電動汽車高（gāo）壓連接器振動相關問題淺析

        前（qián）幾天（tiān）在新能源線束看大（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（xiàng）關的文章，主要是簡單的說了一些和測試相關的內容（róng），感興趣的朋友也可以（yǐ）去看看新能（néng）源汽車高壓連接器的振動闡述，

其實在車輛振動下，連接器（qì）需要考量的因素非常多，如下我簡（jiǎn）單的（de）列出了幾個，這個之（zhī）前也列（liè）過；連接器（qì）雖然在整車的部件來看，算不了什麽大部件（jiàn），也算不（bú）了什麽核心部件，但是 一台車可能要400多個連接（jiē）器，有超過（guò）3000個的（de）單獨終端（duān），而且根據過往經驗來看，因為（wéi）連接器退化及（jí）故障導致了30%~60%的電氣問題，因此召回的案例（lì）也比比皆是，所以對（duì）於連（lián）接器，尤其（qí）在混（hún）動和純電車（chē）輛下的高壓連接器的可靠性就及其重要， 相比靜態而言，車輛（liàng）是移動的，所以就要（yào）著重考（kǎo）察在車輛（liàng）全壽命及振動下的接觸的可靠性等性能（néng），基於此， 這篇文章我想主要寫寫連接（jiē）器在車輛振動下的幾個比較重要也是大家（無（wú）論（lùn）是生產廠家（jiā）還是使用廠家）應該（gāi）重點關注的，高壓互鎖（suǒ）瞬斷的問題、接觸區域（yù）ECR變化以及微動磨損的影響程度、連接（jiē）器怎麽降低以及吸收來（lái）車輛的振動；

接觸區域ECR變化以及微動磨損的影響程度（dù）

高壓連接器的公母兩（liǎng）端能夠實現（xiàn）導通（tōng），是通過公（gōng）端子和母端子接（jiē）觸，從端子的結構形狀來（lái）說，常見的要（yào）矩形和圓形的，因篇幅關係，這個地方我們隻以圓形結構為（wéi）基礎來闡（chǎn）述，同時我們的分析（xī）是基於公母端連接有彈性（xìng）件的；我把我之前為企（qǐ）業培訓寫的資（zī）料摘抄（chāo）了（le）一部分（fèn），我覺得還是有必（bì）要做個簡單是梳理，雖然之前的文（wén）章多少也寫過；

端子的（de）接觸簧片

其性能直接影（yǐng）響了載流的傳導的可靠性，振動下我們也是重點關注其接觸電阻及微動磨損的情況（kuàng），端子簧片主要包含了三個重要的（de）功能，傳輸電力或者信號、提供端子正向力來建立和維持可分離（lí）的端子接觸麵、提供永久性端子接（jiē）觸界麵的連接點。中間的彈性接觸簧片（piàn）的內阻決（jué）定了（le）連接器的壽命（mìng）(性能（néng）不失效的情況下插撥次數) 和失效的（de）發生，一般來說有幾（jǐ）個比較（jiào）重要（yào）的設計指標需要（yào）在設計時需要考慮，材料、成型結構（幾何形狀）、電鍍因素、插（chā）拔次（cì）數和圓（yuán）周正向力（lì）等；

彈性接觸（chù）的材料以銅或者銅合金居多，包括黃銅、磷銅、鈹銅（tóng）、純銅、其它合金等，鈹青銅（tóng）因為其良好的導電率和屈服性能被（bèi）廣泛的（de）運用到端子接觸件設計種。

成型結構一般包（bāo）含劈槽式結構、冠（guàn）簧結構、線簧結（jié）構、雙曲線籠簧結構等（děng），目前雙曲線籠簧結構（gòu）其多次插拔後的穩定性（xìng）比較（jiào）高，通常在需要多次插拔（bá）的高壓（yā）高流（liú）場景得到普遍應用，比如電動汽車（chē）充（chōng）電口等，劈槽式結構因為其無法在插拔多次後保證良好的接觸電阻，我們（men）不做（zuò）過（guò）多闡述，我們可以簡單（dān）來比較一下冠簧、線簧、雙曲線（xiàn）籠簧 三者之間的優缺點；

冠簧（huáng）是一種非（fēi）常普遍的彈性（xìng）接（jiē）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（lǐng）域，按其形狀還可以分為（wéi）內冠簧和外冠簧，其（qí）經過（guò）很多的發展，其成本較為便宜，簧片一般采用銅材帶料衝製而成，其結構形狀有點像腰鼓，兩頭大中間小，中間腰的部分（fèn）就是公端PIN針插入後接觸的部分；

一般把冠簧裝（zhuāng）進母針（zhēn）的內孔中需要采用專門（mén）的收口工具（目前都（dōu）是自動化作業以保證精度）裝配後彈性材料回彈與內套配合，電（diàn）流從公端的PIN針流（liú）入（rù）簧片（piàn）中間腰鼓的接觸區域（A）在中間區域流入簧片和內套接觸區域（BC)實（shí）現傳導，根據以往的經（jīng）驗來看，冠簧這種腰鼓式結構其穩定（dìng）性不（bú）是很高，尤其是在車輛中，在傳遞高壓高流又要兼（jiān）具插拔時（shí），車輛的不規則振動會（huì）造成簧片中間區域和PIN針接觸不良，會造成微小的（de）飛弧現象，時間長了（le）會加速表麵（miàn）鍍層（céng）磨損，會造成氧化，接觸電阻會變大；另外在如圖BC的區域（yù）其其接（jiē）觸力較弱，我們通（tōng）過仿真（zhēn）軟件分析發現電流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（zhōng）的（de），其有止位（wèi）台階（如果BC處（chù）），相當於是一種懸臂梁結構，長時間在車輛的振動環境下工作，容易造成材料屈服效應，造（zào）成失效；

 線簧孔結構是大電流（liú）接線端（duān）子、接（jiē）插件產品中高穩定，高可靠的接觸元件，相比冠（guàn）簧，其成本較高，一般隻用於少部（bù）分場合，由數根金屬絲繞內套，彎曲後，由兩外套，從（cóng）前後兩端壓入並（bìng）緊固位一體。由（yóu）於金屬絲與內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（jìng）小於兩端形成之孔徑。當插針插（chā）入後，插針被各個金屬絲所包（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（jiē）觸可靠，受力均勻 ；與冠簧的片式（shì）不同，線簧采用的是單根絲的傳導，而銅絲的數量排布越多，傳（chuán）遞的性能越好，成本（běn）和製程難度也越大，其和冠簧（huáng）在與內套（tào）接觸不穩（wěn）定不同，其單根絲和PIN針之間的（de）保持力是極具挑戰的（de）；

  為什（shí）麽要了解這個方程（chéng）式呢？因為如果你（nǐ）想設計一個雙曲線的結構籠簧，你就（jiù）需要通過此公（gōng）式（shì）和你的設計參（cān）數進行建模，通過模型（xíng）帶入數值，形成雙（shuāng）曲線結構，最終在3D上形成3D的雙曲線設計，再用3D的鈑金（jīn）功能進行展開，預留係數；在此不展開詳細（xì）推導，感興趣的朋友可以自行（háng）推導和設計（jì）。

當然，無論是矩形的片式端子還是圓形結構，端子的類型比較多，上麵簡單的說（shuō）了幾（jǐ）種圓（yuán）形的，除此之外，類（lèi）似劈（pī）槽結構的（de）端子應用也比較多，比如如下是住友早（zǎo）期的AC充電口的端子，主要在容錯角（jiǎo）度的（de）保證、加工工藝改善保（bǎo）證加工精度、以及產品在UL2251的10000次插拔後（hòu）的穩定性 等方麵做了改善和分析；

總結：結（jié）構類型是要基於你的設計要（yào）求來的，目前國內各家（jiā）也都陸續有自己（jǐ）的專利（lì），也在逐步（bù）打破早些年外資幾乎壟（lǒng）斷的局麵；但是還是需（xū）要從產品的穩定性上（shàng）去提高；