電動汽車高壓連接器振動（dòng）相關問題淺析

        前幾（jǐ）天在新能源（yuán）線（xiàn）束看大家對連接器的振動非常（cháng）感興趣，想再寫點和振動相關的（de）內容，之前粗略寫過（guò）一篇和連接器振動相（xiàng）關的文章，主要是簡單的說了一（yī）些和測試相關的內容，感興趣的（de）朋友也可以去看看新能源汽車高壓連接（jiē）器的振動闡述，

其實在車（chē）輛振動下，連接（jiē）器（qì）需要考量的因素非常多，如下我簡單（dān）的列出了幾個，這個之前也列過；連接器雖（suī）然在（zài）整車的部件來看，算不了什麽大部件，也算不了什麽（me）核心（xīn）部（bù）件，但（dàn）是 一台車可能要400多個連接器，有超過3000個的單獨終端，而且根據過往經驗來看，因為連（lián）接（jiē）器退化及故障導（dǎo）致了30%~60%的電氣問題，因此召回（huí）的案例也比（bǐ）比皆是，所以對於連接器，尤（yóu）其在混（hún）動和純電車輛下的高壓（yā）連接器的可靠性就及其重要（yào）， 相比靜態而言，車（chē）輛（liàng）是移動（dòng）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， 這篇文章（zhāng）我（wǒ）想主（zhǔ）要寫寫連接器在車輛振動下的幾個比（bǐ）較重要也是大家（jiā）（無論是生產廠（chǎng）家還是使用廠家（jiā））應該重點關（guān）注的，高壓互鎖瞬斷的問題、接觸區域ECR變（biàn）化以及微動磨損的影響程度、連接器怎麽降低以及吸收來車輛（liàng）的振動；

接觸區域ECR變化（huà）以及微動磨損的影響（xiǎng）程度

高壓連接器的（de）公母兩（liǎng）端能夠實現導通，是通（tōng）過公端子和母端子接（jiē）觸，從端子的結構形狀來說，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（gòu）為基礎來闡述，同時我們的分析是基於公母端連接有彈（dàn）性件的；我把我之前為企業培訓寫的資料摘抄了一部分，我（wǒ）覺得還是有必要做個簡單（dān）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（zhèn）動下（xià）我們也是重點關注其接觸電阻及微動磨損的情況，端子簧片主要包含了三個重要的功（gōng）能，傳輸電力或者信號、提供端子正向力來建立和維（wéi）持可分離的端子接觸麵、提供永久性端子（zǐ）接觸（chù）界麵的連接點。中間的彈性接觸簧片（piàn）的內阻決定了連接器的（de）壽命（mìng）(性能不失效的情況下插撥次數) 和失效的發生，一（yī）般來說有幾個比較重要（yào）的設計指標（biāo）需要在設計時需要考慮（lǜ），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（yǐ）銅或（huò）者銅合金居多，包（bāo）括黃銅、磷（lín）銅、鈹銅、純銅、其它合金等，鈹青銅因為其良好的導電率和屈服（fú）性能被廣泛的運用（yòng）到端子（zǐ）接觸件（jiàn）設計種（zhǒng）。

成型結構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比（bǐ）較高，通（tōng）常在（zài）需要多次插拔的高壓高（gāo）流場（chǎng）景得到普遍應用，比如電動汽車充電口等，劈槽式結構因為其無法在（zài）插拔多次後保證良好的接觸電（diàn）阻，我們（men）不做過多闡述，我們可以簡單來比較一下（xià）冠簧、線簧、雙曲線籠簧 三者之間的優缺（quē）點；

冠簧是一（yī）種非常普遍的彈性接觸元件，我國在70年代（dài）初就已經在（zài）批量用於航天、工業自動控製、軌道（dào）交通等領域，按其形狀還可以分為內冠簧和外（wài）冠簧，其經過很多（duō）的發（fā）展，其成本較為便宜，簧片一般采用銅（tóng）材（cái）帶料衝製而成，其結（jié）構（gòu）形狀有點像腰鼓，兩頭大（dà）中間小，中間腰的部分就是公（gōng）端PIN針插入後接觸的（de）部（bù）分；

一般把（bǎ）冠簧裝進母針的內孔中需要采用專門的收口工具（目前都是自（zì）動（dòng）化（huà）作（zuò）業以保證精（jīng）度）裝配後彈性材料回彈與內套配（pèi）合，電流從公（gōng）端（duān）的PIN針流入簧片中（zhōng）間腰鼓的接觸區域（A）在中間區域流入簧片和內套（tào）接觸區域（yù）（BC)實現傳（chuán）導，根據以往的經驗來看，冠簧這種（zhǒng）腰鼓式結構其穩定性不是很高，尤其是在（zài）車輛中，在傳遞高壓高流（liú）又要兼具（jù）插拔時，車輛的（de）不規（guī）則振動會造成簧片中間區域和PIN針接觸不良，會造（zào）成微小的（de）飛弧現象，時間長了會加速表麵鍍層磨（mó）損（sǔn），會造成氧（yǎng）化，接觸電（diàn）阻會變大；另外在（zài）如圖BC的區域其（qí）其接（jiē）觸力較弱，我們通過仿真軟件分析發現電（diàn）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（liàng）的振動環境下工作，容（róng）易造成材料屈服效應（yīng），造成（chéng）失效；

 線簧孔結構是（shì）大電流接線端（duān）子、接插件產品中高穩定，高可靠的接觸元件（jiàn），相比冠（guàn）簧，其成本較高，一般隻用於少部分場（chǎng）合，由數（shù）根金屬絲（sī）繞內套，彎曲後（hòu），由兩外套，從前（qián）後（hòu）兩端壓入（rù）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（shuāng）曲麵結構，並形成一喉圓，其直徑（jìng）小於（yú）兩端形成之孔徑。當插針插入後，插針被各個金屬絲所包容，由於各（gè）個金屬絲都與插針接觸，並受到拉力（lì），所以電連接（jiē）接觸可靠，受力（lì）均勻 ；與冠簧的片式不同（tóng），線簧采用的是單根絲的傳導，而（ér）銅絲的數量排布越多，傳遞的性能越好，成本和製程難度也（yě）越大，其和（hé）冠簧在與內套接觸不穩定不同，其單根絲和PIN針之間的保持力是極（jí）具挑戰的；

  為什麽要了解這個方程式呢？因為如果你想設計一個雙曲線（xiàn）的（de）結構籠（lóng）簧，你就需要通過此（cǐ）公式和你的設計參數進行建模，通（tōng）過模型帶（dài）入數值（zhí），形成（chéng）雙（shuāng）曲線結構，最終在3D上形成3D的雙曲（qǔ）線設計，再用3D的鈑金功能進行（háng）展（zhǎn）開，預留係數（shù）；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，端子的類型比（bǐ）較多，上（shàng）麵簡單的說了幾種圓（yuán）形（xíng）的，除（chú）此之外，類似劈槽結構的端子應（yīng）用（yòng）也比較多，比如如下是住友早期的AC充（chōng）電口的端子（zǐ），主要在容錯角度的保證、加（jiā）工工藝（yì）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（zuò）了改善和分析；

總結：結構類（lèi）型（xíng）是要基於（yú）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（dǎ）破早些年外（wài）資幾（jǐ）乎壟斷的局麵；但是（shì）還是需要從產品的穩定（dìng）性上去提高；