淺析車用電線束插接器的選用

王武軍

（河南天海電器有限公司，河南 鶴壁 458030）

汽車電線束是對汽車進行電信號控制的載體，有汽車神經之稱。而車用電線束插接器［1］用于汽車電路各連接點的連接，是連接汽車電氣線路的重要元件，其品質好壞，直接影響電力或信號的傳遞。目前，在新車型的研發時，線束開發過程所用到的插接器，絕大部分是從插接器生產企業的成熟產品中進行選擇，這既可以縮短開發周期，又可以減少開發風險，因此，選擇合適的插接器，對保證汽車線路可靠性具有重要意義。

插接器的基本性能可分為：電氣性能、機械性能、環境性能。根據插接器的基本性能，可將插接器選用應考慮的問題分為電氣性能、環境性能、機械性能3個方面。本文根據作者多年進行插接器研發和推廣的經驗，從這3個方面對插接器的選用進行分析。

1 電氣性能

插接器是連接汽車電氣線路的基本元件，因此，插接器自身的電氣參數是選擇插接器時首先要考慮的問題。

1.1 額定電壓

額定電壓又稱工作電壓，插接器的額定電壓取決于插接器所使用的絕緣體材料、導電端子間的間距等。一般來說，插接器在低于額定電壓下都能正常工作。

插接器生產商提供的額定電壓是指插接器的最高工作電壓。對于低壓插接器，生產商提供的電壓一般為50 V，可滿足低壓電線束插接器常用電壓12V和24V的情況。對于新能源車上使用的一些高壓插接器，要求額定電壓可達到600 V，常見的低壓插接器無法滿足其電壓要求，因此，插接器選用時，應首先確定額定電壓范圍。

1.2 額定電流

額定電流又稱工作電流，同額定電壓一樣，插接器在低于額定電流下都能正常工作。在插接器的設計中是通過對插接器的耐熱性能設計來滿足插接器額定電流要求的。當插接器有電流通過時，由于導電端子的導體電阻和導電端子接觸對間的接觸電阻的存在，導電端子將會發熱，當發熱超過一定限度時，將破壞插接器絕緣，并形成端子接觸對間表面鍍層的軟化，從而造成電氣線路的故障。額定電流取決于插接器端子材料、端子截面尺寸、端子鍍層、端子正向力、使用導線截面積等，設計標準是控制插接器的溫升不超過設計的規定值。

由于客戶要求，國內較大的插接器供應商會在產品手冊上提供插接器的額定電流，該額定電流是指插接器在常溫下的最高工作電流。對于高溫工作環境和插接器多孔的情況，不能簡單地根據插接器供應商提供的額定電流來選擇插接器。對于高溫工作環境，實際選用時，應根據插接器的溫度－電流曲線確定符合插接器工作環境溫度且符合所要求的工作電流的插接器。對于多孔插接器，特別是對于大電流的情況，實際選用時，應根據插接器的孔數進行降額使用。汽車行業標準規定的降額折算系數見表1。

表1 額定電流降額折算系數

1.3 接觸電阻

插接器的接觸電阻是指一對連接的插接器導電端子接觸對之間的電阻，包括導電端子接觸部分的附加電阻和導電端子的導體電阻。與導電端子接觸部分的附加電阻相比，通常導電端子的導體電阻較小，因此，一般把包括導電端子的導體電阻和導電端子接觸部分的附加電阻，稱作接觸電阻。對于小信號電路，插接器的選用應考慮所給的接觸電阻的測試條件。一般接觸電阻的測試條件分低電平接觸電阻和電壓降換算接觸電阻。由于相互接觸的導電端子接觸表面易附著氧化層及其它污染物 （使用環境惡劣時更易出現此情況），此附著層對接觸電阻有非常大的影響，情況嚴重時可使接觸電阻大到足以使電路不能正常導通。而大電流的情況下，此附著層會發生擊穿，使接觸電阻降低到正常水平。因此，對于小信號電路應考慮低電平接觸電阻的測試條件測得的接觸電阻。對于那些正常錫鍍層端子不能滿足的小信號電路插接器，可考慮使用貴金屬鍍層 （如銀鍍層或金鍍層）來解決。

1.4 絕緣性能

反映插接器絕緣性能的參數有絕緣電阻和絕緣介電強度。其影響因素有絕緣體材料、環境溫度及濕度、表面污損、爬電距離等。對于國內正規的插接器生產商所生產的低壓電線束插接器，此項指標一般均可滿足要求。

2 環境性能

由于汽車用插接器使用環境的特殊性，插接器受溫度、濕度、化學試液、灰塵等環境因素的影響較大，而汽車上使用插接器的部位又非常廣泛，用在不同部位的插接器所處的環境差別往往很大，因此，根據汽車使用插接器的部位的環境情況選擇插接器，對插接器的正確選用有非常重要的意義。

2.1 環境溫度

根據插接器在汽車上使用位置的不同，汽車行業的插接器標準將插接器環境和試驗溫度分為5個等級 （見表2）。因此，在插接器選用時，應根據插接器在汽車上的使用位置，確定插接器的環境溫度等級，根據環境溫度等級，選擇合適的插接器。

插接器一般由用于電路導通的導電端子和用于固定端子的護套組成。一般根據端子和護套的材料確定插接器適合的環境溫度等級。對于護套來說，常用材料有PBT、 尼龍、 PP、ABS等［2］。純PBT和純尼龍所適合的環境溫度一般在85℃以下，而經過改性處理的PBT和尼龍材料適合的環境溫度可達到155℃以上。改性PP適合的環境溫度一般也在110℃以上。ABS適合的環境溫度較低，一般用于環境溫度最低的等級。對于端子來說，常用材料黃銅、錫磷青銅、鈹青銅等，一般來說，黃銅和錫磷青銅適合的環境溫度在100℃以下，鈹青銅適合的環境溫度在125℃以上，而合適的表面處理可使端子材料適合的環境溫度提高一個等級。

表2 插接器的環境和試驗溫度等級 ℃

對于發動機艙等溫度較高的工作環境，一般建議選用護套的材料為改性PBT或改性尼龍，選用端子材料為黃銅或錫磷青銅時應進行表面鍍錫處理，對于接近發動機的高溫度區，則建議選用端子的材料為鈹青銅。

2.2 環境濕度

插接器使用環境的相對濕度是插接器選用的一項重要因素。潮濕環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，當環境濕度大于80%時非常容易引起絕緣體的擊穿。潮濕的環境也容易加速導電端子的表面氧化，使導電端子的接觸電阻升高，嚴重時絕緣電阻升高引起的發熱將使絕緣體熔化，并進而導致電路信號中斷。因此，在汽車上相對濕度較大的位置，應考慮選用密封型插接器，這樣既可以保護導電端子受潮濕環境的影響降低，又可以使絕緣體與端子配合的腔體內部表面避免水蒸氣的吸收和擴散，降低絕緣體發生擊穿的風險。

2.3 防水和防塵要求

汽車上不同部位的插接器，由于空氣相對濕度和水干擾等級的不同，防水等級也不一樣。對于發動機艙、底盤與發動機下部、行李廂底部靠近底盤部位、座椅及門底部靠近底盤部分等部位，一般應按能直接被水浸泡或受水飛濺的防水等級考慮，駕駛室內部、行李廂上部、門及座椅上部等部位，可考慮使用非防水插接器。

插接器的防塵性能選用時可參照防水性能。一般隨著防水等級的提高，其防塵性能也相應提高。

2.4 環境腐蝕

插接器選用時應根據插接器使用的不同腐蝕環境，選用符合使用條件的插接器。對護套來說，不同的材料對化學腐蝕的抵抗能力不同，例如，PP材料抵抗一般化學試劑腐蝕能力較強。而對導電端子來說，腐蝕環境的影響主要考慮選用合適的鍍層，例如，SO2濃度高的環境下不宜使用鍍銀的導電端子。

2.5 振動、沖擊、碰撞

主要考慮插接器在規定頻率和加速度的條件下振動、沖擊、碰撞時的信號連續性。一般汽車插接器的此項指標包括2個方面：①根據插接器在汽車上的使用位置定義試驗的頻率和加速度；②根據插接器實際工作時的環境溫度定義試驗的環境溫度等級。合格的插接器應在選定的環境溫度等級和選定的頻率、加速度試驗時，接觸電阻連續大于7 Ω的時間小于1μs。對于高沖擊和高振動區域的插接器應考慮使用貴金屬表面鍍層的插接器端子。

3 機械性能

插接器的機械性能主要是為了滿足安裝和維修的需要。

3.1 插拔力

插接器的插拔力是指裝滿導電端子的公護套和母護套連接和分離所需的力。插接器插拔力的主要影響因素是導電端子的插拔力和插接器的極數，因此，插接器的插拔力對接觸性能有較大影響。理論上要求插拔力越小越好，但過小的插拔力會造成插接器導電端子間接觸性能的降低，一般插接器的設計和生產時是在尋求滿足電性能要求的前提下的最小插拔力。

插接器插拔力的可接受值和安裝條件有關，一般汽車用插接器最大插拔力不應超過75N（對于防水型插接器，此力應包括防水附件與主體的過盈量產生的附加力）［3］，當插接器的極數較多而無法滿足插拔力要求時，應考慮使用助力結構而減小安裝或拆卸難度。

3.2 機械壽命

插接器的機械壽命是指插拔的壽命。汽車插接器和一般電插接器的機械壽命要求有較大區別［4］，一般電插接器的機械壽命通常規定為500到1000次，而汽車插接器通常只規定滿足10次插拔后裝配性能和電性能的正常。特殊情況下，導電端子表面鍍銀時，可滿足30次插拔后裝配性能和電性能的正常，表面鍍金時可滿足100次插拔后裝配性能和電性能的正常。

3.3 端子和護套的配合和分離

插接器端子和護套在線束生產過程中被完成裝配，此裝配一般是人工裝配，這就要求端子裝入護套的裝配力不能超過人工裝配可接受的程度。一般規定：當端子壓接線徑大于1 mm2時，裝配力應小于30N；當端子壓接線徑小于1mm2時，裝配力應小于15N。整個裝配過程應能保證電線不出現彎曲的情況。

從線束的生產到汽車的生產和使用過程中，由于裝配完成的插接器會受到某個方向的力的作用，而該力的作用可能使裝配完成的插接器端子從護套中脫落，所以，插接器端子從護套中分離所需的力應足以保證在正常使用情況下端子不能夠從護套中分離出來。一般規定，對于2.8以下規格的插接器，端子從護套中分離所需的力應大于40N，對于2.8以上規格的插接器，端子從護套中分離所需的力應大于60N。

4 結束語

插接器的外形千變萬化，用戶在選用汽車插接器時應主要從電氣性能、機械性能和環境性能3方面來考慮。選擇合適的插接器對汽車電路的正常工作至關重要。

［1］QC／T417—2001， 車用電線束插接器［S］.

［2］王武軍，王冠軍，張獻軍.汽車插接器端子和護套配合彈性結構分析［J］.汽車零部件，2012（3）：82-85.

［3］SAE／USCAR-2 Revision 5 November 2007： Performance Specification for Automotive Electrical Connector Systems［S］.

［4］GJB1217-91， 電連接器試驗方法［S］.