電動汽車（chē）高壓連接器振動相關問題淺析

        前幾天在（zài）新能（néng）源線束看（kàn）大家對連接器的振（zhèn）動（dòng）非常感興趣，想再寫點和（hé）振動（dòng）相關的內容，之前粗略（luè）寫過一篇和連接器振動相關的文章（zhāng），主要是簡單的說了一（yī）些和測試相關（guān）的內（nèi）容，感興趣的朋友也（yě）可以去看看新能源汽（qì）車高（gāo）壓連接器的振（zhèn）動闡述，

其實在（zài）車輛振動下，連接器需要考量的因素非常多，如下我（wǒ）簡單的列出了幾個，這個之前也列過；連接器雖然在整車的部（bù）件來看，算不了什麽大部（bù）件，也（yě）算不了什麽（me）核心部（bù）件，但是 一台車可能要400多個連接器，有超過3000個的單獨（dú）終端，而且根據過往經驗來看（kàn），因為連接器退化及故障導致了30%~60%的（de）電氣問題，因此召回的案例也比比（bǐ）皆是，所以對於連接器（qì），尤其在混動和純電車輛下（xià）的高壓連接器的可靠性就及（jí）其重要， 相比靜（jìng）態而言，車輛是移動的，所以就要著重考察在（zài）車輛全壽命（mìng）及振動下的接觸的可靠（kào）性等（děng）性能，基於此， 這篇文章（zhāng）我想主要寫寫連接器在車（chē）輛振（zhèn）動下的幾個比較重要也是大家（無論是生產廠（chǎng）家還是使用廠家）應該（gāi）重點關注的，高壓（yā）互（hù）鎖瞬斷的問題（tí）、接觸區域ECR變化以及微動磨損的影響程度、連接器怎麽降低以（yǐ）及吸收來車輛的振動；

接觸區域ECR變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（zǐ）接觸，從端子的（de）結構形狀來說，常見的要矩（jǔ）形和圓形的，因篇幅關係，這個（gè）地方（fāng）我們隻以圓形結構為基礎來闡述，同（tóng）時我們的分析是（shì）基於公母（mǔ）端連（lián）接有彈性件（jiàn）的；我把我（wǒ）之前為企業培訓寫的資料（liào）摘抄了一部分（fèn），我覺得還是（shì）有必要做個簡單（dān）是梳理（lǐ），雖然之前的（de）文章多少也寫過；

端子的接（jiē）觸（chù）簧片

其性能直接影響（xiǎng）了載流的傳導的可靠性，振動下我們也是重點關注其接觸（chù）電阻及微動磨損的情況，端子簧片主要（yào）包含了三個重要的功（gōng）能，傳輸電力或者信號、提供端子正向力（lì）來建立和維持可分離的端子接觸麵（miàn）、提供永久性端子（zǐ）接（jiē）觸界麵的連接點。中間的彈性接觸簧片的內阻決定了連接器的壽命(性能（néng）不失效的情（qíng）況下插撥次數) 和失效的（de）發生，一般來說有幾個比較重要的設計指標需要在設計時（shí）需要考慮，材料、成型結構（幾何形狀）、電鍍因（yīn）素、插拔次（cì）數（shù）和圓周正向力等；

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

成型結構（gòu）一般包含劈（pī）槽式結構、冠簧結構、線簧結構、雙曲線籠簧結構等，目前雙曲線（xiàn）籠簧結構其多次插拔後（hòu）的穩定性比（bǐ）較高，通常在需要多次插拔的（de）高壓高流場景得到普遍應用（yòng），比如電（diàn）動汽車充電口等，劈槽式結構因為其無法（fǎ）在插拔（bá）多次後保證（zhèng）良（liáng）好的接觸電阻，我們不做過多闡（chǎn）述（shù），我們可以簡單來比較一下冠簧、線簧（huáng）、雙曲線籠簧 三者之間的優缺點；

冠簧是一種非（fēi）常普遍的（de）彈性接（jiē）觸（chù）元（yuán）件，我國在70年代初就已經在批量用（yòng）於航天、工業自（zì）動控製、軌道交通等領域，按其形狀還可以分為（wéi）內冠簧和外冠簧，其經過很多的發展，其成本（běn）較為便宜，簧片一般采用銅材帶料衝（chōng）製而成，其結構形狀有點像腰鼓，兩（liǎng）頭大中間小，中間腰的（de）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（yòng）專門的（de）收口工具（目前都是（shì）自動化作業以保證精度）裝配（pèi）後彈性材料回彈與內套配合，電（diàn）流從公（gōng）端的PIN針流（liú）入簧片中間腰（yāo）鼓的接觸區域（A）在中間區域流入簧片和內套接觸區域（BC)實現傳導，根（gēn）據（jù）以往的經驗來看，冠簧這種腰鼓式結構其穩（wěn）定性不是很高，尤其是在（zài）車輛中（zhōng），在（zài）傳遞高壓高流又要兼具插拔時，車輛的不規則振動會（huì）造成簧片中間區（qū）域和PIN針接觸不良，會造（zào）成（chéng）微小的飛弧現象（xiàng），時間（jiān）長了會加速表麵鍍層磨損（sǔn），會造成（chéng）氧化，接觸電阻會變（biàn）大；另外在（zài）如圖BC的（de）區域其其（qí）接觸力較弱，我們通過仿真軟（ruǎn）件分析發現電流流經此處時溫升（shēng）較高，冠簧是通過一種彈性材（cái）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，長時間在車輛的（de）振動環境下工作，容易造成材料屈服效應，造成失效（xiào）；

 線簧孔結構（gòu）是大（dà）電流接線端子、接插件產品中高穩定，高（gāo）可靠的接觸元件，相比冠簧，其成本較（jiào）高，一般隻用於少部分場合，由數根金屬絲繞內套（tào），彎曲後，由兩外套，從前後兩端壓入並緊固位一體。由於金（jīn）屬絲與（yǔ）內套軸線斜交有一個角度，形成（chéng）單頁（yè）雙曲麵結構，並形成一喉圓，其直徑小於兩端形成之孔（kǒng）徑。當插針插入後，插（chā）針（zhēn）被各個金屬絲所包容，由於各個金屬絲都與插針接觸，並受到拉力，所以電連接（jiē）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，而銅絲的（de）數量排布（bù）越多，傳遞（dì）的性能（néng）越好，成本和製程難度也越大，其和冠簧在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線的結構籠簧，你就需（xū）要通過此公式（shì）和你的設計（jì）參數進行建模，通過模型帶入數值，形成雙曲線（xiàn）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（zhǎn）開，預留係（xì）數；在此不展開（kāi）詳細推導，感興趣的朋友可以（yǐ）自行推導和設計。

當然，無論是矩形的片（piàn）式（shì）端子還（hái）是圓形結構，端（duān）子的類型比（bǐ）較多，上麵簡單的說了幾種圓形的，除此之外，類似劈（pī）槽結（jié）構的端子應用也比較多，比如如下是住友早期的AC充電口的端（duān）子，主要在容錯角度的保證、加工（gōng）工（gōng）藝改善保證加工精度、以及產品在UL2251的10000次插（chā）拔後的穩定性 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求來的，目前國內各家也都陸續有自己的專利，也在逐步打破早些年（nián）外資幾乎壟斷的局（jú）麵；但是還是需要從產（chǎn）品（pǐn）的穩定性上（shàng）去提高；