電動汽車高壓連接器振動相關問題淺析（xī）

        前幾天在新能源線束（shù）看大家對連（lián）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關的文（wén）章，主要是簡（jiǎn）單的說了一些和測試相關的（de）內容，感興趣的朋（péng）友也可以去看看（kàn）新能源汽（qì）車高壓連接器（qì）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（dān）的列出了幾個，這個之（zhī）前也列過；連接器雖然在（zài）整車的（de）部件來（lái）看（kàn），算不了什麽大部件，也算（suàn）不了什麽核心部件，但（dàn）是 一台車可能要（yào）400多個連接器，有超過3000個的單獨終端，而且根（gēn）據過往經驗（yàn）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（bǐ）比皆是，所以對於連接器（qì），尤其在混動和純電車輛下的高壓連接器的可靠性就及其重要， 相比靜（jìng）態而言，車輛是移動的，所以就要（yào）著重考察在車輛全壽命及（jí）振動下的接觸的可靠性等性能，基於此， 這篇（piān）文章我想（xiǎng）主要寫寫（xiě）連接器在車輛振動下的幾個比較重（chóng）要也是大家（無論是生產廠家還是使用廠家）應該重點關注的，高壓互鎖瞬斷的問題、接觸區域ECR變化以（yǐ）及微動磨損的影響程度、連接器（qì）怎麽降低以及吸收來車（chē）輛的振動；

接觸區域ECR變化以及微動（dòng）磨損的影響程度

高壓（yā）連接器的公母兩（liǎng）端能夠實現導通（tōng），是通過公端子和母端子接觸，從端子（zǐ）的結構（gòu）形狀來說，常見的要矩形和圓形的，因篇幅關（guān）係，這個地方我們隻以圓形結（jié）構為基礎來闡述，同時我們的分析是基於公母端連接有彈性件的；我把我之前為企業培訓寫的（de）資料摘抄了一部分（fèn），我覺得還（hái）是有必要做個簡單是梳理（lǐ），雖然之前的文章多（duō）少也寫過；

端子的接觸簧（huáng）片

其性能直接影響了載流的傳導的可靠性，振動下我們（men）也是重（chóng）點關注其（qí）接觸電阻及微（wēi）動磨（mó）損的情況，端子簧片主要（yào）包（bāo）含了三個重要的（de）功能，傳輸（shū）電力或者信號、提供端子正向（xiàng）力來建立（lì）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。中間的彈性接觸簧片的內阻決定了連接器的壽命(性能不失（shī）效的情況下（xià）插撥次數) 和失效的發生，一般來說有幾個（gè）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）、電鍍因素（sù）、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、磷銅（tóng）、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（de）運用到端子接觸件設計種。

成型結構一（yī）般包含劈槽式結構、冠簧結構、線簧結構、雙曲線籠簧結構等（děng），目前雙曲線籠簧結構其多次插拔後的穩定性比較高（gāo），通常在需要多次插拔的高（gāo）壓高流場景得到普遍應用（yòng），比如（rú）電動汽（qì）車充電口等，劈槽式結構因為其無法在插拔多次後保（bǎo）證良好的接觸電阻，我們不做過多闡述，我們（men）可以簡單來比較一下冠簧、線簧、雙曲線籠簧 三者之間的優缺點（diǎn）；

冠（guàn）簧是一種（zhǒng）非常普遍（biàn）的彈性（xìng）接觸元件，我國在70年代初就已經在批量（liàng）用（yòng）於航天、工（gōng）業自動控製、軌（guǐ）道交通等領域，按（àn）其形狀還可以分為內冠（guàn）簧和外冠（guàn）簧，其經過（guò）很多的（de）發展，其（qí）成本（běn）較為便宜，簧片一般采用銅材帶料（liào）衝製而（ér）成，其結構形狀有點像腰鼓（gǔ），兩（liǎng）頭大中間小，中間腰的部分就是公端PIN針（zhēn）插入後接觸的部分（fèn）；

一般把冠簧裝進母針的（de）內（nèi）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（zhèng）精度）裝（zhuāng）配後彈性材料回彈與內套配合，電流從公端的PIN針流入簧片中間腰鼓（gǔ）的接觸區域（A）在中間區域流入簧片和內套接（jiē）觸區（qū）域（BC)實現傳導，根（gēn）據以往的經驗來看，冠簧這種腰鼓式結構其穩定性不是很高，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）規則振動會（huì）造成簧（huáng）片中間區域和PIN針接觸不良，會造成微小的飛弧現象（xiàng），時（shí）間長了會加速表麵鍍層磨損，會造成氧化，接觸電阻會變大；另外在如圖BC的（de）區域其其接觸力較弱，我們（men）通過（guò）仿（fǎng）真軟件（jiàn）分析發現電流流經此處時（shí）溫（wēn）升較高，冠簧是通過一種彈性（xìng）材料變化收口裝配至內槽中的，其有止位台階（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（huáng）孔結（jié）構是大電流接線端子、接（jiē）插件產品中高穩（wěn）定，高可靠（kào）的（de）接觸元件，相比冠簧，其成本較高，一般隻用於少部分場合（hé），由數根金屬絲繞內套，彎曲後，由兩外（wài）套（tào），從（cóng）前後兩端壓入並緊（jǐn）固位一體。由於金屬絲與內套（tào）軸線斜交有一個角度，形成單頁雙曲麵結構，並形成一喉圓，其直徑小於（yú）兩端形成之孔徑。當（dāng）插針插入後，插針被各個（gè）金屬（shǔ）絲所包容（róng），由於各個金屬（shǔ）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（yǔ）冠簧的片式不同，線簧（huáng）采用的是單根絲的傳（chuán）導，而銅絲的數量排（pái）布越多，傳遞的性能越（yuè）好，成本和製程難度也越大，其和冠（guàn）簧在與內套接觸不穩（wěn）定（dìng）不同，其單根絲和PIN針之（zhī）間（jiān）的保持力是極具挑戰的；

  為什麽要了解這個方（fāng）程式（shì）呢？因為（wéi）如果（guǒ）你想設（shè）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，通過模型帶入數值，形成雙曲線結構，最終在3D上形成3D的（de）雙曲線設計，再用3D的鈑金（jīn）功能進行展（zhǎn）開，預留係數；在此不展開詳細推導，感興趣的朋友可以自行推導和設計（jì）。

當然，無論是矩形的片式端子還（hái）是圓形結構，端子的類型比（bǐ）較多，上麵簡單的說了幾種圓形的，除此之外，類似劈槽結構的端子應用也比較多，比如如下是住友早（zǎo）期的AC充電口的（de）端子，主要在（zài）容錯角度（dù）的保證（zhèng）、加工工藝改善保證加工精度、以及產（chǎn）品在UL2251的（de）10000次插拔後的穩定性 等方（fāng）麵做了改善和分析（xī）；

總結：結構類型是要基於你的設計要求來的，目前國內（nèi）各家也都陸（lù）續有自（zì）己的專利，也在（zài）逐步打破早些（xiē）年外資（zī）幾乎壟斷的局（jú）麵；但是還是需要從產（chǎn）品的穩定性上去（qù）提高；