T/CSAE 178—2021《電動汽車高壓連接器技術條件》標準解讀

0 引言

在國家發展新能源政策的引導下，電動汽車行業發展迅猛，人們對高質量、高安全的電動汽車需求日益增強。高壓連接器作為保障電動汽車電池、電機、電控等高壓設備正常工作的重要器件，是影響車輛可靠性和安全性的重要組成部分。但高壓連接器長期以來缺乏專業、有針對性的國家和行業標準，使得整車企業、線束和連接器企業及測試機構在高壓連接器結構、性能、評價等方面缺乏統一的技術標準。行業中各企業根據自身情況采用國外標準、自編標準或對不同標準整合后使用，導致高壓連接器標準不統一，產品性能、質量良莠不齊，行業發展處于無序狀態。為了促進我國電動汽車產業的健康發展，也為了規范和促進高壓連接器行業高質量發展，亟須建立高壓連接器產品技術標準。

T/CSAE 178—2021《電動汽車高壓連接器技術條件》由電動汽車產業技術創新戰略聯盟組織提出,重慶長安新能源汽車科技有限公司牽頭，聯合整車、線束和連接器企業以及測試機構、高等院校等在內的共22家單位一同起草。標準借助各單位在電動汽車高壓連接器產品開發、試驗、應用的實踐經驗，通過對標USCAR-2、USCAR-37、LV215等國外標準，結合國內高壓連接器行業自身特點，以及對行業發展的預判，完成了標準的編制及發布。文中對T/CSAE 178—2021標準的內容進行了全面解讀，作為相關工作人員在使用此標準時的參考。

1 適用范圍

標準規定了電動汽車高壓連接器的定義、性能要求以及試驗方法，并推薦連接器的典型安裝界面。適用于符合GB 18384規定的B級電壓的電動汽車高壓連接器，B級電壓即最大工作電壓大于30 V a.c.(rms)且小于或等于1 000 V a.c.(rms)，或大于60 V d.c.且小于或等于1 500 V d.c.。

2 術語和定義

根據高壓連接器的特點，需重點關注“高壓連接器”“線束連接器”“設備連接器”的定義，通過這3個名詞的定義，消除“公端”“母端”“座端”“線端”等不規范的說法,其術語和定義見表1。

表1 術語和定義

3 連接器等級分類

3.1 溫度等級

純電動汽車和燃料電池電動汽車的最高溫度等級一般為T3等級，對于由發動機、電機同時或單獨驅動的混合動力電動汽車，需要用到T4等級或T5等級。

3.2 密封等級

高壓連接器的密封等級不能簡單地與GB/T 30038—2013《道路車輛 電氣電子設備防護等級(IP代碼)》中規定的IP防護等級對應。浸沒和氣密性兩項是沒有對應防護等級的：對于浸沒，GB/T 30038—2013中防護等級“IPX7”的1 m水深遠高于T/CSAE 178—2021的100 mm水深，但GB/T 30038—2013的溫度為常溫，T/CSAE 178—2021則要求在高溫預處理后0 ℃的水中進行測試，更為符合汽車運行過程中的實際場景；對于氣密性，GB/T 30038—2013中未作規定，但連接器產品常規為±49 kPa的氣壓，氣密性試驗可避免由于水的張力造成的密封誤判情形，對車輛密封系統設計更具指導意義。

S2等級的密封連接器應符合浸沒、氣密性的要求，適用于絕大多數整車應用場景；S3等級的密封連接器在S2等級浸沒、氣密性的基礎上增加了高壓噴射的要求，通常適用于機艙、底盤等離地較低的部位或在車輛使用過程中易受高壓/蒸汽噴射的位置。

3.3 插拔循環等級

對于沒有特殊應用需求的高壓連接器，按照M1等級即可。

目前國內部分企業把普通高壓連接器的最低插拔次數提高到50次以上，這其實是一種過設計，車輛絕大多數高壓連接器是不需要這么高的插拔次數要求的。

3.4 振動等級

安裝在電機上的連接器，需要綜合考慮電機在車輛上的復合振動條件，但在標準中沒有單獨列出這種情況的振動等級，這需要電動汽車行業內有權威的關于電機在車輛上的振動要求作為支撐。

4 技術要求和試驗方法

標準主要通過對一般要求、機械性能、電氣性能、環境性能和安全性能來評價和驗證高壓連接器。同時，也在試驗方法中對試驗設備和步驟進行了闡述。

4.1 一般要求

主要規定了高壓連接器的外觀、顏色、標識、尺寸、電氣間隙和爬電距離、電流連續性等最基本的技術要求。

對于尺寸的要求，往往是最容易被忽視的。產品在全尺寸檢查合格后才能進行后續試驗項目，否則，極有可能出現性能測試合格，但在實際應用中的批量故障率仍然較高的情況。所以，尺寸的檢查必須引起高度的重視。

電氣間隙和爬電距離是高壓連接器能承載“高壓”的核心，直接影響高壓連接器的應用安全，應同尺寸檢查，在測試合格后才能進行后續試驗項目。

電流連續性也叫瞬斷，根據目前的應用經驗，高壓端子接觸部位的結構較可靠，出現瞬斷的可能性較低，管控的重點在于互鎖端子。在設計上一般選擇常規的低壓小端子作為互鎖端子使用，小端子在強振動和高低溫作用下會出現結構變形和應力松弛，導致正壓力下降，容易出現瞬斷。另外，多次的插拔容易導致母端子的彈性部位出現超過設計能力的應力松弛和鍍層磨損，同樣也會導致瞬斷。

4.2 機械性能

主要圍繞端子、護套和連接器總成，依據連接器裝配、維修和車輛裝配、運行及維修過程中的應用場景，對高壓連接器的機械性能和可操作性進行考察。

(1)端子抗彎折能力。旨在考察端子在壓接、裝配使用和維修過程中抵抗彎曲或破裂的能力，要求端子受到規定外力后端子不能被撕裂，如果端子發生彎曲，校直后不應被撕裂或產生裂縫。在端子類型的區分上，A、C型端子是左右對稱、上下不對稱，如片式端子；B型端子是中心對稱，如圓形端子。

(2)電線附件拉力。旨在考察屏蔽環與電纜屏蔽層、端子與電纜導體之間的壓接可靠性，要求壓接失效時的拉力應滿足規定。屏蔽環與電纜屏蔽層、端子與電纜導體都屬于電線附件，此處僅對機械性能進行考察，不評價電氣性能可靠性，電氣性能可分別通過連接電阻和屏蔽連接電阻考核。另外，需要特別說明的是：對于端子與電纜,采用超聲波焊接進行連接的方式，技術關鍵點為工藝制造水平，對端子部分的設計無特殊要求，故不在端子-電纜拉力上對焊接的連接形式做要求，技術指標及其他相關細節由供需雙方自行商定。

(3)端子與護套間插入力。旨在考察在線束制造過程中，人工將端子插入護套的可操作性，要求端子與護套間的插入力應滿足規定。值得一提的是,互鎖端子一般為小規格的端子，如果插入力太大，易造成因插入不到位而出現退端子的故障。

(4)端子與護套間保持力。旨在考察在線束制造和車輛裝配、使用過程中，確保端子保持在設計位置，避免被意外退出的可能，要求端子與護套保持力滿足規定。

(5)設備連接器端子保持力。旨在考察在設備制造和車輛裝配、使用過程中，確保端子保持在設計位置，避免產生位移和被意外退出的可能，要求端子與護套保持力滿足規定。此要求適用于端子尾部非導線連接的設備連接器，如PCB焊接、緊固件連接等。

(6)端子與端子孔防錯結構。旨在考察在線束制造過程中，防止由于端子不正確裝配到端子孔中造成端子或端子孔的損壞，要求在錯插情況下，端子不能插入端子孔，且絕緣支撐和密封件應露在端子孔的外面，試驗后端子和端子孔不應出現影響后續正常插入和功能的現象。此要求不適用于在任何方向(360°)都能正確插入端子孔并鎖定的情況。

(7)端子孔強度。旨在考察在線束制造過程中，TPA/PLR在一個或多個端子沿錯誤的方向被強行插入到端子孔中時抵抗破壞的可能，要求端子未裝配到位時，施加規定的力，PLR不能插入到最終位置，端子孔和其他組件在誤操作后必須能正確地裝配并且保持全部功能，端子、PLR正確裝配后，端子保持力滿足規定。此要求不適用于PLR能夠推動端子使其到達鎖定位置和PLR在裝配方向與端子互相垂直的情況。

(8)助力機構機械強度。旨在考察在線束制造、車輛裝配過程中，助力機構保持在適當位置和抵抗外力破壞的能力，要求助力結構不被破壞，包括助力結構的變形、損壞和脫落。

(9)吊耳強度。旨在考察在車輛裝配、使用和維修過程中，吊耳抵抗外力破壞的能力，要求吊耳破壞力應大于220 N。

(10)安裝面耐壓能力。旨在考察設備連接器在多次正確安裝后抵抗破壞的能力,要求安裝面應無部件脫落且不能有無法復原、變形、裂紋等影響使用的現象出現。

(11)固定結構機械強度。旨在考察在車輛裝配、使用和維修過程中，連接器固定結構抵抗機械應力破壞的能力，要求固定結構不應破壞或不應與安裝結構分離。

(12)混合附件操作力。旨在確保連接器總成組件(如TPA、PLR、CPA等)能被有效固定，且在裝配、維修時安裝和拆卸的可操作性，要求操作力滿足規定。試驗分為接合和分離兩個過程，接合時操作順序為預裝—鎖止，分離時操作順序為鎖止—預裝—分離。

(13)密封件裝配穩定性。旨在考察連接器的密封件在運輸、裝配過程中保持在適當位置的能力，要求密封件應保持在原設計位置。

(14)連接器操作力。旨在考察連接器在車輛裝配、維修過程中的插拔以及操作助力機構等輔助組件的可操作性，要求操作力滿足規定。助力機構初始保持力指連接器在對插之前，助力機構需要保持在初始位置，才能平順對插到預裝位置。鎖止強度提供了在車輛生命周期內連接器保持完整配合的能力。

(15)插拔循環。旨在考察連接器/端子由于裝配、維修在達到規定的插拔次數后的電氣連接可靠性和密封性，要求無附件位移和損壞，端子鍍層允許有磨損，但是不能露出基材，滿足電氣性能和氣密性規定。

(16)連接器尾部耐受力。旨在考察連接器在端子尾部受力的條件下進行對配的可操作性，要求連接器可正常插拔，操作力滿足規定，且端子及尾部密封結構應保持在正確安裝位置，不受損壞。由于高壓電纜線徑一般比較大，在線束生產和線束裝配到車輛設備上時，連接器對配過程中，線束連接器端子尾部會受到一定的拉力，導致端子出現一定的偏斜，出現插入力過大、端子受損、附件(TPA/PLR/防觸指帽等)受損、退端子等故障。

(17)連接器斜插測試。旨在考察連接器在傾斜角度下對配插拔的可操作性和結構可靠性，要求對配校正前，不能碰彎、短接端子，端子無損傷，不應出現影響正常使用的現象，密封圈等附件無位移、變形和損壞。在實際使用中，連接器對插過程難以避免會有一定的傾斜角，可能導致退端子、密封件移位等故障。為保證驗證的充分性，試驗操作過程中，對配連接器的斜插角度一定要設置為兩者配合的最大傾斜角度，在插合的過程中速度不要太快，否則無法模擬到極限的情況，同時，應重點關注密封結構、端子是否存在損傷和破壞。

(18)連接器防錯結構。旨在考察在不正確安裝、對配的情況下，連接器殼體和端子抵抗破壞的能力，要求錯誤裝配情況下不發生非預期性接觸和失效，且在正確裝配后可正常使用。在應用過程中，主要評價防呆結構和鍵位的機械強度。

(19)跌落。旨在考察連接器在裝配、運輸、維修等過程中抵抗意外跌落到堅硬表面而產生的沖擊的能力，要求護套適用組件不應從裝配位置脫落，不能出現功能性損傷及影響功能的開裂。試驗樣品應該包含在出廠時裝配到護套中的所有組件，包括端子、密封結構及各種嵌件等。

(20)振動。旨在通過加速試驗模擬在生命周期內在振動條件下對端子連接界面的磨損及電流連續性的影響，要求試驗過程中滿足電流連續性要求。試驗后端子鍍層允許有磨損，但是不能露出基材，滿足機械和電氣性能規定。在振動過程中進行電路連續性檢測，主要為了考察端子由于振動出現的應力松弛、間歇性微動摩擦產生的磨損以及非導電碎屑在接觸界面上的堆積情況。通常來說，非密封連接器適用于乘員艙和行李艙，一般按V1測試；密封連接器應用于與發動機/變速器等耦合的場合，一般按V2至V5測試。

(21)機械沖擊。旨在通過加速試驗模擬在生命周期內在機械沖擊條件下對端子連接界面的磨損及電流連續性的影響。要求試驗過程中滿足電流連續性要求。試驗后端子鍍層允許有磨損，但是不能露出基材，滿足機械和電氣性能規定。

4.3 電氣性能

主要圍繞端子和連接器總成，依據車輛運行過程中的應用場景，對高壓連接器電氣性能進行考察。

(1)連接電阻。連接電阻由一對端子與電纜的壓接電阻、配對端子接觸界面的接觸電阻以及一對端子的體積電阻3個部分組成。試驗過程中要求在低功率(即電壓不大于20 mV，電流不大于100 mA)的狀態下測試,主要為了消除端子接觸界面膜層改變帶來的影響。

(2)電壓降。即在規定電流下，測量端子對(包含壓接部位)產生的電壓降，然后用電壓降計算出總連接電阻。旨在評價實際載流情況下端子對的電壓降和連接電阻。為改變膜層間接觸，使端子達到理想的接觸狀態，一般試驗電流最小不低于1 A。

(3)通電溫升。旨在考察高壓端子或連接器總成的載流能力，要求達到熱穩定狀態時溫度不能超過其溫度等級，此處不包括對HVIL 端子的考核。

(4)電流循環。旨在考察高壓端子在車輛預期生命周期中載流能力的變化是否滿足設計值，通過端子對的連接電阻和溫升來進行評價，要求任一端子對的溫升不應超過55 K，任一端子對的連接電阻不應超過規定值。

(5)絕緣電阻。旨在考察連接器任意兩個導體之間的電阻足以防止大于一定值的泄漏電流產生，要求絕緣電阻值至少為100 MΩ。一般在連接器經過環境試驗后進行測試，評價各種環境因素(溫度、濕度、振動、污染物等)不足以在連接器上產生有害的電路。

(6)絕緣介電強度。旨在考察連接器由于材料、結構等不合理，導致絕緣介電強度不合格，引起絕緣性能下降或失效。要求任何兩個端子孔之間、端子孔與連接器外殼之間、端子與屏蔽層、屏蔽層與外殼之間無飛弧或擊穿現象，電流泄漏應不大于5 mA。

(7)短時過載沖擊。旨在考察車輛在行駛過程中由于急加速、急減速等因素產生的電流沖擊對電氣連接可靠性的影響，要求滿足外觀和電氣性能規定，不出現黏連、燒蝕等現象。

(8)屏蔽連接電阻。旨在考察屏蔽連接器屏蔽結構的連接可靠性，避免因存在屏蔽導體之間的連接不可靠造成屏蔽失效，要求屏蔽連接電阻滿足規定。

4.4 環境性能

主要圍繞連接器總成，依據車輛生命周期內使用環境，通過加速模擬驗證密封、耐溫耐濕、耐化學氣候3個方面性能。

(1)浸沒。旨在模擬對配好的連接器從高溫狀態突然被浸沒到較冷液體的密封能力，要求滿足電氣絕緣的規定。在工程應用中，可以在鹽水中添加紫外線染料以用于排查密封失效的泄漏點。

(2)氣密性。旨在考察連接器在密封區域內外存在壓力差情況下的密封能力，要求試驗過程中連接器無氣泡冒出，試驗后滿足電氣絕緣的規定。

(3)高溫高壓噴射。旨在考察連接器在直接道路飛濺或在高壓沖洗時承受高壓噴射的密封能力，要求滿足電氣絕緣的規定。

(4)熱老化。旨在考察長期高溫環境對連接器的電氣性能和物理性能的影響，要求滿足電氣性能和氣密性的規定。熱老化可能導致端子產生超過規定的應力松弛，也會使塑料、橡膠件的物理性能和結構發生改變。

(5)低溫操作。旨在考察低溫環境對連接器的電氣性能和物理性能的影響，要求滿足外觀、電氣性能的規定。

(6)熱沖擊。旨在考察在極限溫度快速變化條件下連接器的電氣連接可靠性，要求試驗過程中符合電流連續性要求；試驗后，滿足電氣性能的規定。連接器在其設計的極限溫度快速變化的環境中，由于材料的熱脹冷縮，會加速端子接觸界面的磨損。

(7)溫度濕度循環。旨在通過模擬溫度濕度變化的加速老化環境，評價連接器電氣連接可靠性和結構耐久性，要求滿足外觀、電氣性能的規定。高溫高濕的環境會促進端子的化學腐蝕和電化學腐蝕，造成電氣和機械性能退化。另外，溫度循環促進端子接觸界面的相對運動，造成端子磨損和微動腐蝕，同時也會造成某些塑料、橡膠材料的降解。

(8)耐化學試劑。旨在考察連接器浸入各種電動汽車可涉及工業溶劑中的密封性能和材料與工業溶劑的相容性，要求滿足外觀、電氣絕緣和氣密性的規定。通常，此項目僅用于S2和S3等級的密封連接器，在產品評價時，相同密封材料組件的高壓連接器耐化學試劑性能可視同。

(9)鹽霧試驗。旨在考察連接器密封區域外部材料暴露在含鹽環境下的防腐蝕能力，要求連接器無起泡、銹蝕等現象，滿足機械、電氣絕緣和氣密性的規定。對于金屬外殼的連接器，耐鹽霧能力尤為關鍵，可以根據具體應用場景需求，提高鹽霧試驗強度。

(10)防塵測試。旨在考察連接器抵抗外部粉塵穿透的能力，要求滿足外觀和電氣性能的規定。

4.5 安全性能

主要圍繞連接器總成，依據車輛裝配、運行過程中的應用場景及相關的法律法規，對人機安全、材料安全和互鎖安全3個方面進行考察。

(1)響聲。在車輛裝配時(工廠一般環境聲音的響度為30～50 dB)，操作人員通常依靠聽到咔嗒響聲來判斷連接器是否完全裝配到位，建議對配到位響度應高于環境音的響度：潮濕前7 dB，潮濕后5 dB。為保證與應用場景相同，響聲測試必須使用手工對配連接器，而不能采用可抑制或放大聲音的夾具。

(2)觸及防護。在裝配或維修過程中，需要防止外物接觸到連接器的帶電部位，要求分離時兩端滿足IPXXB，對配后滿足IPXXD。此項目不適用于集成式貫通連接器。

(3)禁限物質。規定了在汽車整車及其零部件的產品的研發、生產、進口、銷售等環節禁止使用的物質。

(4)可燃性。對于高壓連接器，應重點評估其是否被高溫所引燃，而非外來火源引燃后的燃燒性能?？扇夹钥梢詮脑搭^控制因端子發熱導致車輛上出現火焰；試驗時需要將試樣沿端子孔中心切開，并清除掉切割產生的粉塵。同時，打磨光滑產品與灼熱絲的接觸面，接觸面指的是使高壓端子保持于正常位置的絕緣部位，即端子與端子孔接觸部位；可燃性可以評價材料，也可以評價產品。此標準是以評價產品為主。該項試驗主要借鑒了GB/T 5169.11—2017相關試驗方法。

(5)阻燃特性。旨在評價材料的持續燃燒性能，要求所用材料達到HB燃燒等級。此處規定HB與行業普遍要求的V0等級有所差異，因為阻燃特性規定的是材料被火焰從下向上點燃的難易程度及燃燒速率，如果車輛上已經出現火焰，由于連接器的體積較小，對火勢的蔓延貢獻度是較小的，一味地強調V0是沒有必要的。另外，為達到V0等級，原材料中會使用更多的阻燃劑，在增加成本、污染環境的同時，大大降低了材料的拉伸強度和韌性等性能，在一定程度上降低了連接器的結構強度和密封性能。

(6)高壓互鎖檢查。旨在連接器應用過程中，保證連接器裝配到位，避免高壓端子帶電插拔造成拉弧、燒蝕等影響，要求連接時高壓端子先接通，HVIL端子后接通，斷開時，HVIL端子先斷開，高壓端子后斷開。

5 試驗順序

全新開發的高壓連接器推薦按照T/CSAE 178—2021中表 29 的試驗順序進行驗證。試驗順序表中各分組考察的主要性能見表2。

表2 各分組考察的主要性能

當高壓連接器產品發生變更時，應根據變化點，優先選擇表中試驗組進行驗證。當試驗組未能完整驗證變更性能，則由供需雙方共同商定。通常，在試驗組的制定過程中，破壞性試驗一般安排在試驗組最后一項進行。另外，連接電阻的測試應始終在電壓降之前進行，并確保連接電阻測試前樣品沒有移動。

6 資料性附錄說明

T/CSAE 178—2021共3個附錄：附錄A 電流特性、附錄B連接器典型安裝界面推薦和附錄C連接器斜插示例，這3個附錄均為資料性附錄，是對標準的資料性補充要素之一，給出對理解或使用標準起輔助作用的附加信息。

6.1 電流特性

電流特性的資料性附錄，提供了高壓端子和高壓連接器總成的過載特性、降額曲線的試驗方法。

端子過載特性的測試數據主要是為了指導高壓連接器工作在大電流情況下的設計和匹配：對于正向開發的產品，以設計的額定電流為基礎，驗證過載工況下的電氣性能；對于應用性匹配驗證的產品，則使用與整車性能目標相對應的最大電流來評估產品電氣可靠性。

降額曲線繪制分為端子降額曲線和連接器總成降額曲線。通過降額曲線了解不同環境溫度下的載流能力，指導工程師根據端子/連接器具體應用的環境溫度來進行設計和選型。

6.2 連接器典型安裝界面推薦

通過對電動汽車高壓連接器實際應用需求的分析和發展趨勢的預判，通過電流和孔位數兩個方面對典型連接器安裝界面進行推薦，提供了結構簡單、市場應用廣、通用化程度高的安裝界面，建議在車型開發、部件開發時，盡量采用推薦的安裝界面，以逐步實現全行業的模塊化、系列化，減少不必要的重復開模費用，同時也可以提高產品的互換性。

7 結論

通過對標準的解讀，可以看出T/CSAE 178—2021《電動汽車高壓連接器技術條件》是以高壓連接器實際應用場景為基礎進行編制的。從連接器分類上來看，囊括了不同插拔等級、溫度等級、密封等級和振動等級的連接器；從連接器的組成上來說，包含了端子、護套和連接器總成；從技術要求上來說，從車輛生命周期工況出發，覆蓋了機械、電氣、環境和安全性能；從試驗方法上來看，標準描述了試驗設備和具體試驗步驟，大大提高了試驗過程的可操作性和試驗結果的可重復性。綜上所述，T/CSAE 178—2021全面且極具針對性地對高壓連接器進行了評價和驗證。

T/CSAE 178—2021《電動汽車高壓連接器技術條件》的發布，彌補了國內電動汽車高壓連接器行業缺失統一、通用標準的現狀。對高壓連接器技術要求和試驗方法進行了有效的規范，大大降低了行業內的無序競爭，形成良好的行業技術發展環境。同時，促進對高壓連接器產品的質量管理，提高產品可靠性和安全性，為產品開發和市場選擇提供了參考依據。另外，通過對典型安裝界面推薦,引導高壓連接器趨向標準化、系列化方向發展，很大程度上降低了企業的開發成本，提升了行業競爭力。

該標準為產品類推薦性標準，建議電動汽車整車企業、高壓部件生產企業、高壓線束及高壓連接器生產企業、檢測機構在符合GB 18384—2010規定的B級電壓的電動汽車高壓連接器產品的設計、開發和驗證時參考應用。