第六講 汽車連接器應用案例
發布時間:2011-03-10
中心議題:
- 汽車連接器的基本結構
- 汽車連接器的設計標準
- 汽車連接器的三種故障模式
- 汽車連接器的發展變化
- 汽車連接器應用案例
本(ben)講(jiang)從(cong)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)四(si)大(da)基(ji)本(ben)結(jie)構(gou)入(ru)手(shou),介(jie)紹(shao)了(le)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)設(she)計(ji)標(biao)準(zhun),針(zhen)對(dui)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)評(ping)估(gu)問(wen)題(ti),對(dui)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)三(san)種(zhong)故(gu)障(zhang)模(mo)式(shi)進(jin)行(xing)了(le)解(jie)析(xi),並(bing)解(jie)讀(du)了(le)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)發(fa)展(zhan)變(bian)化(hua)情(qing)況(kuang),最(zui)後(hou)針(zhen)對(dui)這(zhe)種(zhong)發(fa)展(zhan)變(bian)化(hua)帶(dai)來(lai)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu),給(gei)出(chu)了(le)相(xiang)應(ying)的(de)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)應(ying)用(yong)實(shi)例(li)。
汽車連接器形式和結構是千變萬化的,其主要是由四大基本結構組件組成,分別是:接觸件,外殼(視品種而定),絕緣體,附件。這四大基本結構組件使汽車連接器能夠充當橋梁作用,穩定運行。
接觸件是汽車連接器完成電連接功能的核心零件。一般由陽性接觸件和陰性接觸件組成接觸對,通過陰、陽接觸件的插合完成電連接。陽性接觸件為剛性零件,其形狀為圓柱形(圓插針)、方柱形(方插針)或扁平形(插片)。陽性接觸件一般由黃銅、磷青銅製成。陰性接觸件即插孔,是接觸對的關鍵零件,它依靠彈性結構在與插針插合時發生彈性變形而產生彈性力與陽性接觸件形成緊密接觸,完成連接。插孔的結構種類很多,有圓筒型(劈槽、縮口)、音叉型、懸臂梁型(縱向開槽)、折迭型(縱向開槽,9字形)、盒形(方插孔)以及雙曲麵線簧插孔等。
殼體,也稱外殼(shell),是汽車連接器的外罩,它為內裝的絕緣安裝板和插針提供機械保護,並提供插頭和插座插合時的對準,進而將連接器固定到設備上。
絕緣體也常稱之為汽車連接器基座或安裝板,它的作用是使接觸件按所需要的位置和間距排列,並保證接觸件之間和接觸件與外殼之間的絕緣性能。良好的絕緣電阻、耐電壓性能以及易加工性是選擇絕緣材料加工成絕緣體的基本要求。
附件分結構附件和安裝附件。結構附件如卡圈、定位鍵、定位銷、導向銷、聯接環、電纜夾、密封圈、密封墊等。安裝附件如螺釘、螺母、螺杆、彈簧圈等。附件大都有標準件和通用件。
隨著汽車工業的快速發展,汽車上的各種功能件及各種零部件都在不斷地向智能化、精細化及可靠性方向發展,對汽車連接器結構設計、外觀設計及材料也提出了更高的要求,有了一定的設計標準。
汽車連接器的設計標準
汽車連接器必需符合USCAR—20的標準,這是汽車電氣連接器係統的性能標準,規定汽車連接器在整個使用周期內電氣連接器接觸麵要始終可靠,包括以下九個因素:
1)連接器觸頭的材料穩定、可靠;
2)正向力穩定;
3)電路的電壓和電流穩定;
4)溫度要求在規定的範圍之內,包括周圍的溫度和自身的溫升;
5)較好的魯棒性;
6)必需與高速長距離通信計算機用的連接器相同,汽車連接器必需能在惡劣的條件下可靠地工作;
7)連接器插入力:20.5kg以下;
8)連接器保持力:2.5kg以上;
9)耐熱性:—40~120℃
一輛典型輕型汽車大約有1500個連接點,其中50%到60%用於關鍵的配電功能。汽車連接器被用於日益惡劣的環境,包括溫度(低至零下40°C,高達零上155°C)、振動、氧化作用以及摩擦腐蝕,這就顯示出設計攻關的重要性。
實(shi)際(ji)上(shang)這(zhe)件(jian)事(shi)情(qing)做(zuo)起(qi)來(lai)並(bing)不(bu)簡(jian)單(dan),大(da)多(duo)數(shu)商(shang)業(ye)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)時(shi)最(zui)多(duo)讓(rang)人(ren)感(gan)到(dao)煩(fan)惱(nao)失(shi)意(yi),可(ke)是(shi)如(ru)果(guo)關(guan)鍵(jian)汽(qi)車(che)零(ling)配(pei)件(jian)連(lian)接(jie)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti),則(ze)會(hui)引(yin)起(qi)火(huo)災(zai)報(bao)警(jing)器(qi)、製動器或安全氣囊失靈,導致嚴重後果。
連lian接jie器qi製zhi造zao商shang必bi須xu識shi別bie並bing分fen析xi環huan境jing中zhong那na些xie可ke能neng對dui連lian接jie器qi性xing能neng造zao成cheng影ying響xiang的de物wu理li和he機ji械xie現xian象xiang。按an照zhao汽qi車che製zhi造zao商shang規gui定ding的de應ying用yong條tiao件jian,為wei了le評ping估gu連lian接jie器qi的de穩wen定ding性xing,連lian接jie器qi製zhi造zao商shang實shi施shi了le精jing細xi的de測ce試shi程cheng序xu。如ru果guo出chu現xian連lian接jie器qi故gu障zhang,大da多duo可ke確que定ding為wei下xia述shu三san種zhong故gu障zhang模mo式shi之zhi一yi:摩擦腐蝕、電氣故障以及連接器接插問題。以下是這三種故障模式介紹。
汽車連接器的三種故障模式
腐蝕性氣體、高(gao)濕(shi)度(du)和(he)強(qiang)烈(lie)振(zhen)蕩(dang)是(shi)引(yin)起(qi)氧(yang)化(hua)作(zuo)用(yong)和(he)摩(mo)擦(ca)腐(fu)蝕(shi),並(bing)導(dao)致(zhi)連(lian)接(jie)器(qi)故(gu)障(zhang)的(de)三(san)大(da)條(tiao)件(jian)。這(zhe)些(xie)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)會(hui)對(dui)錫(xi)和(he)鉛(qian)錫(xi)接(jie)觸(chu)表(biao)麵(mian)造(zao)成(cheng)極(ji)大(da)的(de)影(ying)響(xiang),有(you)90%的連接器表麵屬於這種情況。
xianlanyuduanzidelianjiewentishiyinfabaoxiuhelianjieqixitongguzhangzhuyaoyuanyinzhiyi。duiyuqichepeixianxitong,yajieshiyizhongfeichangpubiandefangfa,yongyujiangduanzilianjiedaoxianlanshang。zhezhonggongyiyibeizhengmingkekao。yuhanjiefaxiangbi,zaitigaoyajiekekaoxingfangmiantagengjiajingjishihui、簡單易操作。
在zai裝zhuang配pei廠chang向xiang汽qi車che內nei安an裝zhuang配pei線xian時shi,連lian接jie器qi的de不bu當dang接jie插cha可ke能neng會hui導dao致zhi連lian接jie器qi故gu障zhang。為wei克ke服fu這zhe個ge問wen題ti,設she計ji工gong程cheng師shi研yan發fa了le各ge種zhong各ge樣yang的de連lian接jie器qi鎖suo止zhi裝zhuang置zhi。另ling一yi個ge辦ban法fa就jiu是shi使shi用yong一yi個ge接jie插cha輔fu助zhu裝zhuang置zhi來lai簡jian化hua較jiao大da的de連lian接jie器qi的de接jie插cha工gong藝yi。
詳細的汽車連接器故障模式了解,請參考連接器耐久性之三種故障模式解析
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youyuxiaofeizheduiqicheneibudianzigongnengdeyaoqiuyuelaiyueduo,tongshiqicheneibukeyitigongdedianzigongnengyeyuelaiyuefengfu,shicheyonglianjieqichengweiqichelingbujianzhongfazhanzuikuaideyigexifenshichang。xiamianshiduiqichelianjieqifazhanzhuangkuangdeyigexiaojie。
汽車連接器的發展變化
目前全球汽車連接器約占連結器產業15%左zuo右you,未wei來lai可ke望wang在zai汽qi車che電dian子zi產chan品pin的de帶dai動dong下xia,占zhan有you較jiao大da的de比bi例li。以yi產chan品pin成cheng本ben結jie構gou而er言yan,中zhong國guo現xian在zai每mei輛liang汽qi車che平ping均jun用yong到dao的de連lian接jie器qi成cheng本ben隻zhi有you幾ji百bai元yuan,與yu國guo外wai每mei輛liang車che的de連lian接jie器qi成cheng本ben大da約yue在zai125美元~150美元來看,中國汽車連接器市場還有很大的發展潛力。未來每輛汽車將使用到600-1,000個電子連接器,遠遠大於現今所使用的數量。
市場的巨大潛力吸引了國外廠商的極大關注,主要的汽車電子企業如泰科、德爾福、FCI等(deng)紛(fen)紛(fen)加(jia)強(qiang)對(dui)中(zhong)國(guo)連(lian)接(jie)器(qi)市(shi)場(chang)的(de)投(tou)入(ru)和(he)布(bu)局(ju)。德(de)爾(er)福(fu)甚(shen)至(zhi)將(jiang)其(qi)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)業(ye)務(wu)的(de)中(zhong)心(xin)也(ye)搬(ban)到(dao)了(le)上(shang)海(hai)。中(zhong)國(guo)將(jiang)可(ke)望(wang)成(cheng)為(wei)未(wei)來(lai)全(quan)球(qiu)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)重(zhong)要(yao)的(de)生(sheng)產(chan)基(ji)地(di)。除(chu)了(le)現(xian)有(you)一(yi)線(xian)知(zhi)名(ming)國(guo)際(ji)大(da)廠(chang)外(wai),其(qi)他(ta)尚(shang)未(wei)前(qian)往(wang)中(zhong)國(guo)設(she)廠(chang)的(de)廠(chang)商(shang)將(jiang)因(yin)為(wei)當(dang)地(di)需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao),本(ben)土(tu)化(hua)采(cai)購(gou),成(cheng)本(ben)優(you)勢(shi)等(deng)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang)下(xia),逐(zhu)漸(jian)在(zai)中(zhong)國(guo)建(jian)立(li)起(qi)生(sheng)產(chan)據(ju)點(dian)供(gong)應(ying)當(dang)地(di)汽(qi)車(che)零(ling)組(zu)件(jian)廠(chang)商(shang)所(suo)需(xu)。
另外,電動汽車和混合動力汽車使用大容量鋰電池,其工作電壓的範圍從傳統汽車的14V躥升至400V~600V,因而需要汽車電子電氣架構的全麵改進,連接器首當其衝。新能源汽車連接器市場已成為一大利基市場。
新能源汽車連接器發展的三大趨勢為:一是綠色,二是安全,三是連通性。
由於新能源汽車是“綠色”的汽車,因而連接器也要求綠色環保。在安全性方麵,由於新能源汽車連接器最高要承受250A電流、600V電dian壓ya的de能neng力li,高gao標biao準zhun的de防fang觸chu電dian保bao護hu需xu求qiu是shi顯xian而er易yi見jian的de。同tong時shi在zai如ru此ci高gao的de功gong率lv下xia,電dian磁ci幹gan擾rao是shi另ling一yi個ge重zhong要yao問wen題ti。此ci外wai,連lian接jie器qi的de插cha拔ba操cao作zuo會hui產chan生sheng電dian弧hu,這zhe會hui嚴yan重zhong危wei害hai到dao電dian氣qi連lian接jie和he電dian子zi設she備bei,並bing且qie可ke能neng引yin起qi汽qi車che燃ran燒shao,這zhe些xie都dou需xu要yao連lian接jie器qi的de特te殊shu設she計ji與yu開kai發fa。
新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)要(yao)達(da)到(dao)其(qi)高(gao)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)主(zhu)要(yao)靠(kao)嚴(yan)格(ge)的(de)設(she)計(ji)規(gui)範(fan),比(bi)如(ru)在(zai)暴(bao)露(lu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)要(yao)防(fang)止(zhi)高(gao)壓(ya)把(ba)空(kong)氣(qi)擊(ji)穿(chuan),這(zhe)需(xu)要(yao)保(bao)留(liu)一(yi)定(ding)的(de)空(kong)氣(qi)間(jian)隙(xi);在高電壓大電流的情況下,其溫度升高不能超過額定值;在選擇外殼材料時要考慮重量、強度和是否易於加工,而且在不同溫度下連接器端子的材料性能如何保持穩定性、如何保證必要的導電率等都需要考量。
在zai連lian通tong性xing方fang麵mian,由you於yu汽qi車che娛yu樂le係xi統tong的de不bu斷duan擴kuo充chong,高gao速su數shu據ju傳chuan輸shu功gong能neng的de重zhong要yao性xing日ri益yi突tu出chu。比bi如ru在zai有you些xie車che型xing上shang,倒dao車che反fan光guang鏡jing上shang安an裝zhuang了le攝she影ying頭tou,可ke使shi駕jia駛shi員yuan擁yong有you更geng廣guang闊kuo的de視shi野ye,這zhe就jiu需xu要yao連lian接jie器qi傳chuan輸shu更geng多duo的de數shu據ju。有you時shi還hai需xu要yao一yi個ge連lian接jie器qi同tong時shi解jie決jue傳chuan輸shuGPS信(xin)號(hao)和(he)廣(guang)播(bo)信(xin)號(hao)的(de)問(wen)題(ti),這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)提(ti)升(sheng)其(qi)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)能(neng)力(li)。同(tong)時(shi),連(lian)接(jie)器(qi)還(hai)需(xu)要(yao)承(cheng)受(shou)高(gao)溫(wen),因(yin)為(wei)汽(qi)車(che)引(yin)擎(qing)通(tong)常(chang)放(fang)置(zhi)在(zai)汽(qi)車(che)前(qian)方(fang),盡(jin)管(guan)有(you)防(fang)火(huo)牆(qiang)進(jin)行(xing)防(fang)護(hu),但(dan)還(hai)會(hui)有(you)一(yi)些(xie)熱(re)量(liang)會(hui)傳(chuan)導(dao)過(guo)來(lai),因(yin)此(ci)連(lian)接(jie)器(qi)要(yao)能(neng)夠(gou)承(cheng)受(shou)高(gao)溫(wen)。
而(er)隨(sui)著(zhe)汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)應(ying)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo),汽(qi)車(che)的(de)合(he)成(cheng)化(hua)趨(qu)勢(shi)使(shi)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)集(ji)成(cheng)度(du)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao),由(you)於(yu)汽(qi)車(che)對(dui)空(kong)間(jian)的(de)設(she)計(ji)的(de)要(yao)求(qiu),連(lian)接(jie)器(qi)也(ye)被(bei)要(yao)求(qiu)有(you)更(geng)小(xiao)的(de)體(ti)積(ji),不(bu)占(zhan)用(yong)較(jiao)大(da)的(de)空(kong)間(jian),單(dan)個(ge)連(lian)接(jie)器(qi)的(de)要(yao)接(jie)收(shou)的(de)信(xin)號(hao)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。總(zong)的(de)來(lai)說(shuo),汽(qi)車(che)連(lian)接(jie)係(xi)統(tong)將(jiang)會(hui)向(xiang)電(dian)子(zi)控(kong)製(zhi)模(mo)塊(kuai)的(de)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan),在(zai)安(an)全(quan)和(he)連(lian)通(tong)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),小(xiao)型(xing)化(hua)、智能化和集成化是連接器未來發展的趨勢。下麵列舉一些符合市場需求的汽車連接器的應用案例。
汽車連接器應用舉例
在此次慕尼黑上海電子展上,泰科電子帶來了最新的研發成果—用於汽車的050係列端子和連接器係統。泰科電子新型050係列端子連接係統在小型化和減輕重量方麵取得了重大的技術改進,比之前的064係列縮小包裝體積達70%,重量減輕50%,高度縮減50%。相信這樣的小型化連接器對於汽車的節能減排有非常重要的實用價值。
而對於汽車連接器安全性和小型化的需求,FCI研製出創新的塑殼解決方案-APEX-280和RCS-800連接器。其中的一項創新是獲得專利的互鎖裝置:確保一拔出連接器就立即斷電——而且獨特的“兩步式”釋shi放fang過guo程cheng為wei互hu鎖suo裝zhuang置zhi的de工gong作zuo提ti供gong足zu夠gou的de時shi間jian,這zhe樣yang,通tong電dian時shi就jiu不bu會hui出chu現xian斷duan開kai現xian象xiang。用yong戶hu確que實shi須xu進jin行xing兩liang個ge獨du立li的de動dong作zuo,切qie斷duan電dian源yuan和he拔ba出chu連lian接jie器qi之zhi間jian會hui有you五wu秒miao鍾zhong的de延yan遲chi。這zhe些xie新xin穎ying的de安an全quan裝zhuang置zhi還hai擁yong有you許xu多duo其qi他ta特te點dian。端duan子zi被bei固gu定ding在zai塑su料liao防fang護hu孔kong格ge後hou,防fang止zhi手shou指zhi的de碰peng觸chu。FCI的ErgoMate齒輪軸向連接係統在幫助實現更小尺寸的解決方案的同時顯著減小匹配力。一旦對配到位,連接器二次鎖止會被關閉,以此保證100%穩固的連接。此外,采用高等級的屏蔽和密封保護的同時,實現了小型化緊湊設計。
另外,FCI的RCS-800端子也適應汽車連接器安全性和高連通性的需要。其全新的8毫米圓形端子的設計比同等載流能力的扁平端子更加有效地利用空間。這些圓形RCS 端子有很多接觸點,根據用戶的需求規範,工作電流可達250A,甚至更高。此外,采用特殊表麵鍍層能夠防止電弧放電造成的損壞,另一方麵,塑料蓋帽提供等級為IP2-x的保護,以防發生電擊操作工的危險。
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