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电器零件连接器设计选型研究

2021-07-07苏桂圆

电子乐园·下旬刊 2021年7期

苏桂圆

摘要:随着我国汽车工业的快速发展和汽车电器系统的日益完善,对汽车连接器的精细化和可靠性要求越来越高。某车型TU5发动机投产以来,售后反映节气门体故障率高、发动机线束故障率高,故障现象为行驶过程中,发动机突然熄火、发抖;发动机诊断故障灯亮,启动后怠速发抖、不稳;发动机加速无力、发抖。网点诊断:节气门电位计信号故障、电动节气门插头接触不良、发动机线束插头接触不良。售后的解决办法一般为,更换节气门或更换发动机线束。

关键词:连接器; 端子选择; 接触不良

现代汽车的市场要求越来越严格,衍生出了轿车、SUV、MPV、微型客车等车型细分。对不同车型的市场需求,电气系统越来越多样化,电器功能的不同造成了电子器件接口控制文件的多样性,导致各电气系统本身及与其对接的电线束系统插接器种类繁多。随着人们对汽车在安全性、舒适性、智能化等要求越来越高, 连接器种类的繁多给产品从设计、生产环节都带来了很大的困扰, 同时增加了材料使用成本及维护成本,如何减少汽车连接器尤为重要。

一、连接器的功能

简单说来,汽率连接器的功能是为实现电线柬和电线柬之间以及电线束和开关、电器及电子设备之间提供快速连接和断开的装置。实质上就是保证导体与导体之间的正确连接、绝缘、安装和固定,实现电信号的可靠传递和有效控制的部件。汽车连接器的结构型式多种多样。由于汽车电器和电子技术的蓬勃发展,连接器的结构日益多样化,新结构不断出现,应用不断扩展。再加上制造商和媒体在产品介绍和宣传上的隧慧性,更给汽车连接器的类别划分增加了混乱。

汽车连接器目前主要有仿制和依据电接触理论两种设计方法。目前中国约有数百家企业在从事汽车连接器生产或加工,但大部分厂商规模都较小,产品类型也很单一。民营连接器制造企业近年虽然发展很快,它们主要采取仿制和测绘的方法进行设计制造,帮助汽车厂商生产国外品牌连接器的替代产品,以达到降低成本的目的。近年来,随着汽车市场的配套需求越来越大,部分民营股份制企业、合资企业的规模越做越大,投资每年递增并迅速占领了国内汽车配套市场的大量份额。其中,连接器制造企业占领了汽车终端电子的连接器市场,还引领着汽车连接器产业的的设计技术,它们的产品基本上代表了该颁域的最薪技术水平。汽车连接器作为线柬的关键组件,而接触件(端子)又是汽车连接器完成电连接的核心零件,因此设计工作的重心是应用电接触理论设计端子,其次是绝缘体(基座)的设计和附件的选择。

二、连接器的设计选型

对于线束而言,连接器和端子属于标准件,是指定的型号,而且广泛使用在各个电器零件上,线束的核查有以下方法。

线束电检。故障车上返回的线束在线束供应商处电检一般没有问题,因为电检只能发现短路、断路等故障,而无法检测接触不良。

端子尺寸测量。无论是主机厂还是线束供应商,都没有端子的详细尺寸图纸,只有一些外形尺寸,通过检查这些尺寸,通常是符合的。而一些关键尺寸只有生产这些端子的二级供应商才有,要求他们提供相关报告是可行的,但通常报告显示都是符合要求的,并且这些端子应用在很多场合,绝大多数没有问题。对于电器零件端,检查的方法也是检查接口尺寸。有的电器零件国产化了,接口是国内开模做的;有时尺寸公差控制不是很好,存在问题也比较常见。

1、设计流程。线束上的连接器是跟电器零件配合的,电器零件的接口决定了使用哪种类型的连接器和端子,因此,只有更改电器零件即节气门的接口,并配合线束连接器的更改,才能解决该问题。而针对已经批量生产的产品,更改的涉及面是比较广的,需要考虑重新开模、验证、试装、库存处理、物流匹配和备件等工作,付出的时间和成本代价是比较大的。如果在新项目的开发和产品设计阶段,通过完善的设计流程或者借鉴经验反馈,采用与使用环境相适应的接口,可以避免这种缺陷。由专业的连接器设计人员根据零部件的需求设计选用连接器,避免由电器零部件设计人员自行选型。

2、连接器需求。专业内部建立连接器需求描述模板,电器零件开发人员在零件设计阶段,需要向连接器专业人员提出需求描述,接口定义文件,主要包含静态消耗、每个针脚的功能、工作时每个针脚的详细电流特性、电流曲线和电气方面的特殊要求等信息。

1)应用情况:一些基本信息,如零件名称、重要性、车型项目、装车数量等。

2)总电路数:描述电器零件的一般电流特性,最大电流及持续时间、最小电流、稳定电流,功率电流(大于10A)的路数,信号电流的路数。这些信息非常重要,连接器设计人员需要根据这些信息选择端子的类型,连接器的孔数。

3)温度:包括电器零件运行时的温度,电器零件处于非运行状态的温度。对于座舱内,一般采用T2的温度等级,对应-40~100℃;对于发动机舱,根据具体情况,可采用T2、T3、T4、T5和T6等温度等级,每个温度等级高温级差是25℃。

4)振动级别:分为3类。V1装在车身上,V2装在发动机上,V3与发动机悬臂连接。一般情况下,安装在发动机的本体上的振动(V2) 与安装在发动机的悬臂上(V3) 比较,后者的振动环境更复杂和恶劣,在车型开发后期,可用设备测量振动加速度。

5)密封等级:E0无密封要求,如座舱内的电器设备;E1可耐受喷淋,如门内部分电器设备;E2可耐受300mbar压强的浸泡实验,如发动机舱无保护罩的设备。

6)连接类型:相互连接指电器零件上带一段线束,与整车的线束连接,也称为线对线连接,在后灯上经常用到这种连接。插座指在电器零件上直接开模或者集成连接器,电器零件直接与线束连接,也称为线对设备连接,典型应用如收放机、扬声器、节气门等。

7)连接器的布置:包含连接器安装在车辆的什么区域、周围的空间大小、对线束的出线方向有无要求等信息。

在开发各车型平台以满足日新月异的市场需求过程中,电器零件的护套平台化、不同电器零件的护套通用化、同一型号连接器的标准化,使得汽车连接器数量最大化,从而减少了采购成本。

参考文献

[1]王海秋.汽车线束设计及可靠性研究[J].科學技术,2018(9):33.