动力电池高压连接器(单芯)技术规范.doc

目 录 1 、 目的 .2 2 、 适用范围 .2 3 、 定义 .2 4 、 职责分配 .2 5 、 流程图 . .2 6 、 程序内容 . .2 6.1 动力电池高压连接器技术参数要求 .36.1.1 高压连接器性能要求 . 46.1.2 高压连接器技术参数要求 .46.2 高压连接器结构设计要求 . 56.2.1 高压连接器插座中接触件与动力电池主电路连接端设计要求 .76.2.2 高压连接器插座固定于箱体面设计要求 .76.2.3 高压连接器插座与插头连接触件设计要求 .76.2.4 高压连接器插件的绝缘防触摸设计要求 .86.2.5 高压连接器的保护壳体设计要求 .86.2.6 高压连接器的防呆设计要求 .86.2.7 高压连接器的防呆设计要求 .86.2.8 高压连接器的高压互锁设计要求 .96.2.9 高压连接器的温控互锁设计要求 .96.2.10 高压连接器的动力线缆设计要求 .96.2.11 高压连接器的互换性设计要求 .96.3 动力电池高压连接器检验标准要求 .116.4供应商送样承认要求 .137、 相关文件 .138、 相关记录 .131 目的 Objectives: :汽车产业是国民经济的重要支柱产业，在国民经济和社会发展中发挥着重要作用，随着我国经济持续快速发展和城镇化进程加速推进，今后较长一段时期汽车需求仍将保持增长势头，由此带来的能源紧张和环境问题更加突出，加快培育和发展节能汽车与新能源汽车，即是有效缓解能源和环境压力，推动汽车产业可持续的紧迫任务，也是加快汽车产业转型升级、培育新的经济增长点和国际竞争优势的战略举措。新能源电动汽车产业正是在这一时代背景下应运而生，动力总成作为整个新能源汽车的核心，如何保证其安全稳定显得尤为重要。由于当前在动力电池高压连接器部分国内还没有发布国家标准，大多企业是执行企业标准或参照其它同类产品的标准执行，或者直接借用其它行业使用的连接器，上述原因对连接器在使用过程中的安全及互换性带来挑战。为了实现公司产品标准化和设计标准化，统一产品各个部位的设计细节，避免不合理的产品设计，减少设计错误率，工程师在设计过程中思路清晰且有据可依，品质有据可检，生产操作便捷，缩短供应商生产周期，特定此规范。2 适用范围 Applicable Scope: :本规范适用目前公司所有动力电池高压连接器，文件中明确规范了高压连接器的结构设计标准及高压连接器技术标准要求，但对于创新型高压连接器设计不完全适用。3 定义 Definitions: :3.1 动力电池高压连接器：一种借助于电信号或机械力的作用使电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，架起沟通的桥梁，从而使电流流通，使电路实现预定的功能；3.2 下文中所有尺寸单位默认为 MM，重量单位默认为 KG；4 职责分配 Responsibility Dis tribution: :4.1 产品工程部都依照标准文件的要求执行。4.2 品质中心来料检验可以参考此规范文件对品质进行评估和检验。4.3 采购中心可依此规范选择可满足我司技术要求的供应商。5 流程图 Process Chart: : 无。6 程序内容 Procedure Content: :6.1 动力电池高压连接器技术参数要求6.1.1 高压连接器性能参数要求连接器的电气性：接触电阻、绝缘电阻、外壳电连续性、屏蔽性、耐电压、额定电流、温升。连接器的机械性能：插入力、分离力、接触件保持力、锁紧机构保持力、线缆抗拉强度、震动、冲击、位移、使用寿命。连接器的环境性能：高温、低温、潮湿、低气压、防水、防沙尘、浸油、盐雾、霉菌、耐老化。6.1.2 高压连接器技术参数要求基于连接器的上述特性集合目前市场电动车的实际情况，对所有高压连接器的性能作如下技术要求，以保证动力电池在汽车运行中的可靠性和安全性。额定电压：DC 1000V额定电流：300A、400A、500A 温升55K耐电压：DC 5000V绝缘电阻：5000M (常态)，200M (湿热)接触电阻：0.67m工作温度：-40125（特殊情况除外）相对湿度：95（40时）防护等级：IP67阻燃等级：UL94 V-0盐雾等级：10 级，金属表面无缺陷振动：频率为 55500HZ，加速度为 150m/s（三个相互垂直方向）每方向各 2小时，电流瞬断时间不超过 1 s冲击：频率为 1040HZ，加速度为 300m/ s（三个相互垂直方向） 经 1000次以上，瞬断时间不超过 1 s机械寿命：1000 次以上材料要求符合 RoHS 要求，部分线束及连接器需要屏蔽功能，要求连接器需要外壳具有良好的电连续性。高压连接器其它标准要求：A.稳定的接触电阻；B.使用寿命长、耐老化；C.机械的坚韧性；D.连接器的安装和操作要方便；E.小尺寸，重量轻、高密度；F.良好的啮合和分离手感；G.工作时铜排温升55K;H.防水、防尘、防油污；J.抗电磁辐射，可屏蔽功能；K.绝缘体：宽的温度使用范围；L.耐高电压、通载大电流、且有良好的绝缘性；M.容易装配及维修。6.2 高压连接器结构设计要求高压连接器为方便拆装须设计成插座、插头、动力线缆 结构形式。插座固定于钣金箱体，通过与插头的接通起到连接电路的功能。插座、插头的设计须包含接触件、接触件保护外壳、接插件绝缘保护层、二次锁紧保护、附件 等部件。动力线缆包含导通层、部分线缆带屏蔽层 届时会另行规定。接触件：连接器俗称铜排是完成电路连接功能的核心零件，其材质须良好的导通性，较高的耐热、耐腐蚀 性能。接触件保护壳：也称外壳是连接器的外罩，它为内装的绝缘安装板和接触件提供机械保护，并提供插头和插座插合时的对准，进而将连接器固定到设备上，其材质须良好的耐磨、耐寒、耐高温、耐腐蚀、抗氧化性能及较高的机械强度。接插件绝缘保护层：对接插件起绝缘保护作用使接触件按所需要的位置和间距排列,并保证接触件之间和接触件与外壳之间的绝缘性能，其材质须良好的耐高温、耐腐蚀、抗氧化 、高的介电强度、低吸水性、高抗冲击 能力。二次锁紧保护：有效保护连接器插头、插座的有效连接，防止汽车运行过程中的松脱或接触不良引起的安全事故，其材质须良好的耐高温、耐腐蚀、耐磨损性能。动力线缆：完成各连接器的有效连接。导通层部分要求有良好的导通性、延展性。屏蔽层材质要求良好的电磁屏蔽性、耐高温、耐腐蚀性。绝缘层材质要求良好的电绝缘性、耐高温。整根动力线缆的最小弯曲半径不得高于 5d-10d（d 为线缆外径）。高压连接器必须在明显位置作生产编号以便后续的追踪。附件：附件分结构附件和安装附件。结构附件如卡圈、定位键、定位销、导向销、联接环、电缆夹、密封圈、密封垫等。安装附件如螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等。附件须符合标准件 和通用件标准。6.2.1 高压连接器插座接触件与动力电池主电路连接设计要求注意：A、F 值在满足以上条件时还须同时满足上述 1.2 连接器技术参数中的各要求此铜排因使用场合不同，以铜排与互锁开关所成夹角设计铜排角度为水平 及垂直，如图中铜排角度即为水平连接器插座中接触件与动力电池主电路连接处于箱体内部不经常拆卸，须保证接触良好、稳定，采用螺丝锁付连接，在连接器接触件上攻 M10 螺纹。因此除了须满足上述 1.2 连接器技术参数中的各要求外，还须具有良好的机械强度，如图（4）中一种接触件设计中各尺寸设计参考标准，其中 E 尺寸为绝缘层厚度尺寸。6.2.2 高压连接器插座固定于箱体面设计要求因箱体气密性的要求非常严格，连接器插座与箱体固定面须有防水橡胶垫及橡胶垫保护沿 设计，其中防水橡胶垫须带“O”型圈 设计增加防水效果。6.2.3 高压连接器插座与插头连接触件设计要求连接器插座与插头连接端处于箱体外部，须有插座端口保护盖 设计。此端经常拆卸须保证插座与插头接触良好、过流、过压持续、稳定、拆卸方便。此处设计有两处防水需保证A.连接器插座与箱体装配后的未插合状态防水等级须达到 IP67 等级，方便箱体气密性检测；B.连接器插座端口在未插合存放仓库时，保护盖须防尘、防水设计 且能满足经过长途运输震动后保护盖不会掉防水等级应达到 IP65 等级。6.2.4 高压连接器插件的防触摸绝缘设计要求连接器插座与插头中接触件都需与保护外壳作相互绝缘处理，保证外壳绝缘不带电，保证操作人员的安全。橡胶防水垫保护沿橡胶防水垫所有接触件须有“防触摸设计” 避免在安装及检修中手因各种原因直接触碰接插件加速表面氧化影响导通性及因接触件带电对人员造成的伤害，防触摸设计需安全有效固定牢靠。图（6）中红色部分为防触摸设计6.2.5 高压连接器的保护壳体设计要求连接器的保护壳体为接触件的外罩，它为内装的绝缘安装板和接触件提供机械保护，并提供插头和插座插合时的对准，结构要求简单、体积小、重量轻 与箱体的固定螺丝优先选用 M4*12 杯头内六角（W10000097）。连接器的保护壳体必须有二次锁紧保护 设计有效保护连接器的插头及插座的有效连接，要求设计时，安全有效、结构简单、操作方便。6.2.6 高压连接器插头的其它设计要求连接器插头的出线端须设计直头、弯头 及可旋转弯头（互锁结构固定不动，以互锁结构为基准可顺时针、逆时针旋转 90） 三种规格便于不同的环境使用，详见图（7）。a直头 b弯头 b弯头带旋转功能6.2.7 高压连接器的防呆设计要求连接器在实际使用过程中为了快速区分正负极插头插座，连接器须有防呆设计，且必须采用“三防设计”结构防呆、颜色防呆、字母防呆 。在“三防设计” 中各要求任何个人或部门不得以任何理由取消。否则须得到公司研发部门最高主管书面同意。结构防呆：正极的插头不能与负极的插座互配，只能与对应规格的正极插座配合，负极同理。颜色防呆：在正负极插座、插头的明显区域作颜色防呆红色=正极 、黑色=负极，装配原则红配红，黑配黑。字母防呆：在正负极插座、插头的明显区域座字母防呆 “X” =正极、“Y”=负极。6.2.8 高压连接器的高压互锁设计要求为了避免由于高压连接器在实际操作过程中带电断开、闭合所造成的打弧防触摸设计绝缘处理防触摸设计现象，高压连接器须具备“高压互锁” 功能。具体要求如下：带电高压接触件在连接时，整个回路不带电，只有当高压互锁回路接通并给系统传递一个信号后才开始连上高压电路。同理在连接器断开的时，先断开高压互锁回路，系统高压电路断开，然后带高压的接插件在不带电的情况下拔出，这样就避免了打弧的可能。此结构在设计时须保证高压互锁功能安全有效、结构紧凑体积小、安装方便 。6.2.9 高压连接器的温控互锁功能设计要求为了避免由于高压连接器在使用过程中因各种原因造成连接器温度过高，烧毁连接器甚至引发火灾给设备及人员带来损害，高压连接器必须具备“温控开关互锁”功能。具体要求如下：当高压连接器因各种原因导致连接器接插件温度升高到预设值时，温控开关断开并给系统传递断开信号，提醒车辆操作人员停车检修。6.2.10 高压连接器的动力线缆设计要求A.所有的动力高压线束满足QC/T 417.1-2001 车用电线束插接器第一部分试验方法合一般性能要求标准；电缆、波纹管耐温等级：-40125；电缆线电压等级：DC 1000V。波纹管和热缩套管阻燃等级 UL94V0 ；线束的绝缘电阻500M ；线芯压接后的拉力要求超过 2500N。B. 在无特殊要求下统一使用非屏蔽线。C. 统一使用橙色线。D. 外部动力线统一套橙色波纹管，使用红、黑热缩管和正负极插头及箱号+正（负）极标签区分（例如 2 号箱负极，3 号箱正极）；箱号统一用中文表示。E.动力线长度符合图面要求，不可交叉，最小弯曲半径不得高于 5d-10d（d 为线缆外径）。F. 动力线套波纹管要求加热缩管，且热缩管需打胶后再热缩。（热缩套管厚度不能低于 0.5mm），且须有颜色防呆设计，正极配红色热缩套管，负极配黑色热缩套管。如图 1 所示：G. 特殊动力线缆上还须有“过流自动断开”设计。H.高压连接器插合后的装配尺寸须满足下列尺寸要求。图（8）6.2.11 高压连接器的个规格间互换设计要求依据目前公司现状及未来产品规划中对额定电流的不同要求，公司所有高压连接器分为三个规格。额定电流 300A 的类，额定电流 400A 的类，额定电流 500A 的类。三个规格只是额定电流不同，其余技术参数要求及结构相同且须严格按照本标准中一、二部分规定严格执行。三个规格中的附件设计如固定螺丝、定位销等标准件的使用如无特殊情况必须一致保证其互换 性详见图(9)尺寸要求，否则需取得公司(沃特玛)研发部门最高主管的书面同意。类类中的连接器在结构设计时安装方式及尺寸须保证一致，即当类连接器中某一型号发生故障，能够用中的同一型号进行快速代用。a 300A 箱体开孔尺寸 b 400A/500A 箱体开孔尺寸固定：M4*12 杯头内六角（W10000097） 固定：M4*12 杯头内六角 （W10000097）6.3 动力电池高压连接器检验标准要求高压连接器必须在长期使用中保持高度的可靠性，为此必须对设计的规格进行各种试验，通过实验，掌握绝缘的情况，可保证产品质量或及早发现缺陷，从而进行相应的维护与检修，以保证设备的正常运行。为了保证供应商制造的产品时符合我司的技术要求，现对高压连接器的检验方法及判定标准作如表（1）规定，动力线缆判定标准如表（2）规定测试项目 标准 测试方法 检测工具包装标识包装方式统一，表面无破损，表面包装信息俱全，与实物完全一致，内附性能测试报告目测 /外观外观无损伤、掉漆等不良现象，工艺符合技术要求。依据相关规范检验标识、外观、制造工艺及相关要求的完成情况目视尺寸 实物尺寸与图纸完全一致依据图纸进行尺寸检查注：图纸必须标有尺寸公差直尺/游标卡尺材质 承认书附有材质检测报告 目测 /互配性同一型号规格的自由连接器与固定连接器应能完全插合和分离，不可有明显阻碍、配合不顺畅等，注意装配方向、防呆结构及位置是否正确直接作用力互配 5 次以上/机械寿命 1.无机械损坏和环境防护等级减弱 互配 1000 次 /2.接触电阻符合规定要求保持力 330N(min)以 25mm/min 的速率，对互配的连接器以直接拉力作用拉力测试机跌落测试1.无机械损坏和环境防护等级减弱2.电气性能符合规定要求互配的连接器，从 1 米高处垂直跌落至水泥地面，跌落 3 次/盐雾测试1.10 级，金属表面无缺陷2.电气性能符合规定要求中性盐雾试验（NSS 试验）：将产品放入盐雾测试设备中，5%的氯化钠盐水溶液，开启连续喷雾模式，测试周期 48H盐雾机防水测试 IP67互配的连接器，接有合适的线，放入水深1 米处，浸泡至少 30 分钟水箱绝缘电阻正常条件下，绝缘电阻均应5000M ；湿热条件下，200M相对湿度 45%-75%条件，在插接器中不相连通的插接件之间以及插接件与包覆壳体的金属箔之间，施加 2500V 直流电压，以测量绝缘电阻绝缘电阻仪接触电阻 电回路接触电阻0.67m用过流压降法：按照连接器的额定电流进行过流测试，记录连接器（不包括线束部分）两端的压降值，测量多组数据，计算平均接触电阻值数字电桥耐压测试 无介电击穿和火花现象，漏电流1mA在插接器中不相连通的插接件之间以及插接件与包覆壳体的金属箔之间，施加直流 5000V 电压, 时间 1min交直流耐压测试仪温升测试 温升55K按照连接器的额定电流，以及结合其所压线束的横截面积计算标准过流值，按照此电流大小持续过流，测量整个过程中连接器表面以及铜排的温升多路温度测试仪高低温老化1.无机械损坏和环境防护等级减弱2.接触电阻符合规定要求互配的连接器在-40和 125的环境下各放置 2H，循环 50 次高低温恒温恒湿箱表（1）高压连接器的检验方法及判定标准测试项目检测要求 检测方法 检测工具外观外表光洁，弯曲挤压绝缘层不会变成白色状、有粉末掉落；表面标志正确、清晰、牢固；压线处不能有飞丝、松动等检验表面标识；用手弯曲挤压绝缘层观察挤压处是否会变成白色状、有粉末掉落；观察压线处是否有飞丝、松动等现象。/尺寸所有测量外径应在相应规格电线最大和最小外径范围之内取 3M 长试样，使用精度为0.01mm 的测量装置（测量时应不使电线变形），以 1M 间隔取 3 个位置进行测量，记录每点处的最大和最小外径；卡尺材质 承认书附有材质检测报告 / /绝缘阻值绝缘阻值5000M用绝缘电阻测试仪在导电部分与绝缘部分，施加5000V 直流电压，测量绝缘阻值。绝缘电阻测试仪耐压测试无介电击穿和火花现象，漏电流1mA取试样，用耐压测试仪施加 AC2500V，一端打铜芯上，一端打绝缘层上，5min 内观察绝缘套的状态，是否有击穿烧焦现象 。交直流耐压测试仪接触电阻接触电阻0.67m方法一：用数字电桥测量线芯与线耳间接触电阻；方法二：压降法测量线芯与线耳间接触电阻。数字电桥温升测试温升55K在常温常压下，按照线束的横截面积计算标准过流值，按照此电流大小持续过流，测量整个过程中动力线束的温升恒流源、多路温度测试仪电阻率测试与线材（铜线、铝线）的理论电阻率进行比较根据公式 R= l/s ， 其中的 就是电阻率，l 为材料的长度, s 为面积，R 根据过流压降法可得出卡尺/恒流源热收缩测试在任意端绝缘长度收缩应不超过 2mm准备三个 100mm 试样，放入