跟著中國汽車工業的飛速開展,汽車從滿意最初的運送功用,擴展到現在具有十分多的安全性、舒適性功用。跟著功用的添加,作為汽車要害部件的汽車連接器從曾經一輛車運用幾十個開展到現在一輛車用幾百個連接器,一百多個種類;從曾經的6.3規范開展到現在的0.64規范。而這一百多種連接器散布在駕駛室、車身、車門、發動機艙、變速器等當地,由于不同當地連接器的運用溫度、振蕩等級的不同,對連接器的防護等級的要求不同,所以不同的運用環境對連接器的功用要求也不相同。
1汽車連接器運用狀況剖析
以國外與國內的兩款車型為例,剖析連接器運用規范和廠商散布狀況。
1)國外某品牌汽車,連接器規范占比如圖1所示。
該車型共有連接器205套,其間0.64規范連接器開發90套,占總開發數量的43.9%;1.2規范開發25套,占總開發數量的12.2%;1.5規范的開發30套,占比14.63%;2.8規范開發20套,占比9.76%等。這些規范的連接器別離來自不同的品牌,別離為TE、THB、Molex、JAE、YAZAKI、APTIV、Bosch、SUM等。
圖1國外某車型連接器規范占比清單
2)國內某合資品牌汽車,連接器廠商占比如圖2所示。
圖2國內某車型連接器規范占比清單
該車型共有連接器265套,其間0.64規范連接器開發93套,占總開發數量的35.09%;1.2規范開發12套,占總開發數量的4.53%;1.5規范的開發41套占比15.47%;1.8規范開發23套,占比8.68%;2.2規范開發33套,占比12.45%;2.8規范開發16套,占比6.04%等。這些連接器別離來自TE、THB、SWS、Molex、KET、APTIV、YAZAKI等廠家。
3)從以上數據咱們可以判斷出,現在國內、國外車型上運用的連接器供給廠家超越10家,運用規范從0.5規范、0.64規范到9.5規范等超越8種規范。從數據剖析來看,主機廠在對新車型進行連接器選型、開發過程中,不僅需求考慮挑選的連接器規范、運用方位、防護等級要求,一同還需求從不同廠家的不同產品中挑選一款最適合該車型、該功用的連接器。這就需求一個規范來支持、輔導連接器廠家相應工程師去挑選性價比最優、最適合的功用連接器。
汽車2連接器運用規范剖析
2.1現在汽車連接器規范散布
當時連接器規范十分多,從較早的世界規范ISO8092、SAE規范USCAR-2,到現在中國最新修訂的行業規范QC/T-1067-2017(替代QC/T-417)。一同許多的汽車企業也界說了屬于自己企業的連接器規范,如大眾公司的VW75174、通用的GMW-3191、上汽集團的SMTC3862001、吉祥汽車的Q/JLYJ7110195C等。由于規范十分多,一同不同規范之間有許多類似點,又包含必定的差異,為此本文要點從現在世界、國內通用性最廣的3個規范USCAR-2-6、QC/T-1067-2017、GMW3191-2012來進行剖析。
2.2連接器規范對連接器運用環境的界說
關于一款連接器,在研制之初都會在其規范書中界說出該連接器的運用環境溫度、載流才干、防護等級、抗振等級等規范參數,連接器選型工程師需求了解到不同的運用環境對連接器的不同要求,這一點在現在的運用規范中也有很具體的界說。QC/T-1067的規范界說見表1~表3,GMW-3191的規范界說見表4~表6,USCAR-2的規范界說見表7~表9。
表1QC/T-1067溫度等級
表2QC/T-1067振蕩等級
注:彈性部位指車身上經過懸掛體系支撐的部位。彈性部位不包含輪胎、輪轂、制動盤(鼓)等部位。
表3QC/T-1067密封等級
表4GMW-3191TemperatureClass
表5GMW-3191VibrationClass
表6GMW-3191SealingClass
表7USCAR-2TemperatureClassification
表8USCAR-2VibrationClassification
表9USCAR-2SealingClassification
從以上規范的界說中,清晰了解到現在對連接器防護等級依據不同的運用方位三大規范的界說是共同的,別離界說了S1不密封區域、S2密封區域、S3高壓水噴發區域。
在溫度等級的界說中咱們發現,三大規范依據連接器運用方位的不同,把運用溫度劃分為了5個等級;一同QC/T-1067與USCAR-2都清晰提出不引薦選用溫度等級為-40~85℃的溫度等級,可是該溫度等級在GMW-3191中引薦在駕駛室方位裝置的連接器作為試驗用環境溫度運用。
在振蕩等級的界說中,經過比照規范的具體振蕩頻率、功率譜密度(PSD),得知在QC/T-1067與USCAR-2,其界說的振蕩等級V3\V4\V5別離與GMW-3191中的等級2/4/3對應并同等。
一同在GMW-3191中界說了變速器連接器振蕩等級及適用參數,這在USCAR-2、QC/T-1067中沒有界說,可是在USCAR-2、QC/T-1067中界說了裝置在與發動機相連但不與劇烈振蕩部件相連的連接器振蕩等級及適用參數,這個在GMW3191中沒有界說,見表10、表11。
表10QC/T-1067、USCAR-2、GMW-3191振蕩等級相同信息匯總
關于振蕩試驗,咱們首要驗證的是連接器體系在模仿實際車載振蕩條件下的功用是否滿意要求,由于在振蕩或許振蕩沖擊狀況下,會引起端子觸摸面的鍍層磨損、正壓力衰減、支撐塑料資料的機械功用失效等,所以需求在振蕩試驗中連續監控觸摸電阻并確保線路中觸摸電阻超越7Ω(或許1Ω)的時刻不能超越1微秒。
經過以上不同規范對連接器運用環境的界說與剖析,咱們了解到在對某個功用進行連接器選型時,首先要了解到該功用的運用方位,依據運用方位判斷出需求適配的連接器耐受的溫度等級、振蕩等級、防護等級,并進行最佳選型。
2.連接器3規范對連接器機械功用的界說
現在在USCAR-2界說了連接器機械功用18項、QC/T-1067界說了連接器機械功用20項、GMW-3191界說了連接器機械功用21項,別離如表12、表13、表14所示。
經過3個規范的機械功用比照,咱們了解到現在連接器規范中機械功用首要集中在以下幾點:端子本身的抗彎強度;端子與端子之間的插拔力;端子與連接器之間的刺進力、堅持力、止推力、極化試驗;連接器與連接器之間的刺進力、別離力、解鎖力、極化試驗;連接器端子二次鎖(TPA)裝置力、堅持力;連接器二次鎖止結構(CPA)裝置力、堅持力;連接器助力結構機械強度;連接器固定結構機械強度;密封圈的堅持力;板端插針堅持力。
表11QC/T-1067、USCAR-2、GMW-3191振蕩等級不同信息匯總
注:NA表明在對應規范中無界說。
表12QC/T-1067規范20項機械功用試驗項目
除掉以上,在GMW-3191中還有要求端子的壓接功用,這是一項十分重要的功用測驗,直接影響整個端子的觸摸電阻(壓接電阻包含在觸摸電阻中)。雖然在USCAR-2、QC/T-1067中沒有要求,可是這一項測驗在USCAR-21中有十分具體的要求,所以有經歷的工程師在挑選連接器端子時會一同收集相應的壓接陳述。
表13USCAR-2規范18項機械功用試驗項目
表14GMW-3191規范21項機械功用試驗項目
2.4連接器規范對連接器電功用的界說
在現在的規范中,界說的連接器電功用首要是端子之間的微電流觸摸電阻、電壓降功用;連接器本身的絕緣電阻、絕緣介電強度,這些功用首要在后期的連接器環境功用中配合著組合試驗一同驗證。一同關于端子本身功用優缺點,規范中還別離界說有最大載流才干與1008h電流循環功用,該功用將作為端子耐久功用的重要參閱依據,別離要求如下。
2.4.1連接器端子觸摸電阻與電壓降在規范中的界說(表15、表16)
經過規范比照,咱們發現在三大規范中對電壓降的要求,不管哪種規范的連接器端子都要求插頭、插座之間經過有效觸摸后,電壓降不超越50mV;可是關于觸摸電阻,QC/T-1067與USCAR-2基本堅持共同,其與GMW-3191除掉界說觸摸電阻數值差異外首要有如下3種區別值得注意。
表15QC/T-1067、USCAR-2觸摸電阻、電壓降界說
表16GMW-3191對觸摸電阻、電壓降界說
注:在任何狀況下,連接器總電阻不能超越20mΩ。
1)關于不在規范中界說的端子規范,觸摸電阻的選取辦法不同,QC/T-1067、USCAR-2中清晰界說采用差值法選取數值,而依照GMW-3191的要求,需求依照契合等級的最大規范要求選取。例如關于現在常用的2.3規范鍍錫端子,依照QC/T-1067規范的要求,觸摸電阻應該選取最大不超越7mΩ,可是依照GMW-3191的規范要求,就應該最大不超越5mΩ。
2)關于采用不同鍍層的端子,在USCAR-2、QC/T-1067中都有不同的觸摸電阻界說,可是GMW-3191是無區別統一界說。例如0.64規范的端子,依照鍍錫、鍍金/銀在前2個規范中別離界說的觸摸電阻最大值為20mΩ與10mΩ,在GMW-3191的規范中統一界說為15mΩ。
3)特別關于0.50規范端子觸摸電阻,USCAR-2、QC/T-1067界說觸摸電阻不能超越25mΩ。在GMW-3191中界說依照產品規范書要求界說(perCTS(ComponentTechnical Specification)),一同又在規范中指出,任何狀況下總的觸摸電阻都不能超越20mΩ。
關于不同規范對觸摸電阻的不同要求,必定要依據實際要求,挑選合適的檢驗規范進行前期規劃與后期連接器選型。
2.4.2連接器絕緣電阻與絕緣介電強度在規范中的界說
絕緣電阻是為了確保在連接器里面相鄰的2個端子之間有必定的電絕緣性,絕緣介電強度是為了驗證連接器本身的電氣絕緣功用。在這2個功用上,3個規范的要求共同(USCAR-2無絕緣介電強度要求):①絕緣電阻:在500V電壓,相鄰端子之間絕緣電阻≥100MΩ;②絕緣介電強度:在交流1000V、直流1600V電壓下,繼續1min相鄰端子之間以及端子與連接器塑料外殼之間不能有介質開裂或擊穿現象,電流泄露≤1mA。
2.4.連接器3最大載流才干與1008h電流循環
最大載流才干測驗,是為了驗證單對端子在必定溫度下,在不超越最大溫升與最大觸摸電阻的前提下,所能承載的最大電流。
1008h電流循環是端子的加速老化試驗,經過1008次最大電流加熱與零電流冷卻循環,驗證插頭端子與插座端子觸摸面、端子尾部與導線壓接處經過熱脹冷縮循環、氧化、應力松懈等環境效果下后整體的溫升、觸摸電阻是否滿意功用要求。
關于這2項驗證試驗,國標QC/T-1067與USCAR-2基本堅持共同,GMW-3191的要求與該2個規范有必定的差異。
1)國標QC/T-1067與USCAR-2在界說最大載流才干時,清晰提出在通電流過程中,當電流使端子對到達觸摸電阻最大值或許溫升到達55℃時,記載此處電流,并乘以90%就是此端子的最大載流,可是在GMW-3191中清晰指出需求繪制相關端子對的降額曲線,如圖3所示。
圖3降額曲線
一同,所測最大電流需求乘以80%作為降額曲線中的電流參閱值,在降額曲線中的邊界條件別離為導線最大對應條件下的最大承載電流(Currentloadcapacityofcableused)與端子運用的極限溫度(TemperatureLimitofTerminal)。
2)1008h電流循環試驗中,三大規范都提出試驗過程中端子觸摸電阻不能超越規定值,可是QC/T-1067、USCAR-2一同提出循環過程中,端子溫升不能超越55℃,GMW-3191中則指出,電流循環過程中測量溫度(環境溫度+溫升)不能超越端子與導線運用極限溫度。
關于這2個檢測項目,咱們還應該了解到該試驗得出的最大載流才干曲線,不能作為連接器在汽車上的實際運用數值,只能作為參閱數據,一同可以作為同類型端子之間的功用比照數據。由于汽車在正常挑選連接器以及界說pin角電流時需求考慮到如下影響因素:①在連接器中的單個端子的溫升會受到周圍排布的端子電流、溫升影響,所以大電流端子盡量排布在連接器外圍,對角排布最佳;②端子的載流才干與適配的線徑有直接關系,若需求比較大的載流才干,必定要挑選合適的最大線徑;③環境溫度對端子的載流才干有十分大的影響,例如同種端子運用在發動機艙與底盤,承載的最大載流會有很大的區別;④相同條件下,密封連接器中端子的溫升要高于同系列端子在非密封連接器中的溫升;⑤關于線對用電器端(LinetoDevice)形式連接器,端子的溫升與用電器端的發熱、散熱狀況相關,例如經常會在鼓風機的調速模快中添加散熱片,這會添加端子的載流才干。
2.4.4連接器重載測驗(HeavyDutyTest)
重載測驗是為了檢測連接器在高溫環境下的載流才干,這個檢測規范現在在國標QC/T-1067、USCAR-2中都沒有界說,可是在GMW-3191中有具體界說。這個試驗是需求端子與連接器裝置后一同在經過5h高溫通電與2h低溫斷電的循環試驗(共5次)中,驗證相應端子的溫升與觸摸電阻,這個試驗關于運用在高溫環境(發動機、變速器)等是個不錯的驗證檢測項目。
2.5連接器規范對連接器環境功用的界說
從現在的規范中,剖析發現連接器的環境試驗都是結合機械功用試驗、電氣功用試驗來一同驗證的組合試驗,其間比較重要的環境試驗項目包含老化試驗、濕度循環試驗、溫度沖擊試驗(溫度快速改變試驗)、鹽霧試驗,一同針對防水連接器還有耐化學試液、水密性、氣密性、高壓水噴發等試驗檢測項目,如下將以防水連接器的經典組合試驗就各規范的要求差異進行剖析。
2.5.1連接器熱老化組合試驗
高溫老化測驗,是為了驗證連接器總成中端子的金屬原料、連接器的塑料原料、密封圈的橡膠原料在經過1008h最大工作溫度后,相應的改變對連接器密封功用、電氣功用、機械功用的影響,特別是密封圈的緊縮永久變形與端子的懸臂梁的塑性變形對連接器要害功用的影響。表17是熱老化組合試驗在不同規范中的試驗次序比照。
表17熱老化(防水連接器)試驗次序
從表17中可以看到,3個規范都要求在高溫前后驗證絕緣電阻,經過絕緣電阻檢測來反映連接器塑料資料在經過高溫環境試驗后的功用是否滿意要求,一同QC/T-1067、USCAR-2還要求在經過老化試驗后對端子在連接器中的機械功用進行驗證,也一同驗證了連接器塑料資料在經過老化試驗的功用指標是否滿意要求。別的,GMW-3191要求在老化試驗前后對連接器的觸摸電阻進行檢測,這可以驗證在經過高溫老化后插座端子上供給正壓力的懸臂梁是否呈現不可接受的應力松懈現象等。
關于防水連接器,老化試驗更能驗證其運用的密封圈原料、規劃的單邊過盈量、壁厚變形尺度是否能契合防水功用要求,這對防水連接器是否可以滿意汽車在運用壽命中不失效十分要害。別的在GMW-3191中還有專門針對變速器連接器的老化試驗驗證辦法與溫度設置,這在其他的2個規范中沒有界說,這可以作為變速器連接器的一個驗證辦法。
2.5.2連接器耐化學組合試驗
耐化學測驗,是為了試驗評價密封連接器總成在浸入車輛內和周圍常見的各種液體中時的密封功用和資料兼容性是否滿意要求,表18是耐化學性組合試驗在不同規范中的試驗次序比照。
表18耐化學性組合試驗在不同規范中的試驗次序
注:數字代表試驗先后次序。
從表18中咱們發現USCAR-2對耐化學試驗的前后組合試驗首要驗證產品外觀,可是在QC/T-1067與GMW-3191中都要求在試驗前后驗證連接器的絕緣電阻與絕緣介電強度,別的QC/T-1067中還要求在試驗后驗證端子的插拔力,GMW-3191則要求在試驗后驗證連接器的氣密性,這些驗證都是為了確保連接器總成在經過化學試劑浸泡后資料不會對整個總成的機械功用、防水功用、電功用形成影響。
2.5.連接器3耐熱沖擊(溫度快速改變)組合試驗
耐熱沖擊測驗:咱們都知道,一般的車載連接器總成由多種資料安排,殼體由塑料資料PBT、PA66及增強資料制作而成;端子等導電部件一般選用黃銅、青銅、銅合金制作而成;密封圈選用硅橡膠制作而成。這些資料在經過溫度的凹凸改變后由于熱脹冷縮會有相應脹大與收縮,在端子的觸摸表面會形成磨損與微動,經過溫度快速改變試驗模仿車載條件就是為了驗證經過這種溫度沖擊試驗后,產品的改變會不會導致連接器總成功用失效。具體的耐熱沖擊組合試驗在不同規范中的試驗次序比照見表19。
表19耐熱沖擊組合試驗在不同規范中的試驗次序
注:數字代表試驗先后次序。
從表19中咱們發現QC/T-1067與USACR-2中都要求在試驗前后驗證連接器的絕緣電阻與電壓降,要點重視試驗對產品電功用的影響。GMW-3191在要求試驗前后驗證觸摸電阻時,一同要求驗證連接器的密封、絕緣電阻、絕緣介電強度等功用。這些試驗都是為了充沛驗證連接器總成在經過溫度沖擊試驗后資料的改變不會對整個總成的機械功用、防水功用、電功用形成影響。
3總結
經過以上剖析,咱們可以清晰地認識到在汽車上關于不同環境溫度、運用功用、裝置方位在挑選連接器時都不相同。從連接器的運用角度上剖析,各運用環節重視連接器功用側要點也不同,關于線束裝置現場,他們更重視連接器的機械功用,例如端子的插拔力、TPA的堅持力、裝置力等;關于整車裝置現場,他們更重視連接器與連接器之間的機械功用,例如連接器的裝置力、解鎖力、連接器CPA裝置力等;關于整車功用要求,更重視連接器的耐久功用。可是連接器廠家、汽車連接器選型工程師更應該對連接器有一個全面的功用掌控,才干更加合理地挑選,運用連接器并確保連接器在電氣回路中的穩定性、安全性。