電動汽車高壓連接器（qì）振動相關問題淺析

        前幾天（tiān）在新（xīn）能源線束看（kàn）大（dà）家對連接器的振動非常感興趣，想再寫點和振動相關的內容，之前粗略寫過一篇和連接器振動相關的文章，主要是簡單的說了（le）一些和測試相關的內容，感興趣的（de）朋友也可以去（qù）看看新能源汽車高壓連接器的振動闡述，

其實在（zài）車輛振動（dòng）下（xià），連接器需要考量的因素非常多，如下我簡單的列出（chū）了幾個，這個之前也列過；連接器雖然在整車的部件（jiàn）來看，算不了什麽大部件，也（yě）算不了什麽核心部（bù）件，但是（shì） 一台車可能要400多個連接器，有超過3000個的（de）單獨終端，而且根據過（guò）往經驗來看，因為連接器退化及故障導致（zhì）了30%~60%的（de）電氣問題，因此召回的案例也比比皆是，所以對於連接器，尤其在混動和純電車輛下的高壓連接器的可靠性就及其重要， 相（xiàng）比靜態而言，車輛是移動的（de），所以就要著重考察在車輛全壽命及振動下的接觸的可靠性等（děng）性能，基於此（cǐ）， 這（zhè）篇文章我想主要寫寫連接器在車（chē）輛振動下的幾個比（bǐ）較重要也是大家（無論是生（shēng）產廠家還是使用廠家）應（yīng）該重點關注的（de），高壓（yā）互鎖瞬斷的問題、接觸區域ECR變化以及微動磨損的影（yǐng）響程度、連接器怎（zěn）麽降低以及（jí）吸收來（lái）車輛的振動；

接觸區域ECR變化以（yǐ）及微動磨損的影（yǐng）響程度

高壓連接器的公（gōng）母兩（liǎng）端能夠實現導通（tōng），是通過公端（duān）子（zǐ）和（hé）母端子接觸，從端子的結構形狀來說，常見的要矩形和圓形的（de），因篇幅關係，這個地方（fāng）我們隻以圓形結構為基礎來闡述，同時我們的分析是基於公母端連接有彈（dàn）性件的；我把我之前為企業培（péi）訓寫的資料摘抄了一部分，我覺得還是有必要做個簡單（dān）是梳理，雖（suī）然之（zhī）前的文章（zhāng）多少也寫過；

端子的接觸簧片

其性（xìng）能直接影響了載流的傳導的（de）可靠性，振動下我們也是重點關注其（qí）接觸電阻及微動磨損的情況，端子簧片主要包含了三個重要的功能（néng），傳輸電力或者信（xìn）號、提供端子正向力來建（jiàn）立和維持可分離的端子接觸麵、提供永久性端子接觸界麵的連接點。中間的彈（dàn）性接觸簧片的（de）內（nèi）阻決定了連接器的壽命(性能不失效的情況（kuàng）下插撥次數) 和失效的發生，一（yī）般來（lái）說有幾個（gè）比較重要（yào）的設計指標需要在設計時需（xū）要考慮，材料、成型結構（幾何形狀）、電鍍因素、插拔次數和（hé）圓周正向力等；

彈性接觸的材料以銅或者銅合金（jīn）居多，包括黃銅（tóng）、磷銅、鈹銅、純銅（tóng）、其它合（hé）金等（děng），鈹青銅因為其良好的導電率和屈服性能被廣泛（fàn）的運（yùn）用到端（duān）子接觸件（jiàn）設計種。

成型結構一般包含劈槽式結構（gòu）、冠簧結構（gòu）、線簧結構、雙曲（qǔ）線籠簧結構等，目前雙曲（qǔ）線籠簧結構其多次插拔後的穩定性比較高，通常在需要多次插拔（bá）的高壓高（gāo）流場景得到普遍應用，比如電動汽車充電（diàn）口等，劈槽式結構因為其無法在插（chā）拔多次後保證良好的（de）接觸電阻，我們不做過多闡述（shù），我們可以（yǐ）簡單來比較一下冠簧、線簧、雙曲線籠簧 三者（zhě）之間的優缺點；

冠簧是一種非（fēi）常普遍的彈性接觸元件，我國在70年代初就已經在批量（liàng）用於航天、工業自動控製（zhì）、軌道交通等領域，按其形狀還可以分為內冠（guàn）簧和外冠簧，其經過很多的（de）發展，其成本較為便（biàn）宜，簧片（piàn）一般采用銅材帶料衝製而成，其結構形狀有點像腰鼓，兩頭大（dà）中間小，中間腰的部分就（jiù）是公端PIN針插入後接觸的部分；

一般把冠簧裝進母針的內孔中需要采用專門（mén）的收口工具（目（mù）前都是自動化（huà）作業（yè）以保證（zhèng）精（jīng）度（dù））裝配後彈性材料回彈與內套配合，電流從公端的（de）PIN針流入簧片中間腰鼓的接觸（chù）區域（A）在中間（jiān）區域流入簧片和內套接觸區域（BC)實現傳（chuán）導，根據以往的經驗來看，冠簧這種腰鼓式結構其穩定性不是很高（gāo），尤其是在車輛中，在傳遞（dì）高壓高流又要兼具插拔時，車輛的不（bú）規則振動會造（zào）成簧片中間區域和PIN針接觸不良，會（huì）造成微小（xiǎo）的（de）飛（fēi）弧現象，時間長了會加速表麵鍍（dù）層磨損，會造成氧化，接觸電阻會變大；另外在（zài）如（rú）圖BC的區域其其接觸力（lì）較弱，我們（men）通過仿真軟件分析發現電流（liú）流經此處時溫升較高，冠簧是通過一種彈性材料變化收口裝配至內槽中的，其有止位台階（如果BC處），相當於是一種懸臂梁結構，長（zhǎng）時間在車輛的振動（dòng）環境下工作，容易造成材料屈服效（xiào）應，造成失效；

 線簧孔結構是（shì）大電流接線端子、接（jiē）插件產品中高穩定，高可靠的（de）接觸（chù）元件，相比冠簧，其成本較高，一（yī）般隻用於少部分場合，由數根金屬絲繞內套，彎曲後，由兩外套，從前後兩端壓入並緊固位一體。由於金屬絲（sī）與內（nèi）套軸線斜交有一個角度，形成單頁雙曲麵結構，並形成一喉圓，其直徑小於兩端形成之孔徑（jìng）。當插針插入後，插針（zhēn）被各個金屬絲所包（bāo）容，由於各個金屬絲都與插針接觸，並受到拉力，所以電連接接觸可靠，受力均勻 ；與冠簧的片式不（bú）同，線簧采用的（de）是單根絲的傳導，而銅絲的數量排布越（yuè）多，傳遞的性能越好，成本和製程難度也越大，其和冠簧在（zài）與內套接觸不穩定不同，其單根絲和PIN針之間的保持力是極（jí）具挑戰的；

  為什麽要了解這個方程式呢？因（yīn）為如果你想設計（jì）一個雙曲線的結構籠簧，你就需（xū）要通過此公式（shì）和（hé）你的設計（jì）參數進行建模（mó），通過模型帶入數值，形成（chéng）雙曲線結構，最終（zhōng）在3D上形成3D的雙曲線設計，再用3D的（de）鈑金功能進行展（zhǎn）開，預留係（xì）數；在此不展開詳細（xì）推導，感興趣的朋友可以自行推導和設計。

當然，無論是矩形的片式端子還是圓形結構，端子的類型比較（jiào）多，上麵簡單的說了幾種圓形的，除此之外，類似劈槽結構的端子應（yīng）用也比較多，比如如下是住友早期的AC充電口的端子，主要在容錯角度的保證（zhèng）、加（jiā）工（gōng）工藝改（gǎi）善保證（zhèng）加工精（jīng）度、以及產品在UL2251的10000次插拔（bá）後的穩（wěn）定（dìng）性（xìng） 等方麵做了改善和分析；

總結：結構類型是要基於你的設計要（yào）求來的（de），目前國內各（gè）家也都陸續有自己的專利，也在逐步打破（pò）早些年外（wài）資幾乎壟斷的局麵；但是還是需要從產品的穩定性上去提高；