電動汽車高壓連接器振動相關問題（tí）淺析

        前幾天在（zài）新能源線束看大家對連接器的振動非常感興趣，想再寫（xiě）點和振動相關的內容，之前粗略寫過一篇和連接器振（zhèn）動相關的文章，主要是（shì）簡單的說了一些和測試相關的內容，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（xià），連（lián）接器需要（yào）考量的因素非常（cháng）多，如下我簡單的列出了（le）幾個，這個之前也列過；連接器雖然在整車的部件來看，算不了什麽大部（bù）件，也算不了什麽核心部件（jiàn），但是 一台車可能要400多個連接器，有超過（guò）3000個的單獨終端，而且根據過（guò）往經（jīng）驗來看，因為（wéi）連接器退化及故障導致了（le）30%~60%的電氣問題，因此召回的案例也（yě）比比皆是，所（suǒ）以對於連接器，尤其在混動（dòng）和純電車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（shì）移動的（de），所以就（jiù）要著重考察在車輛全壽命及振動下的接觸的（de）可靠性等性能，基於此， 這篇文（wén）章我想主要寫寫連接器在（zài）車輛（liàng）振動下的幾個（gè）比較重要（yào）也是（shì）大（dà）家（無論是（shì）生產廠家（jiā）還是使用廠家）應該重點關注的，高壓互鎖瞬（shùn）斷的問題、接觸區域ECR變化以（yǐ）及微動磨（mó）損的影（yǐng）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（yù）ECR變化以及微動磨損的影響程度（dù）

高壓連接器的公母兩端能夠實現導通，是通過公（gōng）端子和母端子接觸，從端子（zǐ）的結構形狀（zhuàng）來說，常見的要矩形和圓（yuán）形（xíng）的，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（wǒ）們的分析是基於公母端連接有（yǒu）彈性件的；我把我之前為企業培訓寫的資料摘抄了一部分，我覺（jiào）得還是有必要做個簡單是梳理，雖然之前的文章多少也寫過（guò）；

端子的接（jiē）觸簧片

其性（xìng）能直接影響了載流的（de）傳（chuán）導的可靠性，振動（dòng）下我們也（yě）是重點關注其接觸電阻及微動磨損的情況，端（duān）子簧片主要包含了三個重要的功能，傳輸（shū）電力或（huò）者信號、提供端子正（zhèng）向力來建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。中間的彈性接觸簧（huáng）片的內阻決定了連接器的壽命（mìng）(性能不失效的情況（kuàng）下插（chā）撥次數) 和（hé）失效的發生，一般來說有幾個比較重要（yào）的設計指標需要在設計時需要考（kǎo）慮，材料、成型（xíng）結構（幾何形狀）、電鍍因（yīn）素、插拔次數和圓周正向力等；

彈性接觸的材料以銅或者銅合金居多，包括黃銅（tóng）、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（chù）件設計種。

成型結構（gòu）一（yī）般包含劈槽式結構、冠簧結構、線（xiàn）簧結構、雙曲（qǔ）線籠簧結（jié）構等，目前（qián）雙曲線籠簧（huáng）結構其多次插拔後的穩定性比較（jiào）高，通常在需要多次插拔的高壓高流場景得到普遍應用，比如電動汽車充電口等，劈槽式結構因為其無法在插拔多次後保（bǎo）證良好的接（jiē）觸電阻，我們不做過多闡述，我們可（kě）以（yǐ）簡（jiǎn）單來比較一下冠簧、線簧、雙曲線籠簧 三者之（zhī）間（jiān）的（de）優缺點；

冠簧是一種非常普遍的彈性接觸元件，我國在70年代初就已經在批量用於航天（tiān）、工業自動控製、軌道交通等領域，按其形狀還可以分（fèn）為內冠簧和外冠簧，其經過很多（duō）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，中間腰的部分就是（shì）公端（duān）PIN針插入後接觸的部分；

一般把冠簧裝進母針的內孔（kǒng）中需要采用專門的收口工具（目（mù）前都是自動化作業以保證精度）裝配後彈性（xìng）材料（liào）回彈（dàn）與內套配合，電流從公端（duān）的PIN針流入簧片中間腰鼓的接（jiē）觸區域（A）在中（zhōng）間區域流入簧片和內套接觸（chù）區域（BC)實現傳導，根據以往的經驗來（lái）看，冠簧這種腰鼓式結構其穩定性（xìng）不是很高，尤其是在車輛中，在傳遞高壓高流又要兼具插拔時，車輛的不（bú）規則振動（dòng）會造成簧（huáng）片中間區域和PIN針接觸不良，會造成微小的（de）飛弧現象，時間長了會加速表麵鍍層磨損，會造成氧化，接觸電阻會變（biàn）大；另外在如圖BC的區域其其接觸力（lì）較弱，我們通過仿真軟件分析發現電流流經此處時溫升較高，冠簧（huáng）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（jiē）（如果BC處），相當於是一種懸臂梁結構（gòu），長時間在車輛的（de）振動環境下工作，容易造成材（cái）料屈服效應，造成失效；

 線簧孔結構是大電流接線端子（zǐ）、接插件產品中高穩定，高可（kě）靠的接觸元件，相比冠簧，其成本較高，一般（bān）隻用於少部分場合，由數根金（jīn）屬絲繞內套，彎曲後，由兩外套，從前後兩端（duān）壓入並緊固位一體。由於金屬絲與內（nèi）套軸線斜交有一個（gè）角度（dù），形成單頁雙曲麵結構，並（bìng）形成一（yī）喉圓，其直徑小於兩端形成之孔徑。當插針（zhēn）插入後，插針被各（gè）個金屬絲所包容，由（yóu）於各個金屬絲都與插針接觸，並受到拉力（lì），所以電連接接觸（chù）可靠，受力均勻（yún） ；與冠（guàn）簧的片式不同，線簧采（cǎi）用的是單根絲的傳導，而（ér）銅絲的數量排布越多，傳遞的性能越好，成本和製程難度也越（yuè）大，其和冠簧在與內（nèi）套接觸不穩定（dìng）不同（tóng），其單根絲和（hé）PIN針之間（jiān）的保持力是極（jí）具挑戰的；

  為什麽要了解這（zhè）個方程式呢？因為如果你想（xiǎng）設計一個雙曲線的結構籠簧，你就需要通過此公式和你的設計參數進行建模，通（tōng）過模型帶入（rù）數值，形成雙曲線結構（gòu），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；在（zài）此不展開詳細推導，感興趣的朋友可以自行推導和設計。

當然，無（wú）論是矩（jǔ）形的片式端子還是圓形結構，端子（zǐ）的（de）類型比較多，上麵簡單（dān）的說了幾種圓形的，除此之外，類似劈（pī）槽結構的端子應用也比較多，比如如下是住友早期的AC充（chōng）電口的端子，主要在容錯角度的保證、加工工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（jié）：結構類型是要基於你的設計要求來的，目前（qián）國內各家也都陸續有自己的專利，也在逐步打破早些年外資幾乎壟（lǒng）斷的局麵；但是還是需要從產（chǎn）品的穩定性上去提高；