电动汽车系统的空间限制对连接器提出了特殊要求,这些连接器必须处理高功率和不断上升的数据速率。
乔治•Potenza•Harwin
与电动汽车(EV)动力系统直接相关的主要系统有6个。它们包括车载充电器(OBC)、电池组、监视各种电池组参数的电池管理系统(BMS)、牵引逆变器(将电池的直流电转换为交流电,为电动汽车电机提供动力)、电机控制器(将驾驶员的命令转换为电机转矩的变化)以及dc-dc转换器(降低电池电压,用于照明、气候控制、信息娱乐等功能)。
所有这些系统的特点是热和振动环境可以类似于传统机动车辆。这些条件的潜在严重性使得支持它们的任何机械系统都成为决定整个车辆可靠性的关键因素。
考虑到这种可靠性,考虑一下典型电动汽车上的电子连接器。在任何汽车应用程序中,连接器都有几个基本属性。首先,空间是有限的,所以连接器组件的尺寸必须反映这一现实,但仍然提供高接触密度。同时,连接器必须能够应付苛刻的汽车环境。它们必须在遭受冲击、振动和高温时表现出弹性。防止灰尘和湿气进入也是必要的。
现代电动汽车的另一个特点是对网络的依赖。这迫使网络硬件即使在恶劣的环境中也能可靠地处理高数据速率。例如,单个雷达传感器可以以15mbps的速率生成数据。一个激光雷达传感器产生100 Mbps的数据,而相机可以达到3500 Mbps。显然,尽管这些连接器将在电磁噪声环境中工作,但信号完整性是必须的。
此外,连接器需要防止装配过程中的配合错误的机制。最后,电动汽车行业日益激烈的竞争意味着连接器的价格必须具有竞争力,而且不能增加太多的材料总成本。
现在指定用于电动汽车应用的连接器的一个例子是Archer Kontrol系列。这些连接器被设计为在苛刻的工业应用中可靠地工作。它们是0.05英寸,1.27毫米间距的表面安装连接器,带有SMT焊锡标签,用于添加PCB应变缓解,并在焊接期间精确放置位置钉。
一些制造商已经将Archer controltrol设计到他们的电动汽车动力系统中。这些高度可靠的板对板连接器已集成到OBCs、电机控制器和牵引逆变器中。垂直和水平方向的选项使这些连接器能够适应狭窄的空间。
这些连接器还具有125°C的额定温度,以承受动力系统模块的高温和抗振动能力——它们在10- 2000赫兹,1.5毫米,198米/秒²(20G)下循环测试12小时。因为它们可以携带3gbps的数据速率,所以它们可以轻松支持基于以太网的车载网络。高度耐用的磷青铜触点与金/锡完成使用。这些触点嵌入坚固的塑料外壳,额定为UL94V-0,防止可燃性。
Archer Kontrol连接器是完全覆盖的(以防止损坏),并具有内置极化以防止不匹配。堆叠高度可选从8到20毫米和现成的电缆组件(150和300毫米长度),附加锁扣以提供应变缓解。
研究一些现在使用这些连接器的汽车应用程序是很有趣的。在一个方程式学生汽车数据记录系统中,挑战是在满足振动要求的同时最小化重量。而且组件必须是现成的。该团队最终使用Gecko (G125系列)连接器作为信号引脚,它提供了一种低调的双排互连,适合在PCB空间非常珍贵的区域进行堆叠和电缆匹配。车上的电源连接是通过Datamate Mix-Tek连接的。这些处理3a每个信号触点(所有电负载;3.3 A每个单独的接触)。他们有一个四指触点设计,通过高振动和冲击保持电接触,并采用铍铜触点,可以处理-55到+125°C的范围。
另一个汽车应用涉及绝缘金属基板(IMS) pcb的插座。IMS板是由导热环氧预浸料上的铜电路层和铝或铜基板制成的。层保持电隔离(没有镀通孔),所以标准通板插座不适合。这种类型的电路板通常用于需要散热的应用,如电动汽车电源管理模块和LED灯集群。
在汽车应用中,需要一个独立插座位于PCB之上,与板的表面安装连接。多个插座组装到配套面板上的插脚上。而且连接器必须使两块板很容易连接在一起。
该应用程序使用了底部进入的Sycamore触点,该设计具有三个触点,提供了只有两件式组件才能提供的连续性和坚固性。需要注意的一点是,Sycamore连接器可以在磁带和卷轴上使用,而两件式组件很少使用。Sycamore Contact是一个单部件SMT插座,其特点是PCB上方最大只有0.43毫米的低轮廓。可提供顶部和底部入口版本,它接受1或1.5 mm直径的引脚,是开放式的,因此配套引脚深度不受限制。由铍铜制造,接触是镀金的高导电性和耐久性的温度范围-50至+125°C。
在汽车应用中,连接器按倒置方向组装。该连接成为SMT PCB插座与焊锡连接远离组件的下层。不需要镀通孔,只是在插座下的间隙孔,以允许终端引脚的长度。最终组装很容易与相反的PCB和终端引脚配合,使生产过程中的子组装快速和简单。如果模块在测试过程中损坏,新的模块可以快速更换,没有任何焊接或压合问题。
还有其他几个电动汽车应用值得回顾。在一个案例中,公共停车场的充电器需要一个坚固的设计,以应对长期的环境暴露,如热、冷和潮湿。易于维护也是一个因素,因为板与板的间距。在这里,阿彻控制连接器处理任务,并在正确的配对高度。在另一种电动汽车驱动系统中,逆变器中的控制板需要板对板连接,这种连接要耐用,能够在较宽的温度范围内工作,同时价格具有竞争力。Archer Kontrol连接器由于其高额定温度和抗振动性能,满足了需求。
了下:连接器技巧

