電動汽車高壓連接器（qì）振動相（xiàng）關問題淺析

        前幾天在新（xīn）能源線束看大家（jiā）對連接器的振動非常感興趣，想再寫點和振動相關的內容，之前粗略寫過一篇和連接器振動相關的文章，主要是簡單的說了一（yī）些和測試相關的內容（róng），感興趣的朋友也可以去看看新能源汽車高壓（yā）連接器的振動闡述，

其實在車輛振動下（xià），連接器需（xū）要考量的因素非常多，如下我簡單的列出了幾個，這個之前也（yě）列過；連接器雖然在整車的部件來看，算不了什麽大部件，也算不（bú）了什麽核心（xīn）部件，但是 一台車可能要400多個連接器，有超過3000個的單（dān）獨終端，而且根據過往經驗來看，因（yīn）為連接器退化及故障（zhàng）導致了30%~60%的電氣問題，因此召回的案例也比比（bǐ）皆是，所以對（duì）於連接器，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（xiàng）比靜態而言，車輛是移動的，所以就要著重考察在車輛全壽命及振動下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（jiē）器在車輛振動下的幾個比較重要也是大家（無論是生（shēng）產廠家還是（shì）使用廠（chǎng）家）應該重點關注的（de），高壓互鎖瞬斷的問題、接觸區域ECR變化以及（jí）微動磨損的影（yǐng）響（xiǎng）程度、連接器（qì）怎麽（me）降（jiàng）低（dī）以及吸收來車輛的振（zhèn）動；

接觸區（qū）域ECR變化（huà）以及微動磨損（sǔn）的影響程度

高（gāo）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（jiē）觸，從端子的結構形狀來說，常見的要（yào）矩形（xíng）和（hé）圓（yuán）形的（de），因篇幅關（guān）係，這個地方我們隻（zhī）以（yǐ）圓形結構為基礎來闡述（shù），同時我們的分析是基於公（gōng）母端（duān）連接有彈（dàn）性件的；我把我之前（qián）為企業培訓寫的資料（liào）摘（zhāi）抄了一部分，我覺得還是有必要做個簡單是梳（shū）理，雖（suī）然之前的文（wén）章（zhāng）多少也寫過；

端子的接觸簧（huáng）片

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

彈性接觸的材料以銅或者（zhě）銅合金（jīn）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（liáng）好的導電率（lǜ）和屈服性能被廣泛的運用到端子接觸件設計種。

成型結構一般包含劈槽式結構、冠（guàn）簧結構、線簧結構、雙曲線籠簧結構等，目前雙曲線（xiàn）籠簧結（jié）構其多次插拔後的穩（wěn）定性比較高（gāo），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（pī）槽式結構因為其無法（fǎ）在插拔多次後（hòu）保證良好的接觸電阻，我們不（bú）做過多闡（chǎn）述，我們（men）可以簡單來比較一下冠簧、線簧、雙曲線籠簧 三（sān）者之間的優缺點（diǎn）；

冠簧是一種非常普遍的彈性接觸（chù）元件，我國在（zài）70年代初就已經在（zài）批量用於航天、工業自動控製、軌道交（jiāo）通等領域，按其形狀還可（kě）以分為內冠簧和外冠簧，其經（jīng）過很多的發展（zhǎn），其（qí）成本較為便宜，簧片一（yī）般采用銅材帶料衝製而（ér）成，其結（jié）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針插入後（hòu）接觸的部分；

一般把冠簧裝進母針的內孔中需要（yào）采用專門的（de）收口工具（目前都是自動化作業以保證（zhèng）精度）裝配（pèi）後彈性材料（liào）回彈與內套配合，電流從（cóng）公端的PIN針（zhēn）流入簧（huáng）片（piàn）中間腰鼓的接觸（chù）區域（A）在中間區域流入簧片和內套接觸區（qū）域（BC)實現傳導，根據（jù）以（yǐ）往的（de）經驗來看，冠簧這種腰鼓式結構其穩定性不是很高，尤（yóu）其是（shì）在車輛中，在傳遞高壓高流又要（yào）兼具插拔時，車輛的不規則振動會造成簧片中間區域（yù）和（hé）PIN針接觸不良，會造成微小的飛弧現象，時間長了會加（jiā）速表麵鍍層（céng）磨損，會造（zào）成氧化，接觸電阻會變大；另外在如圖（tú）BC的（de）區域其其接觸力較弱，我們通過仿真軟件分析發（fā）現電流流經此處時溫升較高，冠簧是通過一種彈性材料（liào）變化收口（kǒu）裝（zhuāng）配至內槽中的，其有止位台階（如（rú）果BC處），相當於是一種懸臂梁結構，長時間在車輛的振動環境下工作，容（róng）易造成材料屈服效應，造成失效；

 線簧孔結構是大電流（liú）接線端子（zǐ）、接插件產品中高穩定（dìng），高（gāo）可靠的接觸元件，相比冠（guàn）簧，其成本較高，一般（bān）隻用於少部分場合，由數根金屬絲繞內套，彎曲後，由兩外套（tào），從前後兩端壓入並緊固位一體。由於金屬絲與內套軸線斜交有一個角度，形成單頁雙曲麵結構，並形成一喉圓，其直徑小於兩端形成之孔徑。當插針插入後，插針被各個金屬絲（sī）所包容，由於各個金屬（shǔ）絲都（dōu）與插（chā）針接觸，並受到拉力，所以電連接接觸（chù）可（kě）靠，受力均勻 ；與（yǔ）冠（guàn）簧的片式不同（tóng），線簧采用的是單根（gēn）絲的傳導，而銅絲的（de）數量排布（bù）越多，傳遞的性能越好，成本和製（zhì）程難度也越大，其和（hé）冠簧在與內套接觸不穩定不同，其單根絲和（hé）PIN針之間的（de）保持力是極具挑戰的；

  為什麽要了（le）解這（zhè）個方程式呢？因為如果你想設計一個雙曲線的（de）結構籠簧（huáng），你就需要通過此公式和你的設計參（cān）數進行建模，通過模型帶入數值，形（xíng）成雙曲（qǔ）線結構，最終在3D上形成3D的（de）雙曲線設計，再（zài）用3D的鈑金功能（néng）進行展開，預留係（xì）數（shù）；在此不展（zhǎn）開詳細（xì）推導，感興趣的朋友可以自行推導和設計。

當然，無論是矩形的片式端（duān）子（zǐ）還是圓形結構，端子的類型比較多，上麵簡單的說了幾種圓形的，除此之外，類似劈槽結構的端子應用也比較多，比如如下是（shì）住友早期的AC充電口的端（duān）子，主要在容錯角度的（de）保證、加工工（gōng）藝改善保證加工精度、以及產品在UL2251的10000次插拔後的穩（wěn）定性（xìng） 等方麵做了改善和分析；

總結：結構類型是（shì）要基於你（nǐ）的設計要求來的，目前國內各家也都陸續（xù）有自己的專利，也在逐步打破早些年外（wài）資幾乎壟斷的（de）局麵；但是還是需要從產品的穩定性上去提高；