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（xiàn）束看大家對連接器（qì）的振動非常感興趣，想再寫點（diǎn）和（hé）振動（dòng）相關（guān）的內容，之前粗略寫過（guò）一篇和連接（jiē）器振動相關的文章，主要是簡單的說了一些和測試相關的內容，感興（xìng）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（shí）在車輛振動下，連（lián）接器需要（yào）考量的因素非常多，如下我簡單的列出了幾個，這個之前也列過；連接器（qì）雖然（rán）在整車（chē）的部件來看，算不了什麽大（dà）部件，也算不（bú）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（gè）的單獨（dú）終端，而且根據過（guò）往經驗來看，因（yīn）為連接器退化及（jí）故障導致了30%~60%的電氣問題（tí），因（yīn）此召回的案例也比比皆是，所以對於連（lián）接器，尤其在混動和（hé）純電車輛下的高（gāo）壓連接器的可靠性就及其重（chóng）要， 相比靜態而（ér）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（xìng）能，基於此， 這篇文章我想（xiǎng）主要寫寫連（lián）接器在車（chē）輛振動下的（de）幾個比較重要（yào）也是大家（無論是生產廠（chǎng）家（jiā）還是使用廠家）應該重點關注的，高壓互鎖瞬斷的（de）問題、接觸區域ECR變化（huà）以及微動磨損的影響（xiǎng）程度、連（lián）接器怎麽降低以及吸收來車輛的振（zhèn）動；

接觸區域ECR變化以及微動磨損（sǔn）的影響程度

高壓連接器（qì）的公母兩端（duān）能夠實現導（dǎo）通，是（shì）通過公端子和母端（duān）子接觸，從端子的結構形狀來說，常見的要矩形和圓形的，因篇幅關係，這個地方我（wǒ）們隻（zhī）以圓形結構為基礎來（lái）闡述，同時我們（men）的分析（xī）是基於公母（mǔ）端連（lián）接有彈性件的；我把我之前為企業培訓寫的資料摘抄了一部分，我覺得還（hái）是有必要做個簡單是梳理，雖然之前的（de）文章多少也寫過；

端子的接觸簧片

其（qí）性能直（zhí）接影響了載流的傳（chuán）導的可靠性，振動下我們也（yě）是重點關注（zhù）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能，傳輸電力或者（zhě）信號、提（tí）供端子正向力來建立和維持可分離的端子（zǐ）接觸麵、提（tí）供永久（jiǔ）性端子接觸界（jiè）麵的連接點。中間的（de）彈性接觸簧片的內阻決定了連接器的壽命（mìng）(性能不失效的情況（kuàng）下插撥次數) 和失效的發生，一般來說有幾個比較重要的（de）設計指標需要在設計時需要考慮，材料（liào）、成型結（jié）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銅合金居多，包括黃銅、磷銅、鈹銅、純銅、其（qí）它合金等（děng），鈹青銅因為（wéi）其良好的導（dǎo）電率和屈服性能被廣泛的運用到端子接觸件設計種（zhǒng）。

成型結構一般包（bāo）含劈槽式結構、冠簧結構、線簧結構、雙（shuāng）曲線籠簧結構等，目（mù）前（qián）雙曲線籠簧結構其多（duō）次插拔後的穩定（dìng）性比較高，通常在需要多次插拔的高壓高流場景得到普遍應用（yòng），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阻，我們（men）不（bú）做過多闡述（shù），我（wǒ）們（men）可以簡單來比較一下冠簧、線簧、雙曲線籠簧 三者之間的優（yōu）缺（quē）點；

冠簧（huáng）是一種（zhǒng）非常普遍的（de）彈性接觸元件，我國在（zài）70年代初就已（yǐ）經在批（pī）量用於航天（tiān）、工業自動控製（zhì）、軌（guǐ）道交通等領域，按其形狀還可以分為內冠簧和（hé）外冠簧，其經過很多的發展，其成本較為便宜，簧片一般采用（yòng）銅材帶（dài）料衝製而（ér）成，其（qí）結構形狀有點像腰鼓，兩頭大中間小，中間腰的部分就（jiù）是公端PIN針插入後接觸的部分；

一般把冠簧（huáng）裝進母針的內孔中（zhōng）需要采用專門的收口工具（目前都是自動化作業以保證精度）裝配後彈（dàn）性材料回彈與內套配合，電流從公端的PIN針流入簧片中間（jiān）腰鼓的接觸區域（A）在中間區域流（liú）入簧片和內套接（jiē）觸區域（BC)實（shí）現傳導（dǎo），根據以往的經（jīng）驗來（lái）看，冠簧這種腰鼓（gǔ）式結構其穩定性不是很高（gāo），尤其是在車輛（liàng）中，在傳遞高壓高流又要兼（jiān）具插拔時，車輛的不規則振動會（huì）造成簧片中間區（qū）域和（hé）PIN針接觸不良，會（huì）造成（chéng）微小的飛弧現（xiàn）象，時（shí）間長了會加速表麵鍍層（céng）磨損（sǔn），會造成氧化，接觸電阻會變大（dà）；另外在如圖BC的（de）區（qū）域其其接觸力較弱，我們通過仿真軟件分析發現電流流經此處時溫升較高，冠（guàn）簧是通過（guò）一種彈（dàn）性材料變化收（shōu）口裝配至（zhì）內槽中的，其有（yǒu）止位台（tái）階（如果BC處），相當於是一種懸臂梁結構（gòu），長時間在車輛的振動環境下（xià）工作，容易造成材料屈服效應（yīng），造（zào）成（chéng）失效；

 線簧孔結構是大電流接線端子、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，由數根金屬絲繞內套，彎曲後，由兩外套，從（cóng）前後兩端壓入並緊固位一體。由於（yú）金屬絲與內套軸線斜交有一個角度，形成單（dān）頁（yè）雙（shuāng）曲麵結構，並（bìng）形成一喉圓，其直徑小於兩端形（xíng）成之孔徑。當插針插入後（hòu），插針（zhēn）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（diàn）連接接觸可靠，受力均勻 ；與冠簧的片式不同，線簧采用的是單根絲的傳導，而銅絲的數量排布越多，傳遞的性能越好，成本和製程難度也越大，其和冠簧在（zài）與內（nèi）套接觸不穩定（dìng）不同，其單根絲和PIN針之間的保持力（lì）是極具挑戰的；

  為什麽要了解這（zhè）個方（fāng）程式呢？因為如果你（nǐ）想設計一個（gè）雙曲線的（de）結構籠（lóng）簧，你就需（xū）要通過此公式和你的（de）設計參數（shù）進行建模，通過模（mó）型帶入數（shù）值，形成雙曲（qǔ）線結構（gòu），最終在3D上形成3D的雙曲（qǔ）線設計，再用3D的鈑金功能進行展開，預留係數；在此不展開（kāi）詳細（xì）推（tuī）導，感興趣的朋友可以（yǐ）自行推導和設計。

當然，無論是矩形的片式端子還是圓形（xíng）結構，端（duān）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（zǐ）應用（yòng）也比較多，比（bǐ）如如（rú）下是（shì）住友早期的AC充電口的端子，主（zhǔ）要在容（róng）錯角度的保證、加工（gōng）工藝改善保（bǎo）證加工精度、以及產（chǎn）品在UL2251的10000次插拔後的穩定性 等方麵做了改善和分析；

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