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PACK制造工艺系列:电池包低压连接器的结构、类型和选型要求

欢迎来到各位小伙伴来到“PACK制造工艺系列合集”!接下来我们将对新能源电池包零部件的材料类型、制造工艺和设计要点进行逐个分析,感谢阅读和关注~

本文约2600字,9张图片

阅读预计3-4分钟~   

01 低压连接器的作用和结构

新能源汽车中,动力电池系统通常由高压系统和低压系统组成。高压系统负责为电机提供动力,而低压系统则负责监控、管理电池状态,确保电池在安全范围内工作。

低压连接器作为电池包"神经网络"的重要部分,承担着数据传输、信号传递的重要任务。如果低压连接器出现故障,可能导致电池管理系统无法准确监测电池状态,进而引发安全风险。

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低压连接器的组成:

1、外壳

通常由高性能工程塑料(如PA66、PBT等)制成,具备良好的绝缘性、耐高温性、阻燃性和机械强度。

提供整体结构支撑,并集成密封、锁扣、防呆等结构特征。

2、端子

多采用铜合金(如磷青铜、黄铜)材料,表面镀锡、镀银或镀金以提升导电性、抗氧化性和插拔寿命。

负责电信号或小电流的传输,需满足低接触电阻和高可靠性要求。

3、密封组件(仅对外插件)包括O型圈、硅胶密封垫或一体式密封塞,用于实现IP67/IP6K9K等级的防水防尘性能,防止水汽、灰尘侵入导致短路或腐蚀。

4、锁紧机构如卡扣、杠杆式锁扣或螺纹连接,确保连接器在振动、冲击等工况下保持稳固连接,防止意外脱开。

5、防呆结构通过不对称外形、定位键槽或颜色编码等方式,防止误插、反插,保障装配正确性和系统安全性。

6、线缆组件部分低压连接器预装屏蔽或非屏蔽线缆,构成完整的线束接口,便于整车集成。

02 低压连接器的分类

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(1)对外通讯连接器

功能:这是电池包与外部车辆系统通信的“总接口”。电池管理主控制器(BMU)通过它和整车控制器(VCU)、车载充电机(OBC)等进行数据交换,同步电池状态(如SOC、SOH),并接收充放电指令。

关键特性:

高防护等级:因安装于电池包外壳,工作环境恶劣,需达到IP67或更高。

针位丰富:通常需要16~20个信号针和4个电源针,用于传输CAN通信、唤醒信号、碰撞信号、高压互锁、充电确认等多种信号。

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(2)BMS连接器

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根据BMS的架构进一步细分:

主控制器(BMU)连接器:

功能:作为BMS的“大脑”接口,负责对内与从控制器或采样电路通信,对外与整车网络通信。

关键特性:针位需求量大,对内通信需16~24位,对外通信需18~24位。

从控制器(CMC)连接器:

功能:在分布式BMS中,连接电芯采样电路(如FPC),负责采集具体的电芯电压和温度数据,并上传至BMU。

关键特性:针位相对较少,通常为3~8位。

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(3)BDU连接器

功能:BDU内部集成了高压继电器和电流传感器等功率器件。该连接器用于传输BMU发出的继电器控制信号,并读取电流传感器的数据。

关键特性:针位需求约10~12位,其中6~8位用于继电器控制,4位用于电流传感器信号。

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(4)CCS连接器

功能:直接连接至电池模组上的电芯监控电路,是采集每个单体电芯电压和温度信号的端口。

关键特性:针位数与采用的监控芯片通道数直接相关,例如12通道芯片需24位,18通道芯片则需32位。它与从控制器连接器配对使用。

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(5)其他传感器与辅助连接器

功能:用于连接电池包内各种必要的辅助传感器。

常见类型:

高压采样连接器:用于采集电池包总电压。

温度传感器连接器:如用于监测液冷管路温度。

压力传感器连接器:用于监测电池包内部压力,作为热失控的预警信号之一。

03 选型要求

选型流程图:

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(1)结构要求

1、防护等级要求

动力电池系统低压连接器必须达到IP67防护等级。这意味着低压连接器在正常工作环境下,能够有效防止灰尘侵入,并在短时间浸泡在水中时保持功能正常。

IP67中"6"表示完全防止灰尘进入,"7"表示在1米水深下浸泡30分钟不会进水。

试验方法:按GB4208进行,连接器在完成IP67测试后,需要挂水擦干,自然晾干2小时,插合面应无进水现象。同时,还需进行绝缘电阻和耐电压检测,采用500VDC测试,接触件和壳体间、接触件与接触件间的绝缘阻值应不小于100MΩ。

确保了连接器在潮湿、多尘等恶劣环境下仍能保持良好的电气性能。

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2、外观要求

低压连接器标志应清晰,塑料零件应无裂纹或缩水等缺陷,金属零件应由可靠的防腐蚀层或使用耐腐蚀性材料制造,电镀层和化学处理层应均匀,不露出基底,无裂纹和缺陷。

此外,所有空脚位需通过数字或字母来识别,避免安装错误。

3、防呆要求

相近连接器应设置防呆措施,避免人为误插风险,

a) 机械防呆。连接器插头与插座必须采用非对称物理结构,通过防呆键位实现唯一匹配。例如:插针排列需设置特定角度(如30°偏移)或凸起/凹槽结构,确保错误方向插接完全无法实现。

b) 标识防呆,例如:

颜色编码:电源接口(红色)、信号接口(蓝色)、接地接口(黑色);

数字/字母标识:功能脚位标注“1”“2”“A”“B”,空脚位统一标注“X”;

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4、插拔要求

连接器(无助力装置)的接合力和分离力应小于或等于75N或由供需双方商定。

电气插拔次数要求,在生命周期内满足规定的插拔次数,且电气性能无影响;

电池包对外连接器需经50次插拔循环及热老化试验后,满足IP67及IP6K9K的要求。

(2)耐环境要求

低压连接器的耐环境性能提出了严格要求:

振动要求:按照GJB 360B-2009方法204进行振动试验,试验后连接器不应出现外观损坏或性能下降。

盐雾要求:按照GJB 360B-2009方法101规定进行盐雾试验,试验后检查镀涂层。

a) 适用的盐溶液:5%

b) 试验后检查:检查连接器镀涂层有无会损害接触器的性能的侵蚀、脱皮、掉片、起泡等现象。

耐湿要求:按照GJB 360B-2009方法规定进行耐湿试验,试验后连接器不应出现腐蚀或性能下降。

工作温度要求:例如-40℃~105℃,满足整包要求

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       原文标题 : PACK制造工艺系列:电池包低压连接器的结构、类型和选型要求

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