電動汽（qì）車高壓連接器振動相關問題淺析

        前幾天在新能源線（xiàn）束看大家對連（lián）接器的振（zhèn）動（dòng）非常感興趣，想再寫點和（hé）振動相關的內容，之前粗略寫過一篇和連接（jiē）器振動相關的文（wén）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，連接器需要考量的因素非常多，如下我簡單的列（liè）出了幾個，這個（gè）之（zhī）前也列過；連接器（qì）雖然在整車的部（bù）件來看（kàn），算不了什麽大部件，也算不了什麽核心部件，但是 一台（tái）車可能要400多個連接器，有超過3000個的單獨終端，而且根據過往經（jīng）驗來看，因為連（lián）接器退（tuì）化及故障導致了30%~60%的電（diàn）氣問題，因（yīn）此召回的案（àn）例也比比皆是，所以（yǐ）對於連接器，尤其在混動和純電車輛下的（de）高壓（yā）連接器的可靠性就及其重（chóng）要（yào）， 相比靜態而言，車輛是（shì）移動的，所以就要著重考（kǎo）察在車輛（liàng）全壽命及振動下（xià）的接觸的可靠性等性能，基於此， 這篇文章我想主要寫寫連接器在車輛振動下的幾（jǐ）個比較重要（yào）也是大家（無（wú）論是生（shēng）產廠家還是使用廠家）應該重點關注（zhù）的，高（gāo）壓互鎖瞬斷的問題、接觸（chù）區域ECR變化以及微動磨損的影響程度、連接器（qì）怎麽降低以及吸收來車輛的振動；

接觸區域ECR變（biàn）化以及微動磨損的影響程度

高壓（yā）連接器的公母兩端能夠實現導通，是通過公端子和母端子接觸，從端（duān）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（jiē）有彈性（xìng）件的；我把我之前為企業培訓寫的資料摘抄了一部分，我覺得（dé）還是有必要做個簡單是梳理，雖然之前的（de）文章（zhāng）多少也寫過；

端（duān）子的接觸簧片

其性（xìng）能直接影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（zǔ）及微動（dòng）磨（mó）損的情況，端子簧片主要包含了三個重要（yào）的功能，傳輸電力或者信號、提（tí）供（gòng）端子正向力來建立（lì）和維（wéi）持可分離的（de）端子（zǐ）接觸麵、提供永久性端子接觸界麵的連接點。中間的彈性（xìng）接觸（chù）簧片的內阻決定了連接器的壽命(性能（néng）不失效的（de）情況下插撥次數) 和失效的發生，一般來說有幾個比較重要的設計指標需（xū）要在設計（jì）時需要考慮，材料、成型結構（幾何形狀）、電鍍因素、插拔次數（shù）和圓周（zhōu）正向力等；

彈性接觸的材料以銅或者銅合金居多，包括黃銅、磷銅、鈹銅、純銅、其它（tā）合金等，鈹青銅因為其良好的（de）導電率和（hé）屈服性能被廣泛的運用（yòng）到端子接觸件設計種。

成型結構一般包含劈槽式結構、冠簧結構、線簧結構、雙（shuāng）曲線籠簧結構（gòu）等，目（mù）前雙曲線籠簧結構其多（duō）次（cì）插拔後的穩定性比較高，通常在需要多（duō）次插拔的高壓高（gāo）流（liú）場景得到普遍應用（yòng），比如電動汽車充電口等，劈（pī）槽式結構（gòu）因為其無法在插拔多次後保證良好的接觸電阻，我們不做過多闡（chǎn）述，我們可以簡單來比較一（yī）下冠簧、線（xiàn）簧、雙曲線籠簧 三者之間的優缺（quē）點；

冠簧是一種非常普遍的彈性接觸（chù）元件，我（wǒ）國在70年代初就已（yǐ）經在批量用（yòng）於航天、工業自動控製、軌道交通等領域，按（àn）其形狀還可以分為內冠簧和（hé）外冠簧（huáng），其（qí）經過很（hěn）多的發展，其（qí）成（chéng）本較為便宜，簧片（piàn）一般采用銅材（cái）帶料衝製而成（chéng），其結構形狀有點像腰鼓，兩頭大中間小，中間腰的部分就（jiù）是公端PIN針插（chā）入（rù）後接觸的部分；

一般把冠簧裝進母針的內孔中需要采（cǎi）用專門的收口工具（目前都是自動化作業以保證精度）裝（zhuāng）配後彈性材料回彈與（yǔ）內套配合，電（diàn）流從（cóng）公端的PIN針流入簧片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)實現傳（chuán）導，根據以往的（de）經驗來看，冠（guàn）簧（huáng）這種腰鼓式結構其穩定性不是很高，尤其是在車輛中，在（zài）傳（chuán）遞高壓高流又要兼具插拔時，車輛的不規則振動會造成簧（huáng）片中間區域和PIN針接觸不良，會（huì）造成微小的飛弧現象，時（shí）間長（zhǎng）了會加速（sù）表麵（miàn）鍍層磨損，會造成氧化，接觸電阻會變大；另外在如圖BC的區域其其接觸力較弱（ruò），我們通過仿真軟件分析發（fā）現電流流經此處時溫升較高（gāo），冠簧是通過一種彈性材料變化收口裝配至內槽中的，其有（yǒu）止位台（tái）階（如果BC處），相當於是一種懸臂梁（liáng）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，造成失效；

 線簧孔結構是大電流接線端子、接插件產品中高穩定，高可靠的接觸元件，相（xiàng）比冠簧，其（qí）成本較高，一般（bān）隻用（yòng）於少部分場合，由數根金屬絲繞內套（tào），彎曲（qǔ）後（hòu），由兩外（wài）套，從前後（hòu）兩端壓（yā）入（rù）並緊固位一體。由於金屬絲（sī）與內（nèi）套（tào）軸線斜交有一個角（jiǎo）度，形成單頁雙曲麵結構，並形成一喉圓，其直徑小於兩端形（xíng）成之孔徑。當插針插入後，插針被各個（gè）金（jīn）屬絲（sī）所包容，由於各個金屬絲（sī）都與插針接觸，並受到拉力，所以電連（lián）接接觸可靠，受力均勻 ；與冠簧的片式不同，線簧采用的是單根絲的傳導，而銅絲（sī）的數量排布（bù）越多，傳遞的性能越好，成本和製程難度也越大，其（qí）和冠簧在與（yǔ）內套接觸不穩（wěn）定不同（tóng），其單根絲和PIN針之間的保持力是極具挑戰的；

  為什麽要了解這個方程式呢？因為如果你想設計一個雙曲（qǔ）線的結構籠簧，你就需要通過此公式和你（nǐ）的設計參數進行建（jiàn）模（mó），通過模型帶入數值，形成雙曲線結構，最終在3D上形成3D的雙曲線設計，再用3D的鈑金功能進行展開，預留係數（shù）；在此（cǐ）不展開詳細（xì）推導，感興趣的朋友可以自行推導和設計。

當（dāng）然，無論是矩形的片（piàn）式端子還是圓形結構，端子的類型比較多（duō），上麵簡單的（de）說了幾種圓形的（de），除此之外，類似劈槽結構的端子應用也比較多，比如（rú）如下是住友早期的（de）AC充電口的端子，主（zhǔ）要在（zài）容錯（cuò）角度的保證、加工工藝改（gǎi）善保證加工（gōng）精度、以及產品在UL2251的10000次插拔後的穩定性 等方麵做了改善（shàn）和分（fèn）析；

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