當(dāng)前汽車連接器標(biāo)準(zhǔn)非常多,從較早的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO8092、SAE標(biāo)準(zhǔn)USCAR-2,到目前中國最新修訂的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T1067-2017(替代QC/T-417)。同時很多的汽車企業(yè)也定義了屬于自己企業(yè)的連接器標(biāo)準(zhǔn),如大眾公司的VW75174、通用的GMW-3191等。標(biāo)準(zhǔn)非常多,同時不同標(biāo)準(zhǔn)之間有很多相似點,又包含一定的差異,我們選取國際、國內(nèi)通用性最廣的3個標(biāo)準(zhǔn)USCAR-2-6、QC/T1067-2017、GMW3191-2012來進(jìn)行分析。連接器標(biāo)準(zhǔn)對使用環(huán)境的定義對于一款連接器,在研發(fā)之初都會在其規(guī)格書中定義出該連接器的使用環(huán)境溫度、載流能力、防護(hù)等級、抗振等級等規(guī)格參數(shù),連接器選型工程師需要了解到不同的使用環(huán)境對連接器的不同要求,這一點在目前的使用標(biāo)準(zhǔn)中也有很詳細(xì)的定義。QC/T-1067的標(biāo)準(zhǔn)定義見表1~表3,GMW-3191的標(biāo)準(zhǔn)定義見表4~表6,USCAR-2的標(biāo)準(zhǔn)定義見表7~表9。
從以上標(biāo)準(zhǔn)的定義中,清晰了解到目前對連接器防護(hù)等級根據(jù)不同的使用位置三大標(biāo)準(zhǔn)的定義是一致的,分別定義了S1不密封區(qū)域、S2密封區(qū)域、S3高壓水噴射區(qū)域。在溫度等級的定義中我們發(fā)現(xiàn),三大標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)連接器使用位置的不同,把使用溫度劃分為了5個等級;在振動等級的定義中,通過對比標(biāo)準(zhǔn)的詳細(xì)振動頻率、功率譜密度(PSD),得知在QC/T-1067與USCAR-2,其定義的振動等級V3/V4/V5分別與GMW-3191中的等級2/4/3對應(yīng)并等同。同時在GMW-3191中定義了變速器連接器振動等級及適用參數(shù),這在USCAR-2、QC/T-1067中沒有定義,但是在USCAR-2、QC/T-1067中定義了安裝在與發(fā)動機相連但不與劇烈振動部件相連的連接器振動等級及適用參數(shù),這個在GMW3191中沒有定義。
關(guān)于振動實驗,我們主要驗證的是連接器系統(tǒng)在模擬實際車載振動條件下的性能是否滿足要求,因為在振動或者振動沖擊情況下,會引起端子接觸面的鍍層磨損、正壓力衰減、支撐塑料材料的機械性能失效等,所以需要在振動實驗中連續(xù)監(jiān)控接觸電阻并保證線路中接觸電阻超過7Ω(或者1Ω)的時間不能超過1微秒。
連接器標(biāo)準(zhǔn)對機械性能的定義目前在USCAR-2定義了連接器機械性能18項、QC/T1067定義了連接器機械性能20項、GMW-3191定義了連接器機械性能21項。通過3個標(biāo)準(zhǔn)的機械性能對比,我們了解到目前連接器標(biāo)準(zhǔn)中機械性能主要集中在以下幾點: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插入力、保持力、止推力、極化實驗;連接器與連接器之間的插入力、分離力、解鎖力、極化實驗;連接器端子二次鎖(TPA)裝配力、保持力;連接器二次鎖止結(jié)構(gòu)(CPA)裝配力、保持力;連接器助力結(jié)構(gòu)機械強度;連接器固定結(jié)構(gòu)機械強度;密封圈的保持力;板端插針保持力。
連接器標(biāo)準(zhǔn)對電性能的定義在目前的標(biāo)準(zhǔn)中,定義的連接器電性能主要是端子之間的微電流接觸電阻、電壓降性能;連接器本身的絕緣電阻、絕緣介電強度,這些性能主要在后期的連接器環(huán)境性能中配合著組合實驗一并驗證。同時對于端子本身性能優(yōu)缺點,標(biāo)準(zhǔn)中還分別定義有最大載流能力與1008h電流循環(huán)性能,該性能將作為端子耐久性能的重要參考依據(jù),分別要求如下。
連接器端子接觸電阻與電壓降在標(biāo)準(zhǔn)中的定義(表15)通過標(biāo)準(zhǔn)對比,我們發(fā)現(xiàn)在三大標(biāo)準(zhǔn)中對電壓降的要求,無論哪種規(guī)格的連接器端子都要求插頭、插座之間通過有效接觸后,電壓降不超過50mV;但是對于接觸電阻,QC/T-1067與USCAR-2基本保持一致。
連接器標(biāo)準(zhǔn)對絕緣電阻、介電強度的定義絕緣電阻是為了保證在連接器里面相鄰的2個端子之間有一定的電絕緣性,絕緣介電強度是為了驗證連接器本身的電氣絕緣性能。在這2個性能上,3個標(biāo)準(zhǔn)的要求一致(US-CAR-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,持續(xù)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(zhì)斷裂或擊穿現(xiàn)象,電流泄露≤1mA。連接器標(biāo)準(zhǔn)對最大載流能力及1008h的定義最大載流能力測試,是為了驗證單對端子在一定溫度下,在不超過最大溫升與最大接觸電阻的前提下,所能承載的最大電流。1008h電流循環(huán)是端子的加速老化試驗,通過1008次最大電流加熱與零電流冷卻循環(huán),驗證插頭端子與插座端子接觸面、端子尾部與導(dǎo)線壓接處經(jīng)過熱脹冷縮循環(huán)、氧化、應(yīng)力松弛等環(huán)境作用下后整體的溫升、接觸電阻是否滿足性能要求。對于這2項驗證實驗,國標(biāo)QC/T-1067與USCAR-2基本保持一致,GMW-3191的要求與該2個標(biāo)準(zhǔn)有一定的差異。1)國標(biāo)QC/T-1067與USCAR-2在定義最大載流能力時,明確提出在通電流過程中,當(dāng)電流使端子對達(dá)到接觸電阻最大值或者溫升達(dá)到55℃時,記錄此處電流,并乘以90%就是此端子的最大載流,但是在GMW-3191中明確指出需要繪制相關(guān)端子對的降額曲線,如圖3所示。同時,所測最大電流需要乘以80%作為降額曲線中的電流參考值,在降額曲線中的邊界條件分別為導(dǎo)線最大對應(yīng)條件下的最大承載電流與端子使用的極限溫度。
圖3
2)1008h電流循環(huán)實驗中,三大標(biāo)準(zhǔn)都提出實驗過程中端子接觸電阻不能超過規(guī)定值,但是QC/T-1067、USCAR-2同時提出循環(huán)過程中,端子溫升不能超過55℃,GMW-3191中則指出,電流循環(huán)過程中測量溫度(環(huán)境溫度+溫升)不能超過端子與導(dǎo)線使用極限溫度。對于這2個檢測項目,我們還應(yīng)該了解到該實驗得出的最大載流能力曲線,不能作為連接器在汽車上的實際使用數(shù)值,只能作為參考數(shù)據(jù),同時可以作為同類型端子之間的性能對比數(shù)據(jù)。因為汽車在正常選擇連接器以及定義pin角電流時需要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端子的載流能力與適配的線徑有直接關(guān)系,若需要比較大的載流能力,一定要選擇合適的最大線徑;③環(huán)境溫度對端子的載流能力有非常大的影響,例如同種端子運用在發(fā)動機艙與底盤,承載的最大載流會有很大的區(qū)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對于線對用電器端(LinetoDevice)形式連接器,端子的溫升與用電器端的發(fā)熱、散熱情況相關(guān),例如經(jīng)常會在鼓風(fēng)機的調(diào)速模快中增加散熱片,這會增加端子的載流能力。連接器標(biāo)準(zhǔn)對重載測試的定義重載測試是為了檢測連接器在高溫環(huán)境下的載流能力,這個檢測標(biāo)準(zhǔn)目前在國標(biāo)QC/T-1067、USCAR-2中都沒有定義,但是在GMW-3191中有詳細(xì)定義。這個實驗是需要端子與連接器裝配后一起在經(jīng)過5h高溫通電與2h低溫斷電的循環(huán)實驗(共5次)中,驗證相應(yīng)端子的溫升與接觸電阻,這個實驗對于運用在高溫環(huán)境(發(fā)動機、變速器)等是個不錯的驗證檢測項目。連接器標(biāo)準(zhǔn)對環(huán)境性能的定義從目前的標(biāo)準(zhǔn)中,分析發(fā)現(xiàn)連接器的環(huán)境實驗都是結(jié)合機械性能實驗、電氣性能實驗來一起驗證的組合實驗,其中比較重要的環(huán)境試驗項目包括老化實驗、溫濕度循環(huán)實驗、溫度沖擊實驗(溫度快速變化實驗)、鹽霧實驗,同時針對防水連接器還有耐化學(xué)試液、水密性、氣密性、高壓水噴射等實驗檢測項目,如下將以防水連接器的經(jīng)典組合實驗就各標(biāo)準(zhǔn)的要求差異進(jìn)行分析。連接器熱老化組合實驗高溫老化測試,是為了驗證連接器總成中端子的金屬材質(zhì)、連接器的塑料材質(zhì)、密封圈的橡膠材質(zhì)在經(jīng)過1008h最大工作溫度后,相應(yīng)的變化對連接器密封性能、電氣性能、機械性能的影響,特別是密封圈的壓縮永久變形與端子的懸臂梁的塑性變形對連接器關(guān)鍵性能的影響。表17是熱老化組合實驗在不同標(biāo)準(zhǔn)中的實驗順序?qū)Ρ取?/p>
連接器標(biāo)準(zhǔn)對環(huán)境性能的定義連接器標(biāo)準(zhǔn)對耐化學(xué)試劑的定義耐化學(xué)測試,是為了試驗評估密封連接器總成在浸入車輛內(nèi)和周圍常見的各種液體中時的密封性能和材料兼容性是否滿足要求,表18是耐化學(xué)性組合實驗在不同標(biāo)準(zhǔn)中的實驗順序?qū)Ρ取?/p>
連接器標(biāo)準(zhǔn)對耐熱實驗的定義耐熱沖擊測試:大家都知道,一般的車載連接器總成由多種材料組織,殼體由塑料材料PBT、PA66及增強材料制造而成;端子等導(dǎo)電部件一般選用黃銅、青銅、銅合金制造而成;密封圈選用硅橡膠制造而成。這些材料在經(jīng)過溫度的高低變化后因為熱脹冷縮會有相應(yīng)膨脹與收縮,在端子的接觸表面會形成磨損與微動,通過溫度快速變化實驗?zāi)M車載條件就是為了驗證經(jīng)過這種溫度沖擊試驗后,產(chǎn)品的變化會不會導(dǎo)致連接器總成功能失效。詳細(xì)的耐熱沖擊組合實驗在不同標(biāo)準(zhǔn)中的實驗順序?qū)Ρ纫姳?9。連接器測試低壓大電流電源拓沃得TDC2000系列,請聯(lián)系客服。
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