤博士的演讲主题是《高可靠性连接器设计工具分享》。首先,他提到了高效设计工具的重要性
,比如:借助计算机技术提高设计的精准度;虚拟仿真技术从根本上改变设计流程,使得设计-仿真-优化-工艺这四
个环节容为一个整体,形成快速设计闭环;建立知识工程,提供为学习、研发、知识更新的统一平台,使得知识与
产品设计研发以及制造环节相互贯通,融为整体;基于知识工程建立品控系统,品控更多交由计算机完成;加快自
主创新,缩短研发周期,降低研发成本,适应快速变化的市场需求;而且新能源动力汽车,5G的大力推广,给连接
器设计提出新挑战(高功率连接器、高频连接器)。
元王科技梁贤
而RDS工具能够快速设计,提升效率,且能一次通过,降低成本,为公司展示研发实力,从而赢得客户。
解释道,连接器的基本性能可分为三大类:即机械性能、环境性能、电气性能。插拔力、机械寿命与接触件
结构是衡量连接器机械性能的重要指标。耐温、耐振动、耐冲击是电连接器的重要性能。特别是耐振动和冲击在航
空航天、铁路、公路运输等特殊的应用环境中更是尤其重要。而电气性能主要考察的则是接触电阻、绝缘电阻和抗
电强度等。
元王软件整体功能包括,正压力及插拔力分析、屈服分析、插拔寿命分析、端子温升分析以及分析报告自动
生成。它不但通用性强,而且适用于设计任意一款连接器,快速建模,设计分析效率高,完善的连接器专用材料性
能数据库,与全球通用的CAD软件无缝集成,易学易用,面向工程设计人员。

铜合金材料

会上,博威合金技术总监胡仁昌为听众讲解了《铜合金材料解决方案》,帮助打造高性能连接器。
博威合金技术总监胡仁昌
他认为,新能源汽车的发展趋势是安全性、快速充电、续航里程,因此技术研发往高压、大电流、耐高温、
轻量化发展。这对连接器金材料也提出了新的要求,如高导电率、抗热应力松弛、高强度、折弯性能。
而汽车连接器必需符合USCAR-20的标准。端子在汽车连接器中主要起导通电流的作用,一般经过冲压加工和
镀层处理。要求端子在经过加工形成复杂的接插件结构而不发生开裂等,且满足大电流、高温等复杂的工作环境。
因此,胡仁昌重点介绍了几种高性能材料解决方案。
PW49700一种析出强化型合金,在具备良好导电性的同时具备较高的屈服强度,高温条件下弹性的稳定性优
异。应用于汇流排在保险丝盒中主要起导通电流的作用,期间需经过经过折弯加工。该产品具有65%导电性能,
650MPa以上屈服强度以及优秀的抗热应力松弛。
PW33520是一种析出强化型合金,在高温条件下弹性的稳定性能优异,同比磷青铜在导电率方面具有绝对优
势且相同状态下折弯效果相当。主要应用于较小的电流去控制较大电流的“自动开关”;在电路中起着自动调节、
安全保护、转换电路、导通电流等作用。该产品具有提高电能转换效率、提高回弹性能、提高接触力、提高抗应力
松弛性能、高导电、高强度、高弹性模量等功能。
PW160是一种高强高导铬锆铜。该产品具有高导电、高导热、更大电流、更高传输速度、更小尺寸、优秀的
抗热应力松弛等作用。
会议现场
另外,此次会议不仅有现场精彩演讲,主办方还在会场设置了展示区。艾华、捷捷威电、威雅利电子、云星
电子、永铭、AEM科技、泰思特电子、贸泽电子、艾德克斯、经纬达、中研、远方、佰力电子、友方电工、讯茂科技
、中茂电子、康达盛、宇盛电子、兴得、中德电子等业内知名企业带来了新的产品和技术方案,供现场工程师观摩
和交流。
来源:深圳欧米格科技有限公司