電（diàn）動汽車（chē）高壓連（lián）接（jiē）器（qì）振動相（xiàng）關問題淺析

        前幾天（tiān）在新能源線（xiàn）束（shù）看大家對連接器的振動非常感興趣，想再寫點和振動（dòng）相關的內容，之前粗略寫過一篇和連接（jiē）器振動相關的文章，主要是（shì）簡單的說了一些和測試相關的內容，感興趣的（de）朋友也可以去看看新能（néng）源汽（qì）車高壓連接器的振動闡述，

其實在車輛振動下，連接器需要考量的因（yīn）素非常多，如下我簡單的列出了幾個，這個之前也列過；連接器雖然在整車的部（bù）件來看，算不了什（shí）麽大部件，也算不了什麽（me）核心部件，但是 一台（tái）車可能要（yào）400多個連接器（qì），有超過3000個的單獨終端，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（yóu）其在混動和純電車輛（liàng）下的高壓連（lián）接（jiē）器的可（kě）靠性就及其重要， 相比靜態而言，車（chē）輛是移動的，所以就要著重考察在車輛全（quán）壽命（mìng）及振動下的（de）接觸的可靠性等性能，基於此， 這篇文章我想主要（yào）寫寫（xiě）連接器在車輛振動下的幾個比較重要也是大家（jiā）（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（biàn）化以及微（wēi）動磨（mó）損的影響程度、連接器怎麽降低以及吸收來車輛的振動；

接觸區域ECR變化（huà）以及微動磨損的影響程度

高壓連接器的公（gōng）母兩端能夠實現導通，是（shì）通過（guò）公端子和母端子接觸，從端子的結構形狀來說，常見（jiàn）的要（yào）矩形和圓形的，因篇幅關係（xì），這個地方我們隻以（yǐ）圓形（xíng）結構為基礎來闡述，同時我（wǒ）們的分析是基（jī）於（yú）公母端連（lián）接有彈性件的；我把我之前為企業培訓（xùn）寫（xiě）的資料摘（zhāi）抄了一部分（fèn），我覺得還是有必要做（zuò）個簡單是梳理，雖然之前的文章多少也寫過；

端子的接觸簧（huáng）片

其性能直接影（yǐng）響了載流的傳導（dǎo）的可靠性，振動下我（wǒ）們（men）也是重點關注其接觸電阻及微動磨損的情況，端子（zǐ）簧片主要包含了（le）三個重要的功能，傳（chuán）輸電力或者信號、提（tí）供端子正向力來建立和維持可（kě）分離的（de）端子接觸麵、提供永久性端子接觸界麵的連接點。中間的彈（dàn）性接觸簧片的內阻決定了連接器的壽命(性能不失效的（de）情況下插撥次數) 和失效的發生，一般來（lái）說有幾（jǐ）個比較重要的設計（jì）指標需要在設（shè）計時需要考慮，材（cái）料、成型（xíng）結構（幾何形狀）、電鍍（dù）因素、插拔次數和圓周正向力等；

彈性接觸的（de）材料以銅或者銅合金居（jū）多，包括黃銅、磷銅、鈹銅、純（chún）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運（yùn）用到端子接觸件（jiàn）設計（jì）種。

成（chéng）型（xíng）結構一般包含劈槽式結構、冠簧結構、線簧結構、雙曲線籠簧（huáng）結構等，目前雙曲線籠簧結構其多次插拔後的穩定性比較高，通常在需要多次插拔的高（gāo）壓高流場景得到普遍應用，比如電動汽車（chē）充電口等，劈槽式結構因（yīn）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（duō）闡述，我（wǒ）們（men）可以簡單來比（bǐ）較一下冠簧、線簧、雙曲線籠簧 三者之間的優缺點（diǎn）；

冠簧是一種非常普（pǔ）遍的彈性接觸元件，我國（guó）在70年代初就已經在批量用於（yú）航天、工業自動控製、軌道（dào）交通等領域，按其形狀還可以（yǐ）分為內冠簧和（hé）外冠簧，其經過很多的發展，其成本較為便宜，簧片一般采（cǎi）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，中間腰的部分就是公端PIN針插入後接（jiē）觸的部分；

一（yī）般把冠簧裝進母（mǔ）針的（de）內（nèi）孔中需要采用專門的收口工具（目前都是自（zì）動化作業以保證精度）裝配後（hòu）彈性材料回彈與內套配合，電流從公端的PIN針流入簧片中（zhōng）間腰鼓的（de）接觸區域（A）在中間區域（yù）流入簧片和內套接觸區域（BC)實現傳（chuán）導（dǎo），根據以往的經驗來（lái）看，冠（guàn）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，車輛的不規則振動會造成簧片中間區域（yù）和PIN針接觸不良，會造（zào）成微小的飛弧現（xiàn）象，時間長（zhǎng）了會加速表麵鍍層磨損（sǔn），會造成氧化，接觸電（diàn）阻會變（biàn）大；另外在如圖BC的區域其其接觸力較弱，我們通過仿真（zhēn）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（liào）變化收口裝配至內槽中（zhōng）的，其（qí）有止位台階（如果BC處），相當於是一種懸臂梁結構，長時間在（zài）車輛的振動環境下工作，容易造成材料屈服效應，造成失效；

 線簧孔結構（gòu）是（shì）大電流接線端子、接插件產品中高穩定，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（rào）內套，彎曲後，由兩（liǎng）外套，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（yǒu）一個角度，形成單頁雙曲麵結構，並形成（chéng）一喉圓（yuán），其直徑小於兩端形成之孔徑。當插針插（chā）入後，插針被（bèi）各個金屬絲所包（bāo）容，由於各個金屬（shǔ）絲都與插針接（jiē）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（de）是單根（gēn）絲（sī）的傳導，而銅絲的數量排布越多（duō），傳遞的性能越好，成本和製程難度也越大（dà），其和冠簧（huáng）在與內套接觸不穩定不同，其單根絲（sī）和PIN針之間的保持力是極具挑戰的；

  為什麽要了解這個方程式（shì）呢？因為如果你想設（shè）計一個雙曲線的結構籠簧，你就需要通過（guò）此公式和（hé）你（nǐ）的設計參（cān）數進行建模，通過（guò）模（mó）型（xíng）帶入數值，形成雙曲（qǔ）線結構，最終在3D上形成3D的雙（shuāng）曲線設計，再用3D的鈑金功能進行展開（kāi），預留係數；在此不展開詳細推（tuī）導，感興趣的朋（péng）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（duān）子的類型比較多，上麵簡單的說了幾種圓（yuán）形的，除此之外，類似劈（pī）槽結構的端子應用也比（bǐ）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（gōng）工藝改善保證（zhèng）加（jiā）工（gōng）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：結構類型是要基於你的設計要求來的，目前（qián）國內各家（jiā）也都陸續有自己的專利，也在逐步打破早（zǎo）些年外資幾乎壟斷的局麵；但是還是需要從產品的（de）穩定性上去提高（gāo）；