智能网联、 电动化和5G技术以太网的应用同样也推动 着汽车连接器技术的发展。
1) 小型化。
随着汽车智能化的发展, 功能模块的增 加, 同样汽车系统的空间需要挤进更多的模块。 在保证汽 车连接的安全、 稳定、 可靠性的同时, 汽车连接器的小型 化趋势 明 显 。 0.64、 1.2、 1.5规 格 连 接 器 应 用 呈 增 长 趋 势 (图15)。 2.3规格的连接器应用呈下降趋势, 同时0.5规格的 连接器也逐渐开始应用。 出于对空间的要求, 小Pin距的连 接器越来越多。 材料与结构的突破使连接器规格变小, 载 流能力提升。
2) 超多线连接器防弯针技术。 多线连接器端子间相对 位置要求更为严格, 端子中心不一致的细微偏移会引起对 插困难、 弯针, 甚至导致连接失效的严重后果。 行业中有 的企业发货时采用贴胶带来防端子弯针, 只能防止线束运 输过程中磕碰端子弯针故障, 无法控制护套对配造成的弯 针。 我们课题组开发了联动式固定卡的专利结构(图16)来防止发货和对插时端子摆动。 在不增加工序和使用专用 工装的情况下即完全防止了端子运输、 装配过程中的端子 弯针现象。
3) 多触点接触。 为了保证电接触的稳定、 可靠性, 不 仅高压连接器采用冠簧和弹簧增加接触点[9], 低压连接器也不断出现多触点设计。 最近我们课题组设计了一种悬臂-简 支梁多触点结构插座端子(图17), 采用悬臂-简支梁弹片 结构, 当插头端子插头插入稳定时, b点与插座端子箱体部 底壁内侧接触。 悬臂-简支梁弹片中间1个 (或以上) 凹点 或2个 (或以上) 凸点设计, 形成多触点结构。
4) 高速化。 随着5G技术应用及车联网的发展, 对汽车架构的计算能力和数据传输速度要求越来越高。 汽车电子架构的不断演变, 车内多样性的数据通信模块及接口需求不断增长, 更需要实现更高速、 更精准的通信, 如: 集 成了局域互联网络 (LIN)、 控制器局域网络 (CAN), 以及 百兆, 千兆以太网传输等相关的网关模块, 远程通信、 行 车记录仪等模块, 射频连接器应用越来越多, 以太网高速 连接器也将得到应用 (图18)。
5) 细铝线端子。 细铝导线的应用, 催生了各类适配铝 导线的端子开发。 为了解决氧化问题, 适配铝导线端子压接结构应有良好的密封结构, 从而使得导体铝不与空气直接 接 触 。 Tyco公 司 开 发 出 了 一 种 适 合 铝 线 压 接 的 端 子[11]。 图19是对应修改后新的端子结构。 铜铝复合带材冲压端子 是细铝线应用的最佳方案之一 (图20), 国外该技术已开始 应用, 突破铜铝复合带材的制备工艺技术是目前面临的挑 战之一。
6) 针对柔性电缆连接器最近网上报道的I-PEX MINIFLEX FPC/FFC连接器 (图21来源于网络), 称为零插入力 (ZIF) 或低插入力 (LIF) 连接器。 对于需要更高 FPC 保 持力, 可以使用具有FPC开孔锁定功能的附加机械锁定选 项来确保安全连接。 Molex也开发了具有双底部、 底部和顶 部触点位置, 提供各种电路尺寸和电缆样式选择FFC和FPC连接器(图22来源于网络), 期望在汽车行业得到应用。
7) 高压矩形连接器技术。 圆柱型高压连接器为机加工 方式, 加工成本高。 为降低加工成本连接器企业纷纷研究矩形高压连接器 (图23) [12]。 特别是国际企业开发的叠片式 高压连接器 (图24) [13]通过调整叠加的单片弹叉的数量来配置不同电流, 以满足整车系统的不同电流使用环境, 实现 模块化配置, 方便后期物料的统一, 具有高压连接器设计的颠覆性。
8) 高 压 连 接 器 集 成 化 。 DC/DC、 OBC、 PTC、PDU等 小 功 率 电 器 高 压 电 电器合并为三合一和多合一 ( 图 25) , 高 压 连 接 器有合并为一款多线连接器 的趋势。目前, 已有部分车型 高压连接器是采用非屏蔽的方式, 把控制EMC的责任全部 交给各个用电器件, 采用硬件滤波的方式进行。
9) CAE仿真技术助力连接器设计。 随着开发周期的缩 短、 新材料及新工艺的应用对连接器的设计开发提出了更高的要求。 CAE仿真在连接器前期设计验证中逐步得到应 用, 如通过连接器的CAE力学分析 (图26) 、 热 分 析 (图27) 等来完善连接器的设计, 加快开发速度等。
10) 装配自动化。 为保证连接器装配的稳定性, 连接 器的装配逐步实现了自动化 (图28), 相对人工装配不仅保证了产品的稳定性, 而且效率得到了大幅提升。
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