電動汽車高壓連接器振（zhèn）動相關問題淺析

        前幾天在新能源線束看大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（yī）篇（piān）和連接器振動相關的文章（zhāng），主要是簡（jiǎn）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源汽車高壓連接器的振動闡述（shù），

其（qí）實在車輛振動下，連接器需要考量的因素（sù）非常多，如下我簡單（dān）的列出了幾個，這（zhè）個之前也列過；連接器（qì）雖然在整車的（de）部件來看，算不了（le）什麽（me）大部件，也算不了（le）什麽核心部件，但是 一台車可能要400多個連（lián）接器，有超過3000個的單獨終端（duān），而且根據過往經驗來看，因為連接器退化及故障導致了30%~60%的電氣問題，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（lián）接（jiē）器的可靠性就及其重要， 相（xiàng）比靜態（tài）而言，車輛是（shì）移動的，所（suǒ）以就要（yào）著重（chóng）考察在車輛（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（xiǎng）主要寫寫連接器在車輛（liàng）振（zhèn）動下的幾個比較重要也是大家（無（wú）論是生產廠家還是使用廠家）應該（gāi）重點關注的，高壓互鎖瞬斷的問題、接觸（chù）區域ECR變化以及（jí）微動磨損的影響程度、連（lián）接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

高壓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，從端子的結構形狀來說，常見（jiàn）的要矩形和圓形的，因篇幅關係，這個地方（fāng）我們隻以圓形結構為基礎（chǔ）來闡述，同時我們（men）的分析是基於公母端連接有（yǒu）彈性件（jiàn）的；我把我之前為企業培訓寫的資料摘抄了一部分，我覺得還（hái）是有（yǒu）必（bì）要做個簡單是梳理（lǐ），雖然之前的文（wén）章多少也寫過；

端子的接觸簧（huáng）片

其性（xìng）能（néng）直接影響了載流的傳導的可靠性，振動下（xià）我們也是重點關注其接觸電阻及微動磨損的（de）情況，端子簧片主要包含了三個重要（yào）的功能，傳輸（shū）電力或者信號、提（tí）供端子正向力來建立和維持可分離的端子接觸麵、提（tí）供永久性端子接觸（chù）界麵的連接點。中間的彈性接（jiē）觸簧（huáng）片的內阻決定了連接器的壽命(性能不失效的情況下插撥次數) 和失效的發生，一般來說有幾個比較重要的設計指標需要在（zài）設計時需要考慮，材料、成型結構（幾何形狀）、電鍍因素、插拔次數和圓周（zhōu）正向力等；

彈性接觸的（de）材料以（yǐ）銅或（huò）者銅合金居（jū）多，包括黃銅、磷銅、鈹銅、純銅、其它（tā）合（hé）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（jié）構一般包含劈槽（cáo）式結構、冠簧（huáng）結（jié）構、線簧結構、雙（shuāng）曲（qǔ）線籠簧結構等，目前雙曲線籠簧結構其（qí）多（duō）次插拔後的穩定性比較高，通常在（zài）需要多次插拔的高壓高流場景得到（dào）普遍應（yīng）用，比（bǐ）如電動汽車充電口等，劈槽式結構因為其無法在插（chā）拔多次（cì）後保（bǎo）證良好的接觸電阻，我們（men）不做過（guò）多闡述，我們可以簡單來比較一下冠簧、線簧、雙曲線（xiàn）籠簧 三者之間的優缺點；

冠簧是一（yī）種非常普遍的彈性（xìng）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（lǐng）域，按其形狀還可（kě）以分為內冠簧和外冠簧，其經過很多的發展，其成本較為便宜，簧（huáng）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（de）部分就是（shì）公端PIN針插入後接觸的部分；

一般把（bǎ）冠簧裝進母（mǔ）針的內孔中需要采用專門的收口工具（目前都是自動化作業以保證精度（dù））裝配後彈性材料回彈與內套（tào）配合，電流從（cóng）公端的PIN針（zhēn）流入（rù）簧片中間腰鼓（gǔ）的接觸區域（A）在中間區域流入（rù）簧片和（hé）內（nèi）套接觸區域（BC)實現傳導，根據以往的經驗來看，冠簧這種腰鼓式（shì）結構其穩定性（xìng）不（bú）是很高，尤其是在車（chē）輛（liàng）中，在傳遞高（gāo）壓高流又要兼（jiān）具插拔時（shí），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，會造（zào）成微小的飛弧現象（xiàng），時間（jiān）長了（le）會加速表（biǎo）麵鍍層磨損，會造成氧化，接觸電阻會變大；另（lìng）外（wài）在如圖BC的區域其其接觸力較弱，我（wǒ）們（men）通過仿真軟件分析發現電流流經此處（chù）時溫（wēn）升（shēng）較高，冠簧是通（tōng）過一種彈（dàn）性材料變化收口裝配至內槽中的，其有止（zhǐ）位台階（如（rú）果BC處），相當於是（shì）一種懸臂梁結構，長時間在車（chē）輛的振動環境下工作，容易造成（chéng）材料屈服效應，造成失（shī）效；

 線簧孔結構是大電流接線端子（zǐ）、接插件產品（pǐn）中高穩定，高可靠的接觸元件，相比冠簧，其成本較高，一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（duān）壓入並緊固位一體。由於金屬絲與內套軸（zhóu）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（xiǎo）於兩端形成之孔徑。當（dāng）插針插（chā）入後，插針被（bèi）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（de）傳導，而銅絲的數量排布越多，傳遞的性能越好，成本和製程難度也（yě）越大，其和冠簧在與內套接觸不穩定不同（tóng），其單根絲（sī）和PIN針之間的保（bǎo）持力是極具挑戰的；

  為什麽要了解這個方程式呢？因（yīn）為如果你（nǐ）想設計（jì）一個雙曲線的結構籠簧，你就需（xū）要通過此公式和你的設計參數進行建模，通（tōng）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（xì）數；在此不展開詳細推導（dǎo），感興趣的朋友可（kě）以自行推導和設計。

當（dāng）然，無論是矩形的片式端子還是圓形結構，端子的類（lèi）型比較多，上麵簡單的說了幾種圓形的，除此之外，類似劈槽結構（gòu）的端（duān）子應用（yòng）也比較多，比如如下（xià）是住友早期的AC充電口的端子，主要在容錯角度的保證、加工工藝（yì）改善保證加工精度、以及產品（pǐn）在UL2251的10000次插拔後（hòu）的穩定性 等方麵做（zuò）了改善（shàn）和分析；

總結（jié）：結構類型是要基於你的（de）設計要求（qiú）來的，目前（qián）國內各家也都陸續有自己的專利，也（yě）在逐步打破早些年外資幾乎壟斷（duàn）的局麵；但是還是需要從（cóng）產品（pǐn）的穩定性上去提高；