電動汽車高（gāo）壓連接器振動相關問題淺析

        前幾天（tiān）在新能源線束（shù）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（xiě）過一篇和連接器振動相關（guān）的文章，主要是簡單的說了一些和測試相關（guān）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，

其實在車輛振動下，連接（jiē）器需要（yào）考量的（de）因素非常多，如（rú）下我簡單的（de）列出了幾個，這個之前也列過（guò）；連接器雖然在整車的部件來看，算（suàn）不了什麽大部件，也算不了什麽核心部件，但是 一台車可能要400多個連接器，有超過3000個的單獨終端，而且根據過往經（jīng）驗來看，因為連接器退化及故障導致了30%~60%的電氣問題（tí），因此召回的（de）案例也比比皆是，所以對於連接器，尤其在混動和純電車（chē）輛下（xià）的高壓連接器的可靠（kào）性就及其重要， 相比靜態而言，車輛是移動的，所以就要著重考察在車輛全壽命（mìng）及振動（dòng）下的接觸的可（kě）靠性等性能，基於此（cǐ）， 這篇文（wén）章我想主要寫寫連接器在（zài）車輛振動下的幾個比較（jiào）重要也是大家（無（wú）論是生產（chǎn）廠家（jiā）還是使用廠（chǎng）家（jiā））應該（gāi）重點關注的，高壓互鎖瞬斷的問題、接觸（chù）區域ECR變化以及微動（dòng）磨損的影響（xiǎng）程度、連（lián）接器怎麽降低以及吸收來車輛的振動；

接觸區域（yù）ECR變化以及微（wēi）動（dòng）磨損的影響程度

高壓連接（jiē）器（qì）的公母兩端能夠實（shí）現導通（tōng），是通過公端（duān）子和母端子接觸，從端子（zǐ）的結（jié）構形（xíng）狀來說，常見的（de）要（yào）矩形和圓形的，因（yīn）篇幅關係，這（zhè）個地方我們隻以圓形結構（gòu）為（wéi）基礎來（lái）闡（chǎn）述，同時我們的分析是基於公母端連接有彈性件的；我（wǒ）把我之前為企業培訓寫的資料摘抄了（le）一部分，我覺得還（hái）是有必要做個（gè）簡單是（shì）梳理（lǐ），雖（suī）然之前的文章多少也寫過；

端子（zǐ）的接觸簧片

其性能直接影響（xiǎng）了（le）載流的（de）傳導的可靠性，振動下我們也是重（chóng）點關注其接觸電阻及微動磨損的情況，端子簧（huáng）片主要包含了三個重要的功能，傳輸電力或者信號、提供端子正向力來建（jiàn）立和維持可分離的端子接觸麵、提（tí）供（gòng）永久性端子接觸界麵（miàn）的連接點。中間的彈（dàn）性接觸（chù）簧片的內阻決定了連接（jiē）器的壽命(性能不失效的（de）情況下插撥次數) 和失效的（de）發生，一般來說有幾個比較重要的設（shè）計指標需要（yào）在設計時需要考慮，材（cái）料、成型結構（幾何形狀）、電鍍因素、插拔（bá）次（cì）數和圓周正向力等；

彈（dàn）性接觸（chù）的材料以銅或者（zhě）銅合金居多，包括黃銅、磷銅、鈹銅、純銅、其（qí）它合金等，鈹青銅因為其良好的導電率和屈服性能（néng）被廣泛（fàn）的運用到端子接觸件設計種。

成型結構一般包含劈槽（cáo）式結構、冠（guàn）簧結構、線簧結構、雙曲線籠簧結構等，目前雙曲（qǔ）線籠（lóng）簧結（jié）構（gòu）其多次（cì）插拔後的穩定性比較（jiào）高，通常在需要多次插拔的（de）高壓高流場景得到普遍應用，比如電動汽車（chē）充（chōng）電口等，劈槽式（shì）結構因為其無法在插拔多次後保證良好的接觸電阻，我們不做過多闡述，我們可（kě）以簡單來比較一下冠簧、線簧、雙曲線籠（lóng）簧 三者之間的優缺（quē）點；

冠簧是一種（zhǒng）非常普遍的（de）彈性接觸元（yuán）件，我國在70年代初就已經在批量用於航天、工業自動控製、軌道（dào）交通等（děng）領域，按其形狀還可以分為內冠簧和外冠簧，其經過很多的發展，其成（chéng）本較為便宜（yí），簧片一（yī）般采用銅材（cái）帶料衝製而（ér）成，其結構（gòu）形狀有點像腰鼓，兩頭大中間（jiān）小（xiǎo），中間腰的部分就是（shì）公端PIN針插入後接觸的部分；

一般把冠簧裝進（jìn）母針的內孔中需要采用專門的收（shōu）口工具（目前都是自動化作業以（yǐ）保證精度）裝配後彈性（xìng）材料回彈（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觸區域（A）在（zài）中間區域流（liú）入簧片和（hé）內套接（jiē）觸（chù）區域（BC)實現（xiàn）傳導，根據以（yǐ）往的（de）經（jīng）驗來看，冠簧這種（zhǒng）腰鼓式結構其穩定性（xìng）不（bú）是很高，尤其是在車輛中，在傳遞（dì）高（gāo）壓高流又要兼具插拔時，車輛的（de）不規（guī）則振動會造成簧片中間區域（yù）和PIN針接觸不良（liáng），會造成微小的飛弧現象，時間長了會加速表（biǎo）麵鍍層磨損，會造成氧（yǎng）化，接觸電阻（zǔ）會（huì）變大；另外在如圖BC的區域其其接觸力（lì）較弱（ruò），我們通過仿真軟件分析發現電流流經此處時溫升較高，冠簧是通過一種彈性材料變化收口裝配至內槽中的，其有（yǒu）止位台階（如果BC處），相當於（yú）是一種懸臂（bì）梁結構，長時（shí）間在車輛的振動環境下工作，容（róng）易（yì）造成材料屈服效應，造（zào）成失效；

 線簧孔結構是大電流接線端子、接插件產品中高（gāo）穩定，高可（kě）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，從前後兩端壓入並緊（jǐn）固位一體。由於金（jīn）屬絲與內套軸（zhóu）線斜交（jiāo）有一個（gè）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（chā）針插入後，插針被（bèi）各個金（jīn）屬絲所包容，由於各個金屬絲都與（yǔ）插針接觸（chù），並受到拉力，所以電連接接觸可靠，受力均勻 ；與（yǔ）冠簧的片式（shì）不同，線簧采用的是單根絲的傳導，而（ér）銅絲的數（shù）量排布越多，傳遞的性能越好，成（chéng）本和製程難（nán）度也越大，其和冠簧在（zài）與內套接觸不穩定不同，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？因為如果你想設計（jì）一個雙曲線的結構籠簧，你就需要通過此公（gōng）式和你（nǐ）的設計參數進行建模，通過模型帶入數值，形成（chéng）雙曲線結構（gòu），最（zuì）終在3D上形成3D的雙曲（qǔ）線設計，再用3D的鈑金功能進行展開，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，無論是矩形的片式端子還是圓形結構，端子的類型比較多，上麵簡單的說了幾（jǐ）種圓形的，除此之外，類似劈槽結構的端子（zǐ）應用也比較多（duō），比如如下是住友早期的AC充電口的（de）端子，主要在容錯角度的保（bǎo）證、加工工藝改善保（bǎo）證加工精度（dù）、以及產品在UL2251的10000次插拔後的穩定性 等方麵做了改善和（hé）分析；

總結：結構類型是要基（jī）於你的設計要求來的，目前國內各家也都陸續有（yǒu）自（zì）己的專利，也在逐步打破早些年外資幾乎壟（lǒng）斷的局麵（miàn）；但是還是需要（yào）從產品的（de）穩定性上去提高；