新能源汽車，高壓連接器簡介

  目前，國內機動（dòng）車保有量已經突破三億大關。由於大量的燃油車帶來嚴峻的環境問題，因此全（quán）麵禁售燃油車的日程在全（quán）世界範圍內被提起。近（jìn）年來，隨著國家倡導綠色發展，一些國內造（zào）車新勢力（lì），諸如蔚來汽車，理想汽車，小鵬汽車等迅猛發展。特（tè）別是特斯（sī）拉超級工廠在上海投產之後，新能源汽車產業正以日新月異的速度浪湧而來，僅Tesla一家新能源車企，在全球年交付近50萬輛，但按照2020年全國約2000萬左右的汽車銷量，新能源（yuán）汽車市場才（cái）剛剛起（qǐ）步，整個行業會慢慢進入高速發展階段，人們也將越來越接受新能源（yuán）汽車（chē）帶來的駕駛便利和出行體驗。

   在新能源汽車（chē）的整個架構平台中，VCU (Vehicle Control Unit 整車控製器)、MCU (Moter Control Unit 電機控製器)和 BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM 電池管理係統)是最重要的核心技術，對整車的動力（lì）性、經濟性、可靠性和（hé）安全性等有著重要影響。在新（xīn）能源汽車工（gōng）業領域，高壓連接器是極為重要的組件，它作為模塊化連接的重要（yào）組成部分（fèn），已在整車和充電設備中大量使用。

一，連接器概（gài）述

  電動（dòng）汽車上所用的（de）高壓連接器有公端和母（mǔ）端之分，公端往往（wǎng）以線端的形式存在，母端的出線方式總體有銅排、螺栓和線纜壓接三種。在性能上（shàng）相對傳統連接（jiē）器也有（yǒu）更高的要求，如高壓互鎖HVIL、IP67/68、IP6K9K防（fáng）護、阻燃等級V0、電磁防（fáng）護等。

  高壓連（lián）接器是通過電或光信號以及機械力連接，斷開（kāi）或轉換電路和光通道的功能元件。隨著新能源汽車的普及，高壓連接（jiē）器的開發和使用正在增加（jiā）。那麽高壓連接器在汽車中起到什麽作用呢?

  用於新能源汽（qì）車的高壓（yā）連接器主要由（yóu）四個部分（fèn）組成：觸點，絕緣子，外殼和配件。其中，觸（chù）點是（shì）連接器的核心部件，整（zhěng）個車輛的所有（yǒu）線路和係統都通（tōng）過插入式觸點連接到行駛過程中所需的光電信號。絕（jué）緣子主要起絕（jué）緣作用。外殼主要（yào）起到固定和保（bǎo）護作用; 附件（jiàn）是為了根據用（yòng）戶要求完成（chéng）對電纜和連（lián）接到連（lián）接器的其他零件的保護，並滿足工作環境的其他要求。接觸件（jiàn）的接觸可靠性取決於許多因素，例如接（jiē）觸件的接觸形式，表麵質量，原材料性能和工作環境。

  高（gāo）壓連接器（qì）的基本性能主要分為三個部分：電氣性能，機械性能（néng）和耐環境性。電（diàn）氣性能主要包括接觸（chù）電（diàn）阻，絕（jué）緣耐壓和絕緣（yuán）電阻。其中，接觸電阻由引腳和插座保證。主要有兩個要求：1.插針和插座的接觸電阻必須小於規（guī）定的接（jiē）觸電阻; 2.插入插針和插座後，請確（què）保接觸（chù）的連續性，並且不（bú）要瞬時或長期斷開接觸。僅通過完成這兩（liǎng）點（diǎn），就可以確保（bǎo）在連接到電連接器的組件之間可靠地傳輸（shū）光和（hé）電（diàn）信號。高壓（yā）連接（jiē）器內部的絕緣體可確保（bǎo）耐（nài）壓和絕緣電阻，在工作環境中需（xū）要較高的絕緣和耐擊穿（chuān）電壓。

  在（zài）現有材料中，用於高壓連接器觸點的常（cháng）用材料是：錫青銅，鈹青銅，黃銅，鉛黃銅，紅銅和其他銅合金。銅具有高的（de）導電性和導（dǎo）熱性，耐（nài）腐蝕性以及良好的可操作性。

二，名詞解釋

   對（duì）於在新能源汽車及其相關行業工作的人員，實際工作中（zhōng），會遇到各種與連接器應用相關的名詞，對大部分同事，特別是一些非專業開發人員，對這些名詞可能一知（zhī）半解。本部分對相關資料進行係統整合，供大家參考。

1,EV(Electric Vehicle)電動汽車

  電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛（shǐ），符合道路交通、安全法規各項要（yào）求的車輛。由於對環境影（yǐng）響相對傳統燃油（yóu）汽車（chē）較小，其前景被廣泛看好。

電動汽車根據電力構成分為：

1）純（chún）電動汽車（chē）(BEV)

2）混合動力汽車(HEV)

  混合動力汽車根據動力係統結構形式（shì）又（yòu）分為以下三類：串聯式混合動力汽車(SHEV),並聯式混合動力汽車（PHEV),混聯式混合動力汽車（CHEV).

 3） 燃（rán）料電池（chí）汽車（FCEV)

2,PDU(Power Distribution Unit) 高壓配電單元（yuán）（電（diàn）源分配插座）

  功能是負責新能源車高壓係統中的（de）電源分配與管理，為整車提（tí）供充放電控製、高壓部件上電控製、電路過載短路保護、高壓采樣、低壓控製等功能，保護和監控高壓係統（tǒng）的運行。PDU也能夠集成BMS主控、充電模塊、DC模塊、PTC控製模（mó）塊等功能，與傳統PDU相比多了整車功能模塊，功能上更加集成化，結構上（shàng）更複雜，具有水冷或是風冷等散熱（rè）結（jié）構。PDU配置靈活，可以根（gēn）據客戶（hù）要求進（jìn）行定製開發，能夠滿足不同客戶不同（tóng）車型需求，比如三合一，四合一（yī），五合一等。

3,BDU(Battery Disconnect Unit )電池包斷路單元 （高壓配電盒）

  專為電池包內部設計，也是配電（diàn）盒的一種。目前BDU都是根據車廠需求定製，因此收集客戶需（xū）求及客戶整車電氣性能很重要。根據BDU在電池包的位置，可以分為電（diàn）池箱內（nèi）安裝式和箱外安裝式(也稱（chēng）為battery junction box)。

  箱內安裝式（shì）的外殼一般為塑料材質，沒有IP等級要求；箱外安（ān）裝式一般為鋁合金殼（ké）體（tǐ），滿足IP67等級要求。從電氣組（zǔ）成上看，PDU產品主要元器件是MSD（選配），BMS（選配），繼電（diàn）器，熔斷器，預充電阻，電流采集（jí）元件，銅排，連（lián）接（jiē）器與線束總成等。BDU產品主要元器件是繼電器，熔（róng）斷器，BMU(選配)，電流采集元件，銅排，連接器與線束總成等（děng）。

  4,MCU (Moter Control Unit 電機控製器）

5,VCU （Vehicle Control Unit 整車控製器）

6,BMS （BATTERY MANAGEMENT SYSTEM 電池（chí）管理（lǐ）係統）俗稱電池包

7,MSD （Manual Service Device）手動維修開關

  為保（bǎo）護在高壓環境下維修電動汽車的技術人員安全，電池包通常安裝有手動維修開關MSD，以（yǐ）斷開高壓回路，使維修等工（gōng）作處於一種較為安全的狀態；或在（zài）突發短路時，可以快速（sù）分離高壓電路的連接。MSD雖然隻是Pack的一個（gè）小部件，由於這個（gè）部件涉及到產品的安全，它的設（shè）計和選型格外（wài）重要，不容忽視。MSD工作（zuò）的基本原理是將MSD安裝（zhuāng）在主回路中，內置高壓保險（xiǎn）絲，並（bìng）設計有高壓互鎖功能。在外部發生短路時（shí），保險絲熔（róng）斷切（qiē）斷高壓回路；需要手動斷開高壓時，高壓互鎖會（huì）先斷（duàn）開，然後再斷開高壓回路。因此，一般來說（shuō），保險絲、高壓互鎖（suǒ）HVIL接（jiē）口是MSD必備的（de），其中有些具有二（èr）次解鎖功能，此外還包括密封件、手動斷開拉手、高壓警示標（biāo）識，以及殼體與固定結構等。

8,GCU 電機控製器  

9,增程器 Range-Extender

  高效增程器作為新能源（yuán）車輛的核心動力部分，主要由：發動機、發動機控製器（EECU）、ISG電機、發電機控製器（GCU）、增（zēng）程器（qì）控（kòng）製器（RECU）五部分構成。

  增程器也可視其為（wéi）從混合動力驅（qū）動向純（chún）電動驅動的一種可靠的過渡產品。在常見的混合動力（lì）係統中，都是以（yǐ）發（fā）電機為主，電動機為（wéi）輔。而增程式電動車，是以電動機為主，發動機為輔。發動機的唯一作用（yòng）是發電。

10,DC-DC 電能(直流-直流)變換器

  DC/DC變換器將一個固定的直流（liú）電壓變換為可變的直流（liú）電壓,這種技術被廣（guǎng）泛應用於無軌（guǐ）電車、地鐵、列車、電動車的無級變速和控製，同時使上述控製具有加速平穩、快速響應的性能,並同時收到（dào）節約電能的效果。用直（zhí）流斬波器代替變阻器可節約20％～30％的電能。直流斬波器不僅能起到調壓的作用(開關電源),同時還能起到（dào）有效抑製電網側（cè）諧波電流噪聲的作用。

11,PTC（Positive Temperature Coefficient）正溫度係數（shù）

  傳統燃油汽車的暖風（fēng）空調的熱源來（lái）自於（yú）發動機（jī）散發的熱量，但新能源電動車沒有了可以散發大量熱量（liàng）的發動機，隻（zhī）能找外援。而這（zhè）外援就是PTC和熱泵。     新能源汽車空調PTC製熱與熱泵製熱（rè）的區別在於：其中PTC製熱=製造熱，熱泵製熱=搬運（yùn）熱。PTC是Positive Temperature Coefficient（正溫度係數） 的縮寫，泛指正溫度係數很（hěn）大的半導（dǎo）體材料或元器件。既通過給熱敏電阻通電（diàn），使得電阻發熱來提高溫度。PTC在極致情況下，也隻能實現100%的能量轉換。  12,ADAS（Advanced Driving Assistant System）即高級駕（jià）駛（shǐ）輔助係統

  高級駕駛輔助係統（tǒng）是利用安裝於車上的各式各（gè）樣的傳感（gǎn）器， 在第（dì）一時間收集車內外的環（huán）境（jìng）數據， 進行靜、動態物體的辨（biàn）識、偵（zhēn）測與追蹤等技術上的處理， 從而能夠讓（ràng）駕駛者在最快的時間察覺可能發生的危險， 以引起注意和提高安全性的主動安全技術。ADAS 采（cǎi）用（yòng）的傳感（gǎn）器（qì）主要有攝像頭、雷達、激光和超聲波（bō）等，可以探測光、熱、壓力或其它用於監（jiān）測汽（qì）車狀態的變量， 通常位於車輛的前後保險（xiǎn）杠、側視鏡、駕駛杆內部或者擋風玻璃上。早期的ADAS 技術主要以被動（dòng）式報警為主（zhǔ），當車輛檢測到潛在危險時， 會發出警報（bào）提醒駕車者注意異常的車輛或道路情況。對於最新的ADAS 技術來說，主動式幹預也很常見。

13,V2X全稱Vihicle to everything

  即車與任何事物的聯係，主（zhǔ）要（yào）包括V2V車與車(vehicle)，V2I車與基礎（chǔ）設施(vechile to infrainstructure)，V2P車與人(vehicle to people)，V2N車與雲（yún）（vehicle to network）。詳細一（yī）點就是車（chē）輛通過傳（chuán）感器，網絡通訊技術與其它周邊車、人、物進行通訊交流（liú），並根（gēn）據收集的信息進行分析、決策的一項技術。

14,CAN：(Controller Area Network)控製（zhì）器局域網（wǎng）

  CAN總線將多個控製單（dān）元原本獨立的處理過程通（tōng）過雙絞線、光纜等相互聯係起來，從而實現在兩條CAN總（zǒng）線上多個控製單元（yuán）間的信息共享。常用（yòng）的CAN總線協議標準（zhǔn）SAE-J1939中，標準給（gěi）OSI（開放係統互聯參考模型）定義成七層（céng）：物理層，數據鏈路層，網絡層，傳輸層，會話層，表（biǎo）示層，應用層。其中物理層和數據鏈路層（céng）是（shì）最基礎（chǔ）的兩層，在標準ISO 11898中進行定義，並且不可變更。而SAE-J1939定義了應用層的相關（guān）會話規則，所謂通（tōng）訊協議（yì）。因此我國的CAN 通信協議（yì）的製定主要包括物理（lǐ）層和應用層協議兩個（gè）方麵（miàn），其（qí）中最主要的工作還是集中在應用層上。

  我們注意到，除新（xīn）能源車、充電樁之外無（wú）人駕駛、智慧停車（chē）等（děng）延（yán）伸行業也步入快速發展期。上（shàng）述行業（yè）都有（yǒu）一個共同點（diǎn）——使用CAN總線，因此（cǐ），CAN總（zǒng）線的應用問題始終貫穿在新（xīn）能源行業的發（fā）展中。