一种推拉快锁式高压大电流连接器的设计

张剑利

（上海航天科工电器研究院有限公司，上海200331）

0 引言

随着新能源汽车电气化与智能化的蓬勃发展，其对连接器的环境性能、机械性能、电气性能等要求越来越高。为了确保新能源汽车安全可靠运行，需配套高电压、高电流、高可靠性、高抗干扰性的高压大电流连接器。与传统的燃油车相比，新能源汽车连接器需具备承受500 A电流、600 V电压的能力，且电压电流还有不断升高的趋势，后续会达到1 000 V（或更高）电压和700 A（或更高）的电流。因此，设计一种集便捷性、高压绝缘、大电流传输、高插拔寿命、电磁屏蔽于一体的小型化系列电连接器，可为新能源汽车电气、动力、控制系统等提供可靠的连接、快速的传输和安全的防护。基于此，推拉快锁式高压大电流连接器应运而生，目前其已成为整车厂客户的首要之选。

1 性能指标

高压大电流连接器机械、电气、环境性能指标如表1所示。

表1 性能指标

2 总体结构简介

2.1 推拉快锁结构

推拉快锁结构采用圆周方向上6个不锈钢珠压迫弹性卡圈锁紧插座。

当连接器公、母端互配时，先推动推拉环，推拉环前端压迫不锈钢珠，不锈钢珠受外力向内压迫弹性卡圈，致使弹性卡圈内径缩小卡入插座壳体对应槽内，达到锁紧效果，如图1、图2所示。

图1 公端连接器

图2 连接器公、母端互配后示意图

解锁时反方向拉动推拉环，弹性卡圈外力消失弹回，故卡圈脱离插座壳体对应槽，从而解锁。解锁时伴有清脆的咔哒声响。

2.2 防水密封结构

防水密封结构分为尾部线缆密封与对接端密封，可达到IP67的防水效果。

2.2.1 尾部线缆密封

尾部线缆密封采用PG头与橡胶圈压紧线缆保证尾部密封防水可靠性，如图3所示。尾部螺帽旋紧时，其锥面挤压PG头与橡胶圈，PG头受外力收紧向内压紧橡胶圈，从而紧密锁紧线缆达到防水效果。

图3 公端连接器尾端

2.2.2 对接端密封

公、母互配对接端密封采用O-Ring端面密封，如图4所示。目前O-Ring厚度为2 mm，对接后插座壳体与O-Ring干涉量设计为0.4 mm，此时防水密封圈压缩率为20%，从而保证公、母互配后达到IP67的防水效果。公、母端对接后示意图如图5所示。

图4 公端连接器O-Ring

图5 公、母端对接后示意图

3 相关测试验证

3.1 插拔力测试

插拔力测试机如图6所示。将高载流冠簧端子（内径10 mm）组装成成品测试插拔力，初始插入力为21.9 N，500次寿命后插入力为19.5 N；初始拔出力为20.1 N，10 000次寿命后拔出力为19.2 N。插拔力测试数据详见表2。

图6 插拔力测试机

表2 插拔力测试数据

3.2 温升测试

母端插针直径为8 mm，公端插头尾部压接50 mm2线缆，通流200 A温升测试，公、母互配接触区温升为28.9℃，远小于汽车行业标准的55℃，温升测试数据详见表3。

表3 温升测试数据

3.3 接触电阻测试

接触电阻为0.07 mΩ，500次寿命后接触电阻依然为0.07 mΩ，如图7所示。

3.4 振动冲击测试

将部件固定在振动台上，如图8所示。按照USCAR 5.4.6的V2振动等级安装在不与发动机相连的弹性部件，XYZ三个方向分别振动冲击测试8 h，频率与功率谱密度详见表4。监控电流连续性，然后在室温状态下静置48 h。振动冲击试验后，在10X放大镜下，连接器及接触件无明显磨损、开裂和变形等缺陷，故振动冲击测试合格。

图7 接触电阻测试

图8 振动冲击测试

表4 频率与功率谱密度

3.5 高低温冲击

将连接器放置于高低温冲击试验箱中，如图9所示。将实验温度及时间设定为规定值，高温：125℃，低温：-40 ℃，保持时间30 min，循环周期为99次，如图10所示。测试完成后取出连接器，测量其绝缘电阻＞2 000 MΩ、耐电压＞3 000 V，故满足规格。

图9 高低温冲击试验箱

图10 高低温冲击试验条件

3.6 防水测试

将新试纸放入连接器公、母对配内部，然后将其置于1 m深水中，静置30 min后，解锁连接器后其内部未进水，试纸未变色，故防水测试合格。防水测试前图片如图11所示，对配防水测试后图片如图12所示。

图11 防水测试前

图12 防水测试后

4 结语

采用此种推拉快锁式结构的连接器可通过相关功能测试，其使用方便、解锁快捷，并可保证良好的手感，可为新能源汽车电气、动力、控制系统等提供可靠的连接、快速的传输和安全的防护。