電動（dòng）汽車高壓連接器振動相關問題淺析

        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（xiàng）關的內（nèi）容，之前粗略寫過一篇和連接器（qì）振動相關的文章（zhāng），主要是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源汽車高壓連接器的振動闡述，

其（qí）實在車（chē）輛振（zhèn）動下（xià），連接器需（xū）要考量的因素非常多，如下我簡單的（de）列（liè）出了幾個，這個之前（qián）也列（liè）過；連接器雖然在整車的部（bù）件來看，算不了什麽大部件，也算不（bú）了什（shí）麽核心部件，但是 一（yī）台車可能要400多個連接器，有超過3000個的（de）單獨終端，而且根據過往經驗（yàn）來看，因為連接器退化及故（gù）障導致（zhì）了30%~60%的電氣問題（tí），因此召回（huí）的案例也比比皆是，所以對於連接（jiē）器，尤其在混（hún）動和純電車輛下的高壓連接器（qì）的可靠性就及其重要， 相比靜態而言，車輛是移動的，所以就要著（zhe）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（zhè）篇文章我想主要寫寫連接器在車輛振動下的幾個比較重要也（yě）是大家（無論是（shì）生產廠家（jiā）還是使用廠家）應該重點關注的，高壓互鎖瞬斷的問題、接觸區域ECR變化以及微動（dòng）磨損的影響程度、連（lián）接器怎麽降低（dī）以及（jí）吸（xī）收來車輛的振動；

接觸區域ECR變化以及微動（dòng）磨損的影響程度

高壓連接（jiē）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（cóng）端子（zǐ）的結構形狀來說，常（cháng）見的要矩形和圓形的，因篇幅關係，這個地方我們隻以圓形結構為基礎來闡述，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（yè）培訓寫的資料摘抄了一部分（fèn），我覺得（dé）還是有必要做個簡（jiǎn）單是梳理，雖然之前的文章多少也寫過；

端子的接觸簧片

其性能直接影響了載流的傳導的可靠性，振動下我們也是重點關（guān）注其接觸電阻及微動磨（mó）損的情況，端子簧（huáng）片主（zhǔ）要包含了三（sān）個重要的功（gōng）能，傳輸電力或者信號、提供端子正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（jiē）觸界麵的（de）連接點。中間的彈性接觸簧片的內阻（zǔ）決定（dìng）了連接器的壽命(性能不失效的情況下插撥次數) 和（hé）失效的發生，一般來說有幾個比較重要的設計指標需要在設計時需要考慮，材料、成型結構（幾何形（xíng）狀）、電鍍（dù）因素、插拔次數和圓周（zhōu）正向力等；

彈性接觸的材料以銅或者銅（tóng）合金居多，包括黃（huáng）銅、磷銅（tóng）、鈹銅、純銅、其它（tā）合金等，鈹青銅因為其良好的導電率和屈服性能（néng）被廣泛的運用到端子接觸件設計（jì）種。

成型結構（gòu）一般包含劈槽式結構、冠簧結構、線簧結構、雙曲線籠簧結構等，目前雙曲線籠簧結構其多次插拔後的穩定性（xìng）比較高，通常在需要多次插拔的高壓高（gāo）流場景得到普遍應用，比如電動汽車充（chōng）電口等，劈槽式結構因為其無法在插拔多次後保證良（liáng）好的接觸電阻，我們不做過多（duō）闡述，我們可以簡單來（lái）比較一（yī）下冠簧、線簧、雙曲線籠簧 三者之間的（de）優缺點；

冠簧（huáng）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、工業（yè）自（zì）動控（kòng）製、軌道交通等領域，按其形狀還可以分為內（nèi）冠簧和外冠簧（huáng），其經（jīng）過很多的發（fā）展，其（qí）成（chéng）本較為便宜，簧片一般（bān）采用銅材帶料衝製而成，其結構形狀有點像（xiàng）腰鼓，兩頭大中間小，中間（jiān）腰的部（bù）分就是公端PIN針插入後接觸的部分；

一般把冠簧（huáng）裝進母（mǔ）針的內孔（kǒng）中需要采用專（zhuān）門的收口工具（目（mù）前都是自動（dòng）化作（zuò）業以保（bǎo）證精度）裝配（pèi）後彈性材料回彈與內套配合（hé），電流從公端的PIN針流入簧片中間腰鼓的接觸區域（A）在中間區域流入簧片和內套接觸區域（BC)實現（xiàn）傳導，根據以往的經驗來看，冠（guàn）簧這種腰鼓式結（jié）構其穩（wěn）定性不是很高，尤其是在車輛中，在傳遞高壓高流又要兼（jiān）具插拔時，車輛的（de）不規則（zé）振動會造成簧片中間區域和PIN針接觸不良，會造成微小的飛弧現象，時間長了會加速表麵鍍層磨損，會（huì）造成氧化，接觸電阻會變大；另外在（zài）如圖BC的區（qū）域其其接觸力較弱，我們通過仿真（zhēn）軟（ruǎn）件（jiàn）分析發現電流流經此處時溫升較高，冠（guàn）簧是通過一種彈性（xìng）材（cái）料變化收口（kǒu）裝配（pèi）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，長時間在車輛的振動環境下工作，容易造成材料屈服效應，造（zào）成失效；

 線簧孔（kǒng）結構是大電流接線端（duān）子、接插件產品中高穩定，高可靠（kào）的接觸元件，相比冠簧，其成（chéng）本較高，一般隻用於少部（bù）分場合，由數根金屬絲繞內套，彎曲後，由兩外套，從前後兩端壓入並緊固位一體。由於金屬絲（sī）與內套軸線斜交有一個角度，形成單頁雙曲麵結構，並形成（chéng）一喉圓，其直徑小於兩端形（xíng）成之孔徑。當插針插入後，插針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（lián）接接觸可靠，受力均勻 ；與冠簧的片式不（bú）同，線簧采用的（de）是單根絲的傳導，而銅絲的數（shù）量排（pái）布越多，傳（chuán）遞的性能越好，成本和製程難度也越大，其和（hé）冠簧在與內套接觸不（bú）穩定不（bú）同，其單根絲和PIN針之間（jiān）的保持力是極具挑戰的；

  為什麽要了解這個方程式呢（ne）？因（yīn）為如果你想設（shè）計一（yī）個雙曲線的結（jié）構籠簧，你就需要通過此公式（shì）和你的設計參（cān）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（gōng）能進行展開，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。

當然（rán），無論是矩形的片式端（duān）子還是圓形結構，端子的（de）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次插拔後的穩定性 等方麵做了改（gǎi）善和分析；

總結：結構（gòu）類型是要基於你的設計要求來的，目前國內各（gè）家也都陸續有自己的專利，也在逐步打破早些年外（wài）資幾（jǐ）乎壟斷（duàn）的局麵；但是還是需要從產品的穩定性（xìng）上去提高；