來源:連接器世界網
【嗶哥嗶特導讀】隨著國家對清潔能源的推動,汽車電動化已經是必然的趨勢。高壓連接器作為新能源汽車中比不可少的一個傳輸零部件,發展的時間不長,存在的問題也很多,如高壓大電流發展后帶來的電池屏蔽、溫升控制問題,以及低成本化、集成化、輕量化問題,本文將從高壓連接器的市場和技術等方向出發來解答這些問題。
隨著國家對新能源產業的重視,新能源汽車正處于大規模推廣應用的時期,不少連接器企業入局新能源汽車市場,布局高壓連接器。高壓連接器的安全性、穩定性和抗干擾性等對新能源汽車至關重要,要求連接器廠商必須具備較高的生產技術和工藝能力。在上述背景下,《國際線纜與連接》記者采訪了多家高壓連接器行業企業,探討和分析新能源汽車高壓連接器的市場、國內企業在高壓連接器領域的國產替代空間和待攻克關鍵技術難點。
單車價值高,市場體量不斷增長
與傳統的燃油汽車相比,新能源汽車以電池驅動整車“工作”,內部電路錯綜復雜,尤其是高壓電流的傳輸對整個電驅動系統提出了更高的要求。據了解,新能源汽車的工作電壓從傳統汽車的14v躍升至300V-600V,需要對汽車的電路架構進行全面的改進。
高壓連接器作為傳輸高壓電流的零部件,在新能源汽車中必不可少。
高壓連接器主要應用于電池、電機、電控、高壓控制盒、空調壓縮機、車載充電機、DCDC、PDU、MSD、充電口等場景,單車價值量在700-3500元之間,具體根據車型設計以及車的造價而有所不同。新能源汽車主要分為乘用車和商用車,商用車包含多個電池包,因此商用車高壓連接器單車價值量會比乘用車更高。
未來隨著技術的發展和配套設施的完善,新能源汽車會在私人市場快速普及。
2021年第一季度,新能源汽車市場繼續保持良好的發展勢頭。據中汽協數據顯示,2月新能源汽車銷量已連續8個月刷新當月產銷歷史記錄,今年1-2 月,新能源汽車產銷分別完成31.7 萬輛和28.9 萬輛,同比分別增長3.9 倍和3.2 倍,其中1月和2月的新能源汽車滲透率分別為7.2%和7.6%,兩個月累計滲透率達到7.3%。
若按照全年7.5%的滲透率計算,今年新能源汽車銷量將超過180 萬輛,汽車電動化已然成為大趨勢。

根據《新能源汽車產業發展規劃(2021—2035年)》,到2030 年全國新能源汽車銷量滲透率達到20%,預計2030 年新能源汽車銷量將超600 萬輛,復合增長率超 30%。
新能源汽車市場體量不斷增長,將給國內的高壓連接器帶來較為可觀的增長空間。TUV南德產品經理麻騰認為,連接器作為新能源汽車其中一個關鍵的部件,新能源汽車對于連接器市場的拉動肯定是非常明顯的,以前關注傳統連接器的廠家會逐漸轉向新能源汽車專用連接器。
盡管隨著電動汽車的模塊化以及平臺化發展,高壓連接器單車使用量有減少的趨勢,但是這一定程度上也說明了新能源汽車的技術日益成熟,市場滲透率會更高,高壓連接器的需求量會隨之增大,但其設計和生產要求也比較高。
技術含量高,國產替代空間大
高壓連接器相較于傳統的連接器,會承受較高的電壓和電流,因此需要更高的安全性、可靠性以及耐候性。
據了解,高壓連接器主流的額定電壓為750V,耐壓3000V。現在連接器廠商基本上按照額定電壓1000V、耐壓5000V去開發,同時還要保障其過流能力夠強、溫升達標以及防水性夠好,防止耐壓不夠或潮濕令絕緣性降低導致起火。由于新能源汽車的應用場景和材料特性,一旦起火,將會嚴重威脅到用戶的生命安全。
“高壓連接器相比于傳統的電子連接器結構復雜很多,一個連接器會涉及到幾十個精密零配件,包括塑料、端子、彈簧、暗扣、內外殼等。”惠州領越光電技術有限公司(簡稱“領越光電”)總經理周振方說。領越光電開發的一款應用于商用車的高低壓集成連接器含有60多個零配件,結構相當復雜。
新能源汽車高壓連接器可觀的市場前景吸引著國內的連接器企業,分析國內連接器上市企業的市場布局可知,大部分企業都有布局新能源汽車高壓連接器市場,如中航光電、長盈精密、勝藍股份、永貴電器、徠木股份等,且在不斷地在投資和研發,以提高技術能力。但是,我國高壓連接器企業進入新能源乘用車市場具有一定的難度。

據了解,國內新能源乘用車應用的高壓連接器主要來自于泰科和安費諾,國內的企業占比僅約10%。而商用車領域,國外巨頭布局的不多,因此我國企業較好涉入這個領域,目前商務車高壓連接器我國企業的市占比約為90%。
究其原因,主要在于“品牌效應”和“畏懼試新”。
新能源汽車內部有超過8000個連接點,任何一個連接點出現問題都有可能引發不可挽回的事故。因此國內車企在選擇高壓連接器供應商時,首先會衡量公司的規模和工藝,其次再看公司產品的設計。優先會選擇品牌度更高的企業,而不敢輕易嘗試新的企業。
“我國造車的時間短,與汽車配套的連接器發展時間更短。因此與國外連接器企業相比,缺少了些時間和應用上的沉淀。同時我國的很多傳統汽車是從國外引進的合資,會傾向于沿用它們已用的外國連接器品牌。”蘇州瑞可達連接系統股份有限公司(簡稱“瑞可達”)市場經理黃世彬說。
四川華豐科技股份有限公司(簡稱“四川華豐”)高級工程師胡盛也指出,“高壓連接器領域,在國有車企里國內連接器企業會有一定的比例,但很難進入外資品牌和合資品牌車企。”
國內主流的車企占有新能源乘用車市場的百分之八九十的份額,在傳統汽車上他們就對選用的連接器品牌有較多的應用體驗,在新能源汽車上會繼續選用回這些國外品牌,我國連接器企業較難涉入。
“從我們專業的角度看,國外的高壓連接器不見得一定比國內的好,但它的品牌在那里,是它的一個有力的競爭點。”周振方說。乘用車市場難切入,領越光電另辟蹊徑,從商用車切入新能源領域,將商用車作為“根據地”,進行產品、技術的積累,樹立品牌效應后再拓展乘用車的市場。
不過新能源汽車是個新興的產業,近年來升起了一批新造車勢力,“以新對新”,這一批車企會更容易也更敢接受國內的高壓連接器廠家,不會過分依賴于泰科、安費諾等國際品牌。
發展趨勢多,精益求精尋新方案
隨著新能源汽車技術提升和成本優化,高壓連接器也隨之呈現了新的發展趨勢和技術難點,包括有大電壓、大電流、小溫升、低成本化、結構簡單化、輕量化、小型化、集成化、模塊化等。針對這些發展趨勢,行業專家們給出了他們的解決方案。
(一)低成本化
隨著政策補貼逐漸縮減,新能源汽車的成本也成為了各車企和消費者最為關注的點之一。在同等的性能要求下,要求成本更低,給高壓連接器廠商帶來了更大的壓力。
領越光電主要從設計方面去控制成本。比如開發了一款扁形的大電流端子。傳統的高壓大電流運用的都是圓形端子,扁型端子成本約是圓形端子成本的40%。據了解,大電流端子的成本占了整個連接器成本在40%-45%之間,若把端子的成本降下來,整個連接器的成本也會降下來。
此外周振方認為還可以從原材料選材去控制。“通過測試發現,不銹鋼的阻抗值大于40mΩ,鈹銅的阻抗值小于20mΩ,但兩者都低于標準要求的100mΩ。”周振方指出不銹鋼的彈性不如鈹銅,以前設計空間不夠,但優化過后有了足夠的空間就可以運用不銹鋼。
黃世彬告訴《國際線纜與連接》,瑞可達主要通過改變“結構設計工藝路線”實現高壓連接器的降本。比如將大電流的圓形插針插口改成扁形的,再通過高速沖壓的方式生產出來,一方面提高生產效率,另一方面也降低了材料損耗。
四川華豐則通過提“工藝調整生產效率提高”來降低成本。“比如現在開模,我們在保證質量的情況下在模具上增加很多位。以前一模一位的產品價格在20元,一模多位的產品價格可能會降到2元。”胡盛說,一模多位提高生產效率,同時產品的品質和一致性也會提高。其次胡盛認為還可以通過提高自動化水平來降低成本。
(二)輕量化和集成化
集成后的高壓連接器,滿足了新能源汽車對輕量化、小型化、低成本化的要求。
“高壓連接器集成難度很高,集成過程中需要考慮產品的兼容性以及磁場干擾問題,其次要考慮其散熱以及防水的問題。”周振方說,領越光電開發了高壓集成連接器以及高低壓集成連接器,其中高低壓集成連接器主要應用于商用車,把低壓集中到高壓中去,更加節省空間。
《國際線纜與連接》了解到領越光電集成之后的產品包含60多個配件,比以前單體產品減少了至少20個配件。

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“乘用車也有集成化的要求,但難度更大,涉及到很多問題,這也是目前整個行業的一大難題。”周振方說。
四川華豐致力于實現高壓連接器減重發展,研發了“以鋁代銅”新方案,鋁導線比銅導線重量更輕且成本更低,但導電率和延展性不如銅。“車內的線材需要彎曲,銅導線可以直接用手彎曲,但鋁導線相對銅更粗,彎曲難度較大。”胡盛說,目前四川華豐已經研發出鋁導線,正在試驗之中。
(三)小溫升和電磁屏蔽
高壓連接器的大電流和大電壓發展,會帶來更大的溫升和電磁干擾問題。
“電流越高,溫升就會越高。”胡盛說。“四川華豐根據高壓連接器的應用場景所通電流量來選擇材料,主要選用一些導電性能更好的材質,保證溫升的合理性。”
黃世彬認為小溫升需要提高接觸技術、降低接觸電阻、實現更大的接觸面積和更大的散熱,同時在基礎研究方面不斷探索一些高導電合金材料。
而電磁屏蔽主要靠高壓連接器的結構設計。黃世彬認為需要在插頭插座連接處以及電纜與連接器的連接處形成一個360°全方位的屏蔽層,防止電磁泄露,其次要選擇些導電率比較高的材料。
“目前電磁屏蔽目前最常用的是使用屏蔽層,但后續可以嘗試采用電鍍的方式。”胡盛認為可以從電鍍方面入手,在塑料外殼上鍍一層金屬,具有減重、小型化的優點,但是目前電鍍金屬價格偏高。
(四)老化問題
新能源汽車是一個新興的行業,高壓連接器缺乏評估使用壽命的系統方法,是當下很多連接器廠家一直想解決和探索的問題。
特別是一些新進入高壓連接器行業的廠家,對產品生命周期的研究和評估幾乎是空白,關注僅停留在產品的質量上。
黃世彬認為“通過一個加速老化壽命的測試模型,來評估一個產品真正的生命周期”是目前新能源高壓連接器行業繼續攻克的一個問題,需要整個行業共同去努力。
(五)原材料問題
隨著新能源汽車的電壓的提升,高壓連接器往電壓1000V以上,電流250A發展,要求連接器材料必須具備優良的抗拉強度、折彎性能、導電率與熱應力松弛性能等。博威合金董秘王永生談到,汽車連接器材料的使用壽命設計時間是15年,可靠性和穩定性要比消費電子高5倍以上,要求材料強度非常強和結構也非常穩定。
但據了解,在高壓連接器的選材上,關鍵性的材料大多來自于國外,尤其是塑料、橡膠。東莞市連大精密制品有限公司總經理呂鎮源說:“合金類材料會選用國內的,但塑膠料都來自國外。”
受訪者告訴《國際線纜與連接》,雖然國內材料在交期以及價格上優于國外材料,但國外的品牌在穩定性、耐候性以及抗老化性方面表現更佳。
可見,在高壓連接器領域,我國不僅在技術方面受限,在材料方面也同樣受限,若想改變這種現狀,需要從高壓連接器基礎技術及材料研究方面入手,要依靠整個產業鏈的共同努力。
總結
隨著新能源汽車技術的不斷發展,新能源汽車已經逐步從“造成”層面進入“升級”層面,市場滲透率不斷提高,高壓連接器的市場潛力巨大。但目前乘用車高壓連接器市場國產空間巨大,國內連接器企業話語權低,只有不斷提高技術能力,才能在高壓連接器領域占有一席之位,進而助力我國新能源汽車產業健康發展。
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