中心議題：

• 汽車(chē)連接器的基本結構
• 汽車(chē)連接器的設計標準
• 汽車(chē)連接器的三種故障模式
• 汽車(chē)連接器的發(fā)展變化
• 汽車(chē)連接器應用案例

本講從汽車(chē)連接器的四大基本結構入手，介紹了汽車(chē)連接器的設計標準，針對汽車(chē)連接器的穩定性評估問(wèn)題，對汽車(chē)連接器的三種故障模式進(jìn)行了解析，并解讀了汽車(chē)連接器的發(fā)展變化情況，最后針對這種發(fā)展變化帶來(lái)的市場(chǎng)需求，給出了相應的汽車(chē)連接器應用實(shí)例。

汽車(chē)連接器形式和結構是千變萬(wàn)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(chē)連接器能夠充當橋梁作用，穩定運行。

接觸件是汽車(chē)連接器完成電連接功能的核心零件。一般由陽(yáng)性接觸件和陰性接觸件組成接觸對,通過(guò)陰、陽(yáng)接觸件的插合完成電連接。陽(yáng)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(yáng)性接觸件一般由黃銅、磷青銅制成。陰性接觸件即插孔,是接觸對的關(guān)鍵零件,它依靠彈性結構在與插針插合時(shí)發(fā)生彈性變形而產(chǎn)生彈性力與陽(yáng)性接觸件形成緊密接觸,完成連接。插孔的結構種類(lèi)很多,有圓筒型（劈槽、縮口）、音叉型、懸臂梁型（縱向開(kāi)槽）、折迭型（縱向開(kāi)槽,9字形）、盒形（方插孔）以及雙曲面線(xiàn)簧插孔等。

殼體，也稱(chēng)外殼（shell）,是汽車(chē)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,并提供插頭和插座插合時(shí)的對準,進(jìn)而將連接器固定到設備上。

絕緣體也常稱(chēng)之為汽車(chē)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,并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(xiāo)、導向銷(xiāo)、聯(lián)接環(huán)、電纜夾、密封圈、密封墊等。安裝附件如螺釘、螺母、螺桿、彈簧圈等。附件大都有標準件和通用件。

隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，汽車(chē)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(fā)展，對汽車(chē)連接器結構設計、外觀(guān)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(chē)連接器的設計標準

汽車(chē)連接器必需符合USCAR—20的標準，這是汽車(chē)電氣連接器系統的性能標準，規定汽車(chē)連接器在整個(gè)使用周期內電氣連接器接觸面要始終可靠，包括以下九個(gè)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）溫度要求在規定的范圍之內，包括周?chē)臏囟群妥陨淼臏厣?br /> 5）較好的魯棒性；
6）必需與高速長(cháng)距離通信計算機用的連接器相同，汽車(chē)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(chē)大約有1500個(gè)連接點(diǎn)，其中50%到60%用于關(guān)鍵的配電功能。汽車(chē)連接器被用于日益惡劣的環(huán)境，包括溫度(低至零下40°C，高達零上155°C)、振動(dòng)、氧化作用以及摩擦腐蝕，這就顯示出設計攻關(guān)的重要性。

實(shí)際上這件事情做起來(lái)并不簡(jiǎn)單，大多數商業(yè)電子元器件出現故障時(shí)最多讓人感到煩惱失意，可是如果關(guān)鍵汽車(chē)零配件連接出現問(wèn)題，則會(huì )引起火災報警器、制動(dòng)器或安全氣囊失靈，導致嚴重后果。

連接器制造商必須識別并分析環(huán)境中那些可能對連接器性能造成影響的物理和機械現象。按照汽車(chē)制造商規定的應用條件，為了評估連接器的穩定性，連接器制造商實(shí)施了精細的測試程序。如果出現連接器故障，大多可確定為下述三種故障模式之一：摩擦腐蝕、電氣故障以及連接器接插問(wèn)題。以下是這三種故障模式介紹。

汽車(chē)連接器的三種故障模式

腐蝕性氣體、高濕度和強烈振蕩是引起氧化作用和摩擦腐蝕，并導致連接器故障的三大條件。這些環(huán)境因素會(huì )對錫和鉛錫接觸表面造成極大的影響，有90%的連接器表面屬于這種情況。

線(xiàn)纜與端子的連接問(wèn)題是引發(fā)保修和連接器系統故障主要原因之一。對于汽車(chē)配線(xiàn)系統，壓接是一種非常普遍的方法，用于將端子連接到線(xiàn)纜上。這種工藝已被證明可靠。與焊接法相比，在提高壓接可靠性方面它更加經(jīng)濟實(shí)惠、簡(jiǎn)單易操作。

在裝配廠(chǎng)向汽車(chē)內安裝配線(xiàn)時(shí)，連接器的不當接插可能會(huì )導致連接器故障。為克服這個(gè)問(wèn)題，設計工程師研發(fā)了各種各樣的連接器鎖止裝置。另一個(gè)辦法就是使用一個(gè)接插輔助裝置來(lái)簡(jiǎn)化較大的連接器的接插工藝。

詳細的汽車(chē)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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由于消費者對汽車(chē)內部電子功能的要求越來(lái)越多，同時(shí)汽車(chē)內部可以提供的電子功能也越來(lái)越豐富，使車(chē)用連接器成為汽車(chē)零部件中發(fā)展最快的一個(gè)細分市場(chǎng)。下面是對汽車(chē)連接器發(fā)展狀況的一個(gè)小結。

汽車(chē)連接器的發(fā)展變化

目前全球汽車(chē)連接器約占連結器產(chǎn)業(yè)15％左右，未來(lái)可望在汽車(chē)電子產(chǎn)品的帶動(dòng)下，占有較大的比例。以產(chǎn)品成本結構而言，中國現在每輛汽車(chē)平均用到的連接器成本只有幾百元，與國外每輛車(chē)的連接器成本大約在125美元～150美元來(lái)看，中國汽車(chē)連接器市場(chǎng)還有很大的發(fā)展潛力。未來(lái)每輛汽車(chē)將使用到600-1,000個(gè)電子連接器，遠遠大于現今所使用的數量。

市場(chǎng)的巨大潛力吸引了國外廠(chǎng)商的極大關(guān)注，主要的汽車(chē)電子企業(yè)如泰科、德?tīng)柛?、FCI等紛紛加強對中國連接器市場(chǎng)的投入和布局。德?tīng)柛Ｉ踔翆⑵淦?chē)連接器業(yè)務(wù)的中心也搬到了上海。中國將可望成為未來(lái)全球汽車(chē)連接器重要的生產(chǎn)基地。除了現有一線(xiàn)知名國際大廠(chǎng)外，其他尚未前往中國設廠(chǎng)的廠(chǎng)商將因為當地需求不斷提高，本土化采購，成本優(yōu)勢等因素影響下，逐漸在中國建立起生產(chǎn)據點(diǎn)供應當地汽車(chē)零組件廠(chǎng)商所需。

另外，電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)使用大容量鋰電池，其工作電壓的范圍從傳統汽車(chē)的14V躥升至400V～600V，因而需要汽車(chē)電子電氣架構的全面改進(jìn)，連接器首當其沖。新能源汽車(chē)連接器市場(chǎng)已成為一大利基市場(chǎng)。

新能源汽車(chē)連接器發(fā)展的三大趨勢為：一是綠色，二是安全，三是連通性。

由于新能源汽車(chē)是“綠色”的汽車(chē)，因而連接器也要求綠色環(huán)保。在安全性方面，由于新能源汽車(chē)連接器最高要承受250A電流、600V電壓的能力，高標準的防觸電保護需求是顯而易見(jiàn)的。同時(shí)在如此高的功率下，電磁干擾是另一個(gè)重要問(wèn)題。此外，連接器的插拔操作會(huì )產(chǎn)生電弧，這會(huì )嚴重危害到電氣連接和電子設備，并且可能引起汽車(chē)燃燒，這些都需要連接器的特殊設計與開(kāi)發(fā)。

新能源汽車(chē)連接器要達到其高性能要求主要靠嚴格的設計規范，比如在暴露的情況下要防止高壓把空氣擊穿，這需要保留一定的空氣間隙；在高電壓大電流的情況下，其溫度升高不能超過(guò)額定值；在選擇外殼材料時(shí)要考慮重量、強度和是否易于加工，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。

在連通性方面，由于汽車(chē)娛樂(lè )系統的不斷擴充，高速數據傳輸功能的重要性日益突出。比如在有些車(chē)型上，倒車(chē)反光鏡上安裝了攝影頭，可使駕駛員擁有更廣闊的視野，這就需要連接器傳輸更多的數據。有時(shí)還需要一個(gè)連接器同時(shí)解決傳輸GPS信號和廣播信號的問(wèn)題，這就需要提升其數據傳輸能力。同時(shí)，連接器還需要承受高溫，因為汽車(chē)引擎通常放置在汽車(chē)前方，盡管有防火墻進(jìn)行防護，但還會(huì )有一些熱量會(huì )傳導過(guò)來(lái)，因此連接器要能夠承受高溫。

而隨著(zhù)汽車(chē)連接器的應用越來(lái)越多，汽車(chē)的合成化趨勢使連接器的集成度越來(lái)越高，由于汽車(chē)對空間的設計的要求，連接器也被要求有更小的體積，不占用較大的空間，單個(gè)連接器的要接收的信號越來(lái)越多?？偟膩?lái)說(shuō)，汽車(chē)連接系統將會(huì )向電子控制模塊的方向發(fā)展，在安全和連通的基礎上，小型化、智能化和集成化是連接器未來(lái)發(fā)展的趨勢。下面列舉一些符合市場(chǎng)需求的汽車(chē)連接器的應用案例。

汽車(chē)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(lái)了最新的研發(fā)成果—用于汽車(chē)的050系列端子和連接器系統。泰科電子新型050系列端子連接系統在小型化和減輕重量方面取得了重大的技術(shù)改進(jìn)，比之前的064系列縮小包裝體積達70%，重量減輕50%，高度縮減50%。相信這樣的小型化連接器對于汽車(chē)的節能減排有非常重要的實(shí)用價(jià)值。

而對于汽車(chē)連接器安全性和小型化的需求，FCI研制出創(chuàng )新的塑殼解決方案-APEX-280和RCS-800連接器。其中的一項創(chuàng )新是獲得專(zhuān)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”釋放過(guò)程為互鎖裝置的工作提供足夠的時(shí)間，這樣，通電時(shí)就不會(huì )出現斷開(kāi)現象。用戶(hù)確實(shí)須進(jìn)行兩個(gè)獨立的動(dòng)作，切斷電源和拔出連接器之間會(huì )有五秒鐘的延遲。這些新穎的安全裝置還擁有許多其他特點(diǎn)。端子被固定在塑料防護孔格后，防止手指的碰觸。FCI的ErgoMate齒輪軸向連接系統在幫助實(shí)現更小尺寸的解決方案的同時(shí)顯著(zhù)減小匹配力。一旦對配到位，連接器二次鎖止會(huì )被關(guān)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(shí)，實(shí)現了小型化緊湊設計。

另外，FCI的RCS-800端子也適應汽車(chē)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(diǎn)，根據用戶(hù)的需求規范，工作電流可達250A，甚至更高。此外，采用特殊表面鍍層能夠防止電弧放電造成的損壞，另一方面，塑料蓋帽提供等級為IP2-x的保護，以防發(fā)生電擊操作工的危險。

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