T/CSAE 178—2021《电动汽车高压连接器技术条件》标准解读

0 引言

在国家发展新能源政策的引导下，电动汽车行业发展迅猛，人们对高质量、高安全的电动汽车需求日益增强。高压连接器作为保障电动汽车电池、电机、电控等高压设备正常工作的重要器件，是影响车辆可靠性和安全性的重要组成部分。但高压连接器长期以来缺乏专业、有针对性的国家和行业标准，使得整车企业、线束和连接器企业及测试机构在高压连接器结构、性能、评价等方面缺乏统一的技术标准。行业中各企业根据自身情况采用国外标准、自编标准或对不同标准整合后使用，导致高压连接器标准不统一，产品性能、质量良莠不齐，行业发展处于无序状态。为了促进我国电动汽车产业的健康发展，也为了规范和促进高压连接器行业高质量发展，亟须建立高压连接器产品技术标准。

T/CSAE 178—2021《电动汽车高压连接器技术条件》由电动汽车产业技术创新战略联盟组织提出,重庆长安新能源汽车科技有限公司牵头，联合整车、线束和连接器企业以及测试机构、高等院校等在内的共22家单位一同起草。标准借助各单位在电动汽车高压连接器产品开发、试验、应用的实践经验，通过对标USCAR-2、USCAR-37、LV215等国外标准，结合国内高压连接器行业自身特点，以及对行业发展的预判，完成了标准的编制及发布。文中对T/CSAE 178—2021标准的内容进行了全面解读，作为相关工作人员在使用此标准时的参考。

1 适用范围

标准规定了电动汽车高压连接器的定义、性能要求以及试验方法，并推荐连接器的典型安装界面。适用于符合GB 18384规定的B级电压的电动汽车高压连接器，B级电压即最大工作电压大于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 术语和定义

根据高压连接器的特点，需重点关注“高压连接器”“线束连接器”“设备连接器”的定义，通过这3个名词的定义，消除“公端”“母端”“座端”“线端”等不规范的说法,其术语和定义见表1。

表1 术语和定义

3 连接器等级分类

3.1 温度等级

纯电动汽车和燃料电池电动汽车的最高温度等级一般为T3等级，对于由发动机、电机同时或单独驱动的混合动力电动汽车，需要用到T4等级或T5等级。

3.2 密封等级

高压连接器的密封等级不能简单地与GB/T 30038—2013《道路车辆 电气电子设备防护等级(IP代码)》中规定的IP防护等级对应。浸没和气密性两项是没有对应防护等级的：对于浸没，GB/T 30038—2013中防护等级“IPX7”的1 m水深远高于T/CSAE 178—2021的100 mm水深，但GB/T 30038—2013的温度为常温，T/CSAE 178—2021则要求在高温预处理后0 ℃的水中进行测试，更为符合汽车运行过程中的实际场景；对于气密性，GB/T 30038—2013中未作规定，但连接器产品常规为±49 kPa的气压，气密性试验可避免由于水的张力造成的密封误判情形，对车辆密封系统设计更具指导意义。

S2等级的密封连接器应符合浸没、气密性的要求，适用于绝大多数整车应用场景；S3等级的密封连接器在S2等级浸没、气密性的基础上增加了高压喷射的要求，通常适用于机舱、底盘等离地较低的部位或在车辆使用过程中易受高压/蒸汽喷射的位置。

3.3 插拔循环等级

对于没有特殊应用需求的高压连接器，按照M1等级即可。

目前国内部分企业把普通高压连接器的最低插拔次数提高到50次以上，这其实是一种过设计，车辆绝大多数高压连接器是不需要这么高的插拔次数要求的。

3.4 振动等级

安装在电机上的连接器，需要综合考虑电机在车辆上的复合振动条件，但在标准中没有单独列出这种情况的振动等级，这需要电动汽车行业内有权威的关于电机在车辆上的振动要求作为支撑。

4 技术要求和试验方法

标准主要通过对一般要求、机械性能、电气性能、环境性能和安全性能来评价和验证高压连接器。同时，也在试验方法中对试验设备和步骤进行了阐述。

4.1 一般要求

主要规定了高压连接器的外观、颜色、标识、尺寸、电气间隙和爬电距离、电流连续性等最基本的技术要求。

对于尺寸的要求，往往是最容易被忽视的。产品在全尺寸检查合格后才能进行后续试验项目，否则，极有可能出现性能测试合格，但在实际应用中的批量故障率仍然较高的情况。所以，尺寸的检查必须引起高度的重视。

电气间隙和爬电距离是高压连接器能承载“高压”的核心，直接影响高压连接器的应用安全，应同尺寸检查，在测试合格后才能进行后续试验项目。

电流连续性也叫瞬断，根据目前的应用经验，高压端子接触部位的结构较可靠，出现瞬断的可能性较低，管控的重点在于互锁端子。在设计上一般选择常规的低压小端子作为互锁端子使用，小端子在强振动和高低温作用下会出现结构变形和应力松弛，导致正压力下降，容易出现瞬断。另外，多次的插拔容易导致母端子的弹性部位出现超过设计能力的应力松弛和镀层磨损，同样也会导致瞬断。

4.2 机械性能

主要围绕端子、护套和连接器总成，依据连接器装配、维修和车辆装配、运行及维修过程中的应用场景，对高压连接器的机械性能和可操作性进行考察。

(1)端子抗弯折能力。旨在考察端子在压接、装配使用和维修过程中抵抗弯曲或破裂的能力，要求端子受到规定外力后端子不能被撕裂，如果端子发生弯曲，校直后不应被撕裂或产生裂缝。在端子类型的区分上，A、C型端子是左右对称、上下不对称，如片式端子；B型端子是中心对称，如圆形端子。

(2)电线附件拉力。旨在考察屏蔽环与电缆屏蔽层、端子与电缆导体之间的压接可靠性，要求压接失效时的拉力应满足规定。屏蔽环与电缆屏蔽层、端子与电缆导体都属于电线附件，此处仅对机械性能进行考察，不评价电气性能可靠性，电气性能可分别通过连接电阻和屏蔽连接电阻考核。另外，需要特别说明的是：对于端子与电缆,采用超声波焊接进行连接的方式，技术关键点为工艺制造水平，对端子部分的设计无特殊要求，故不在端子-电缆拉力上对焊接的连接形式做要求，技术指标及其他相关细节由供需双方自行商定。

(3)端子与护套间插入力。旨在考察在线束制造过程中，人工将端子插入护套的可操作性，要求端子与护套间的插入力应满足规定。值得一提的是,互锁端子一般为小规格的端子，如果插入力太大，易造成因插入不到位而出现退端子的故障。

(4)端子与护套间保持力。旨在考察在线束制造和车辆装配、使用过程中，确保端子保持在设计位置，避免被意外退出的可能，要求端子与护套保持力满足规定。

(5)设备连接器端子保持力。旨在考察在设备制造和车辆装配、使用过程中，确保端子保持在设计位置，避免产生位移和被意外退出的可能，要求端子与护套保持力满足规定。此要求适用于端子尾部非导线连接的设备连接器，如PCB焊接、紧固件连接等。

(6)端子与端子孔防错结构。旨在考察在线束制造过程中，防止由于端子不正确装配到端子孔中造成端子或端子孔的损坏，要求在错插情况下，端子不能插入端子孔，且绝缘支撑和密封件应露在端子孔的外面，试验后端子和端子孔不应出现影响后续正常插入和功能的现象。此要求不适用于在任何方向(360°)都能正确插入端子孔并锁定的情况。

(7)端子孔强度。旨在考察在线束制造过程中，TPA/PLR在一个或多个端子沿错误的方向被强行插入到端子孔中时抵抗破坏的可能，要求端子未装配到位时，施加规定的力，PLR不能插入到最终位置，端子孔和其他组件在误操作后必须能正确地装配并且保持全部功能，端子、PLR正确装配后，端子保持力满足规定。此要求不适用于PLR能够推动端子使其到达锁定位置和PLR在装配方向与端子互相垂直的情况。

(8)助力机构机械强度。旨在考察在线束制造、车辆装配过程中，助力机构保持在适当位置和抵抗外力破坏的能力，要求助力结构不被破坏，包括助力结构的变形、损坏和脱落。

(9)吊耳强度。旨在考察在车辆装配、使用和维修过程中，吊耳抵抗外力破坏的能力，要求吊耳破坏力应大于220 N。

(10)安装面耐压能力。旨在考察设备连接器在多次正确安装后抵抗破坏的能力,要求安装面应无部件脱落且不能有无法复原、变形、裂纹等影响使用的现象出现。

(11)固定结构机械强度。旨在考察在车辆装配、使用和维修过程中，连接器固定结构抵抗机械应力破坏的能力，要求固定结构不应破坏或不应与安装结构分离。

(12)混合附件操作力。旨在确保连接器总成组件(如TPA、PLR、CPA等)能被有效固定，且在装配、维修时安装和拆卸的可操作性，要求操作力满足规定。试验分为接合和分离两个过程，接合时操作顺序为预装—锁止，分离时操作顺序为锁止—预装—分离。

(13)密封件装配稳定性。旨在考察连接器的密封件在运输、装配过程中保持在适当位置的能力，要求密封件应保持在原设计位置。

(14)连接器操作力。旨在考察连接器在车辆装配、维修过程中的插拔以及操作助力机构等辅助组件的可操作性，要求操作力满足规定。助力机构初始保持力指连接器在对插之前，助力机构需要保持在初始位置，才能平顺对插到预装位置。锁止强度提供了在车辆生命周期内连接器保持完整配合的能力。

(15)插拔循环。旨在考察连接器/端子由于装配、维修在达到规定的插拔次数后的电气连接可靠性和密封性，要求无附件位移和损坏，端子镀层允许有磨损，但是不能露出基材，满足电气性能和气密性规定。

(16)连接器尾部耐受力。旨在考察连接器在端子尾部受力的条件下进行对配的可操作性，要求连接器可正常插拔，操作力满足规定，且端子及尾部密封结构应保持在正确安装位置，不受损坏。由于高压电缆线径一般比较大，在线束生产和线束装配到车辆设备上时，连接器对配过程中，线束连接器端子尾部会受到一定的拉力，导致端子出现一定的偏斜，出现插入力过大、端子受损、附件(TPA/PLR/防触指帽等)受损、退端子等故障。

(17)连接器斜插测试。旨在考察连接器在倾斜角度下对配插拔的可操作性和结构可靠性，要求对配校正前，不能碰弯、短接端子，端子无损伤，不应出现影响正常使用的现象，密封圈等附件无位移、变形和损坏。在实际使用中，连接器对插过程难以避免会有一定的倾斜角，可能导致退端子、密封件移位等故障。为保证验证的充分性，试验操作过程中，对配连接器的斜插角度一定要设置为两者配合的最大倾斜角度，在插合的过程中速度不要太快，否则无法模拟到极限的情况，同时，应重点关注密封结构、端子是否存在损伤和破坏。

(18)连接器防错结构。旨在考察在不正确安装、对配的情况下，连接器壳体和端子抵抗破坏的能力，要求错误装配情况下不发生非预期性接触和失效，且在正确装配后可正常使用。在应用过程中，主要评价防呆结构和键位的机械强度。

(19)跌落。旨在考察连接器在装配、运输、维修等过程中抵抗意外跌落到坚硬表面而产生的冲击的能力，要求护套适用组件不应从装配位置脱落，不能出现功能性损伤及影响功能的开裂。试验样品应该包含在出厂时装配到护套中的所有组件，包括端子、密封结构及各种嵌件等。

(20)振动。旨在通过加速试验模拟在生命周期内在振动条件下对端子连接界面的磨损及电流连续性的影响，要求试验过程中满足电流连续性要求。试验后端子镀层允许有磨损，但是不能露出基材，满足机械和电气性能规定。在振动过程中进行电路连续性检测，主要为了考察端子由于振动出现的应力松弛、间歇性微动摩擦产生的磨损以及非导电碎屑在接触界面上的堆积情况。通常来说，非密封连接器适用于乘员舱和行李舱，一般按V1测试；密封连接器应用于与发动机/变速器等耦合的场合，一般按V2至V5测试。

(21)机械冲击。旨在通过加速试验模拟在生命周期内在机械冲击条件下对端子连接界面的磨损及电流连续性的影响。要求试验过程中满足电流连续性要求。试验后端子镀层允许有磨损，但是不能露出基材，满足机械和电气性能规定。

4.3 电气性能

主要围绕端子和连接器总成，依据车辆运行过程中的应用场景，对高压连接器电气性能进行考察。

(1)连接电阻。连接电阻由一对端子与电缆的压接电阻、配对端子接触界面的接触电阻以及一对端子的体积电阻3个部分组成。试验过程中要求在低功率(即电压不大于20 mV，电流不大于100 mA)的状态下测试,主要为了消除端子接触界面膜层改变带来的影响。

(2)电压降。即在规定电流下，测量端子对(包含压接部位)产生的电压降，然后用电压降计算出总连接电阻。旨在评价实际载流情况下端子对的电压降和连接电阻。为改变膜层间接触，使端子达到理想的接触状态，一般试验电流最小不低于1 A。

(3)通电温升。旨在考察高压端子或连接器总成的载流能力，要求达到热稳定状态时温度不能超过其温度等级，此处不包括对HVIL 端子的考核。

(4)电流循环。旨在考察高压端子在车辆预期生命周期中载流能力的变化是否满足设计值，通过端子对的连接电阻和温升来进行评价，要求任一端子对的温升不应超过55 K，任一端子对的连接电阻不应超过规定值。

(5)绝缘电阻。旨在考察连接器任意两个导体之间的电阻足以防止大于一定值的泄漏电流产生，要求绝缘电阻值至少为100 MΩ。一般在连接器经过环境试验后进行测试，评价各种环境因素(温度、湿度、振动、污染物等)不足以在连接器上产生有害的电路。

(6)绝缘介电强度。旨在考察连接器由于材料、结构等不合理，导致绝缘介电强度不合格，引起绝缘性能下降或失效。要求任何两个端子孔之间、端子孔与连接器外壳之间、端子与屏蔽层、屏蔽层与外壳之间无飞弧或击穿现象，电流泄漏应不大于5 mA。

(7)短时过载冲击。旨在考察车辆在行驶过程中由于急加速、急减速等因素产生的电流冲击对电气连接可靠性的影响，要求满足外观和电气性能规定，不出现黏连、烧蚀等现象。

(8)屏蔽连接电阻。旨在考察屏蔽连接器屏蔽结构的连接可靠性，避免因存在屏蔽导体之间的连接不可靠造成屏蔽失效，要求屏蔽连接电阻满足规定。

4.4 环境性能

主要围绕连接器总成，依据车辆生命周期内使用环境，通过加速模拟验证密封、耐温耐湿、耐化学气候3个方面性能。

(1)浸没。旨在模拟对配好的连接器从高温状态突然被浸没到较冷液体的密封能力，要求满足电气绝缘的规定。在工程应用中，可以在盐水中添加紫外线染料以用于排查密封失效的泄漏点。

(2)气密性。旨在考察连接器在密封区域内外存在压力差情况下的密封能力，要求试验过程中连接器无气泡冒出，试验后满足电气绝缘的规定。

(3)高温高压喷射。旨在考察连接器在直接道路飞溅或在高压冲洗时承受高压喷射的密封能力，要求满足电气绝缘的规定。

(4)热老化。旨在考察长期高温环境对连接器的电气性能和物理性能的影响，要求满足电气性能和气密性的规定。热老化可能导致端子产生超过规定的应力松弛，也会使塑料、橡胶件的物理性能和结构发生改变。

(5)低温操作。旨在考察低温环境对连接器的电气性能和物理性能的影响，要求满足外观、电气性能的规定。

(6)热冲击。旨在考察在极限温度快速变化条件下连接器的电气连接可靠性，要求试验过程中符合电流连续性要求；试验后，满足电气性能的规定。连接器在其设计的极限温度快速变化的环境中，由于材料的热胀冷缩，会加速端子接触界面的磨损。

(7)温度湿度循环。旨在通过模拟温度湿度变化的加速老化环境，评价连接器电气连接可靠性和结构耐久性，要求满足外观、电气性能的规定。高温高湿的环境会促进端子的化学腐蚀和电化学腐蚀，造成电气和机械性能退化。另外，温度循环促进端子接触界面的相对运动，造成端子磨损和微动腐蚀，同时也会造成某些塑料、橡胶材料的降解。

(8)耐化学试剂。旨在考察连接器浸入各种电动汽车可涉及工业溶剂中的密封性能和材料与工业溶剂的相容性，要求满足外观、电气绝缘和气密性的规定。通常，此项目仅用于S2和S3等级的密封连接器，在产品评价时，相同密封材料组件的高压连接器耐化学试剂性能可视同。

(9)盐雾试验。旨在考察连接器密封区域外部材料暴露在含盐环境下的防腐蚀能力，要求连接器无起泡、锈蚀等现象，满足机械、电气绝缘和气密性的规定。对于金属外壳的连接器，耐盐雾能力尤为关键，可以根据具体应用场景需求，提高盐雾试验强度。

(10)防尘测试。旨在考察连接器抵抗外部粉尘穿透的能力，要求满足外观和电气性能的规定。

4.5 安全性能

主要围绕连接器总成，依据车辆装配、运行过程中的应用场景及相关的法律法规，对人机安全、材料安全和互锁安全3个方面进行考察。

(1)响声。在车辆装配时(工厂一般环境声音的响度为30～50 dB)，操作人员通常依靠听到咔嗒响声来判断连接器是否完全装配到位，建议对配到位响度应高于环境音的响度：潮湿前7 dB，潮湿后5 dB。为保证与应用场景相同，响声测试必须使用手工对配连接器，而不能采用可抑制或放大声音的夹具。

(2)触及防护。在装配或维修过程中，需要防止外物接触到连接器的带电部位，要求分离时两端满足IPXXB，对配后满足IPXXD。此项目不适用于集成式贯通连接器。

(3)禁限物质。规定了在汽车整车及其零部件的产品的研发、生产、进口、销售等环节禁止使用的物质。

(4)可燃性。对于高压连接器，应重点评估其是否被高温所引燃，而非外来火源引燃后的燃烧性能。可燃性可以从源头控制因端子发热导致车辆上出现火焰；试验时需要将试样沿端子孔中心切开，并清除掉切割产生的粉尘。同时，打磨光滑产品与灼热丝的接触面，接触面指的是使高压端子保持于正常位置的绝缘部位，即端子与端子孔接触部位；可燃性可以评价材料，也可以评价产品。此标准是以评价产品为主。该项试验主要借鉴了GB/T 5169.11—2017相关试验方法。

(5)阻燃特性。旨在评价材料的持续燃烧性能，要求所用材料达到HB燃烧等级。此处规定HB与行业普遍要求的V0等级有所差异，因为阻燃特性规定的是材料被火焰从下向上点燃的难易程度及燃烧速率，如果车辆上已经出现火焰，由于连接器的体积较小，对火势的蔓延贡献度是较小的，一味地强调V0是没有必要的。另外，为达到V0等级，原材料中会使用更多的阻燃剂，在增加成本、污染环境的同时，大大降低了材料的拉伸强度和韧性等性能，在一定程度上降低了连接器的结构强度和密封性能。

(6)高压互锁检查。旨在连接器应用过程中，保证连接器装配到位，避免高压端子带电插拔造成拉弧、烧蚀等影响，要求连接时高压端子先接通，HVIL端子后接通，断开时，HVIL端子先断开，高压端子后断开。

5 试验顺序

全新开发的高压连接器推荐按照T/CSAE 178—2021中表 29 的试验顺序进行验证。试验顺序表中各分组考察的主要性能见表2。

表2 各分组考察的主要性能

当高压连接器产品发生变更时，应根据变化点，优先选择表中试验组进行验证。当试验组未能完整验证变更性能，则由供需双方共同商定。通常，在试验组的制定过程中，破坏性试验一般安排在试验组最后一项进行。另外，连接电阻的测试应始终在电压降之前进行，并确保连接电阻测试前样品没有移动。

6 资料性附录说明

T/CSAE 178—2021共3个附录：附录A 电流特性、附录B连接器典型安装界面推荐和附录C连接器斜插示例，这3个附录均为资料性附录，是对标准的资料性补充要素之一，给出对理解或使用标准起辅助作用的附加信息。

6.1 电流特性

电流特性的资料性附录，提供了高压端子和高压连接器总成的过载特性、降额曲线的试验方法。

端子过载特性的测试数据主要是为了指导高压连接器工作在大电流情况下的设计和匹配：对于正向开发的产品，以设计的额定电流为基础，验证过载工况下的电气性能；对于应用性匹配验证的产品，则使用与整车性能目标相对应的最大电流来评估产品电气可靠性。

降额曲线绘制分为端子降额曲线和连接器总成降额曲线。通过降额曲线了解不同环境温度下的载流能力，指导工程师根据端子/连接器具体应用的环境温度来进行设计和选型。

6.2 连接器典型安装界面推荐

通过对电动汽车高压连接器实际应用需求的分析和发展趋势的预判，通过电流和孔位数两个方面对典型连接器安装界面进行推荐，提供了结构简单、市场应用广、通用化程度高的安装界面，建议在车型开发、部件开发时，尽量采用推荐的安装界面，以逐步实现全行业的模块化、系列化，减少不必要的重复开模费用，同时也可以提高产品的互换性。

7 结论

通过对标准的解读，可以看出T/CSAE 178—2021《电动汽车高压连接器技术条件》是以高压连接器实际应用场景为基础进行编制的。从连接器分类上来看，囊括了不同插拔等级、温度等级、密封等级和振动等级的连接器；从连接器的组成上来说，包含了端子、护套和连接器总成；从技术要求上来说，从车辆生命周期工况出发，覆盖了机械、电气、环境和安全性能；从试验方法上来看，标准描述了试验设备和具体试验步骤，大大提高了试验过程的可操作性和试验结果的可重复性。综上所述，T/CSAE 178—2021全面且极具针对性地对高压连接器进行了评价和验证。

T/CSAE 178—2021《电动汽车高压连接器技术条件》的发布，弥补了国内电动汽车高压连接器行业缺失统一、通用标准的现状。对高压连接器技术要求和试验方法进行了有效的规范，大大降低了行业内的无序竞争，形成良好的行业技术发展环境。同时，促进对高压连接器产品的质量管理，提高产品可靠性和安全性，为产品开发和市场选择提供了参考依据。另外，通过对典型安装界面推荐,引导高压连接器趋向标准化、系列化方向发展，很大程度上降低了企业的开发成本，提升了行业竞争力。

该标准为产品类推荐性标准，建议电动汽车整车企业、高压部件生产企业、高压线束及高压连接器生产企业、检测机构在符合GB 18384—2010规定的B级电压的电动汽车高压连接器产品的设计、开发和验证时参考应用。