汽車電子產(chǎn)品的現(xiàn)在有很大一塊是面向不同車企的兼容化設(shè)計,不管內(nèi)部如何兼容,具體到外部就需要確定連接接口需求,包括安裝位置、結(jié)構(gòu)和電器方面的內(nèi)容,一個突出的問題就是連接器的選擇。汽車連接器及線束是對汽車進行電信號控制的載體,將車輛中央控制部件與汽車控制單元、電氣電子執(zhí)行單元、電器件有機地連接在一起,形成一個完整的汽車電器電控系統(tǒng)
(1) 汽車連接器及線束在車內(nèi)電子技術(shù)中的含量和數(shù)量,也是汽車功能和性能的一項重要指標(biāo)
(2) 汽車連接器,單車大約需要 2000 條線束、350 個以上的連接器
我們在選擇連接器的時候,首先需要考慮汽車連接器的特殊性。汽車連接器也是不同整車企業(yè)自己定標(biāo)準為主,基礎(chǔ)的國際標(biāo)準為ISO 8092-2005.分為四部分:
(1) ISO 8092.1 單線片式插接件的尺寸和特殊要求
(2) ISO 8092.2 定義,試驗方法和一般性能要求
(3) ISO 8092.3 多線片式插接件的尺寸和特殊要求
(4) ISO 8092.4 用于單線和多線插接的圓柱式插接件 尺寸和特殊要求
由于國際標(biāo)準是博弈的結(jié)果,很多東西都是廠家決定了一個基礎(chǔ)方向,但在試驗參數(shù)及試驗項目以及試驗方法上都已不能符合連接器的發(fā)展現(xiàn)狀,所以基本分成三個區(qū)域性的標(biāo)準,代表美國、歐洲和日本汽車工業(yè)的一些要求。
1) 美國汽車工程學(xué)會制定的連接器性能規(guī)范USCAR-2.在試驗參數(shù)及試驗項目上能夠代表連接器的發(fā)展現(xiàn)狀,在試驗方法上更具操作性。通用的GMW3191及菲亞特的7-Z8260等標(biāo)準都是基于USCAR-2編寫的。
2) JASO D605-1996 汽車電子插接器:日本汽車工業(yè)協(xié)會也基于日本車企的綜合需求,制定了一個基本的連接器標(biāo)準。
3) LV 124 3.5 噸以下汽車電氣和電子部件 試驗項目、試驗條件和試驗要求,這份供貨規(guī)范是由汽車制造 商奧迪公司、BMW 公司、戴姆勒公司、保時捷公司和大眾汽車公司的代表編寫而成的,這也是代表德國汽車產(chǎn)業(yè)的一份企業(yè)聯(lián)合標(biāo)準。
基于實際的考慮,我們對于連接器的兼容性,特別是考慮于整車對外接口的這部分,是需要考慮廠家的問題,特別是整車線束的另一端是由車企來確認的。
如果我們按照汽車的工藝來要求,包括端子、外殼還有密封等等工藝,都是我們重點需要去審查的。在選擇連接器的時候我們應(yīng)該從哪些角度去考慮適合硬件使用的連接器呢?
連接器主要性能
一、機械性能: 連接器機械性能包括機械壽命、拔插力、機械防呆等
1. 機械壽命【耐久性】:以一次插入和一次拔出為一個循環(huán),以在規(guī)定的插拔循環(huán)后連接器能否正常完成其連接功能(如接觸電阻值)作為評判依據(jù)。
2. 插拔力:是重要地機械性能,插拔力分為插入力和拔出力(分離力)。插入力要小(從而有低插入力LIF和無插入力ZIF的結(jié)構(gòu)),而分離力若太小,則會影響接觸的可靠性。 連接器的插拔力和機械壽命與接觸件結(jié)構(gòu)接觸部位鍍層質(zhì)量以及接觸件排列尺寸精度有關(guān)。這里還可以略微細分:
a) 端子插入力是指端子插入Housing定位后所耗費的大力量。
b) 端子保持力是指端子脫離Housing時所耗費的小力量。
c) 插入力是指公座與母座配合時,欲插入所耗費的大力量。
d) 拔出力是指公座與母座配合時,欲拔出所耗費的小力量。
e) PIN保持力是指使Wafer中的PIN針脫離其絕緣體時所需要的小力量。
二、電氣性能:連接器的電氣性能主要包括:極限電流、接觸電阻、絕緣電阻和抗電強度等。
1. 額定電壓:生產(chǎn)廠推薦的較高工作電壓,主要取決于所使用的絕緣材料,接觸對之間的間距大小。某些元件或裝置在低于其額定電壓時,可能不能完成其應(yīng)有的功能,連接器在低于額定電壓下都能正常工作。
2. 額定電流:生產(chǎn)廠推薦的叫高工作電流,在低于額定電流情況下,連接器一般都能正常工作。在連接器的設(shè)計過程中,是通過對連接器的熱設(shè)計來滿足額定電流要求的,
a) 在接觸對有電流流過時,由于存在導(dǎo)體電阻和接觸電阻,接觸對將會發(fā)熱。當(dāng)其發(fā)熱超過一定極限時,將破壞連接器的絕緣和形成接觸對表面鍍層的軟化,造成故障。
b) 要限制額定電流,事實上要限制連接器內(nèi)部的溫升不超過設(shè)計的規(guī)定值。
c) 在選擇時要注意的問題是:對多芯連接器而言,額定電流必須降額使用,這在大電流的場合更應(yīng)引起重視。
3. 接觸電阻:接觸電阻是指兩個導(dǎo)體在接觸部分產(chǎn)生的電阻。連接器的接觸電阻指標(biāo)事實上是接觸對電阻,它包括接觸電阻和接觸對導(dǎo)體電阻。
a) 通常導(dǎo)體電阻較小,因此接觸對電阻在很多技術(shù)規(guī)范中被稱為接觸電阻。
b) 在連接小信號的電路中,要注意給出的接觸電阻的測試條件:
· 接觸表面會附則氧化層,油污或其他污染物,兩接觸件表面會產(chǎn)生膜層電阻。在膜層厚度增加時,電阻迅速增大,是膜層成為不良導(dǎo)體。
· 膜層在高壓下會發(fā)生機械擊穿,或在高電壓,大電流下會發(fā)生電擊穿。
4. 絕緣電阻:是指在連接器的絕緣部分施加電壓,從而使絕緣部分的表面內(nèi)或表面上產(chǎn)生漏電流而呈現(xiàn)出的電阻值。
a) 主要受絕緣材料,溫度,濕度,污損等因素的影響。
b) 連接器樣本上提供的絕緣電阻值一般都是在標(biāo)準大氣條件下的指標(biāo)值,在某些環(huán)境條件下,絕緣電阻值會有不用程度的下降。
5. 抗電強度(耐電壓):接觸對的相互絕緣部分之間或絕緣部分與接地之間,在規(guī)定時間內(nèi)所能承受的比額定電壓更高而不產(chǎn)生擊穿現(xiàn)象的臨界電壓。
a) 主要受接觸對間距和爬電距離和幾何形狀,絕緣體材料以及環(huán)境溫度和濕度,大氣壓力的影響。
三、環(huán)境性能:連接器環(huán)境性能主要包括:耐溫、耐濕、耐鹽霧、振動、沖擊等。根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境選擇。如應(yīng)用環(huán)境較為潮濕時,對于連接器的耐濕、耐鹽霧要求就高,避免連接器的金屬觸點被銹蝕。一般在汽車上這些條件需要參照ISO16750去考慮。
1. 環(huán)境溫度:連接器的金屬材料和絕緣材料決定著連接器的工作環(huán)境溫度。高溫會破壞緣材料,引起絕緣電阻和耐壓性能降低;對金屬而言高溫可使接觸對失去彈性,加速氧化和發(fā)生鍍層變質(zhì)。通常的環(huán)境溫度為-40~85特殊場合下可能要求更高。
2. 潮濕:相對濕度大于80%,是引起電擊穿的要原因。潮濕環(huán)境引起水蒸氣在絕緣體表面的吸收和擴散,容易使絕緣電阻降低到MΩ級以下,長期處在高濕環(huán)境下,會引起物理變形,分解。逸出生成物,產(chǎn)生呼吸效應(yīng)及電解。腐蝕和裂紋。特別是在設(shè)備外部的連接器,常常要考慮潮濕,水滲和污染的環(huán)境條件。
3. 溫度沖擊:濕度急變試驗是模擬使用連接器設(shè)備在寒冷的環(huán)境轉(zhuǎn)入溫暖環(huán)境的實際使用情況。溫度急變可能使絕緣材料裂紋或起層。在北方,汽車從外部進入車庫或者關(guān)閉取暖時候溫度變化會非常快。
4. 腐蝕環(huán)境:根據(jù)連接器的不同使用腐蝕環(huán)境,選用相應(yīng)金屬。塑料,鍍層結(jié)構(gòu)的連接器,像在鹽霧環(huán)境下使用的連接器,如果沒有防腐的金屬表面,會使性能迅速惡化。這個一般在海邊的情況尤其惡劣。
5. 振動和沖擊:是檢驗電連接器機械結(jié)構(gòu)的堅固性和電接觸可靠性的重要指標(biāo)。沖擊試驗中應(yīng)規(guī)定峰值加速度、持續(xù)時間和沖擊脈沖波形,以及電氣連續(xù)性中斷的時間。