電動汽車高壓連（lián）接（jiē）器振動相（xiàng）關問題淺（qiǎn）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（xiě）點和振（zhèn）動相關的內容，之前粗略寫過一篇和連接器振動相關的文章，主要是簡單（dān）的說（shuō）了一（yī）些和測試相關的內容，感興趣的朋友（yǒu）也可以（yǐ）去看看新能（néng）源汽車高壓連接器的振動闡述，

其實在（zài）車輛振動下，連接器需要考量的因素非常多，如下我簡單的列出了（le）幾個，這個之前也列過；連接器雖然在整車的部件來看，算不了什麽大（dà）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（zhōng）端，而且根據過（guò）往經驗來看，因為連（lián）接（jiē）器（qì）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（duì）於連接器，尤其在混動和純電車輛下的高壓連接器的可靠性就及其重要（yào）， 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壽命及振動（dòng）下的接觸的可靠性等性能，基於此， 這篇文章我想主要寫寫連接器在車輛振（zhèn）動下的幾個（gè）比（bǐ）較重（chóng）要也是大家（無論是生產廠家還是使用廠家）應該重點關注的，高壓互鎖（suǒ）瞬斷的問題、接觸區域ECR變化以及微（wēi）動磨損（sǔn）的影響程度、連接器（qì）怎麽降（jiàng）低以（yǐ）及吸收來車（chē）輛的振動；

接（jiē）觸區域（yù）ECR變化以及微動磨損的（de）影響程度

高壓連接器（qì）的公母兩端能夠實現導通，是通過公端子和母（mǔ）端子接觸，從端子的結構形狀來說，常見的要矩形（xíng）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（tóng）時我們的分析是基於（yú）公母端連接有彈性件的；我把我之前為企業培訓（xùn）寫的資料摘抄了一部分，我（wǒ）覺得還是有必要做（zuò）個簡單是（shì）梳理，雖然之前的文章多少也寫過；

端子的接觸（chù）簧片

其性能直接影（yǐng）響了載流的傳導的可靠性，振動下我們也（yě）是重點關注（zhù）其接觸電阻（zǔ）及微動磨（mó）損的情況，端子（zǐ）簧片主要包（bāo）含了三個重要的功能，傳輸（shū）電力或者信號、提供端子正向力來建立和維持可分離的端（duān）子接觸麵（miàn）、提供永（yǒng）久性（xìng）端子接觸界麵的連接點（diǎn）。中間的彈性接觸簧片的內阻決定了連接器的（de）壽命(性能不失效的情況下插撥次（cì）數) 和失效的發生，一般來說（shuō）有幾個（gè）比較重要的設計指標需要在設計時需要考慮，材（cái）料、成型結構（幾何形狀）、電（diàn）鍍因素（sù）、插拔次（cì）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（bāo）括（kuò）黃銅、磷銅、鈹（pí）銅、純銅、其它合金等，鈹青銅因為（wéi）其良好的導電率和屈服（fú）性能（néng）被廣泛的（de）運（yùn）用到端子（zǐ）接觸件設計種。

成型結構一般包含劈槽（cáo）式結構、冠簧結構、線簧結構（gòu）、雙（shuāng）曲線籠簧結構等，目前雙曲線籠簧結構其多次插拔（bá）後的穩定性比較高，通常在需要多次插拔的高壓高流場景得到普遍應用，比如電（diàn）動（dòng）汽（qì）車充電（diàn）口等，劈槽式結構因為其無法在插拔多（duō）次後保證良好的接觸電阻，我們不（bú）做過多（duō）闡述，我們可以（yǐ）簡單來比較一下冠簧、線簧、雙曲線籠簧 三（sān）者之間的優缺點；

冠簧是一種非常普遍的彈性接（jiē）觸元件，我國在70年代初就已經在批量用於航天、工業自動控製、軌道交通等領域，按其形狀還可（kě）以分為內冠簧和外冠簧，其經過很多的發展，其（qí）成本較為便宜，簧片一般采用銅材帶料（liào）衝（chōng）製而成，其結構形狀有點像（xiàng）腰鼓，兩頭大中間小，中間腰的部分就是公端PIN針插入後接觸的部分；

一般（bān）把冠簧（huáng）裝進（jìn）母針的內孔中需要（yào）采用專門的收口工具（目前（qián）都是自動化作業以保證精度）裝配後彈性材料回（huí）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（jiē）觸區域（A）在中間區域流入簧片和內套接觸（chù）區域（BC)實現傳導，根據以往的經驗（yàn）來看，冠簧這種（zhǒng）腰（yāo）鼓式結構其穩定性不是很高（gāo），尤其是（shì）在車輛中，在傳遞（dì）高壓高流又要兼具插拔時，車（chē）輛的不規則振動會造成簧片中間區域和PIN針接觸不良，會（huì）造成微（wēi）小的飛弧現象，時間長了會加速表麵（miàn）鍍層磨損，會造成氧化，接觸電阻會變大；另外在如圖BC的區域其其接觸力（lì）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，冠簧（huáng）是通過一種彈性（xìng）材料變化收口裝配至內（nèi）槽中（zhōng）的，其有（yǒu）止位台階（如（rú）果BC處），相當於是一種懸臂（bì）梁結（jié）構，長時間在車輛的振動環境下（xià）工（gōng）作，容易造成材料屈服效應，造成（chéng）失效；

 線簧孔結構是大電流接線端子、接插件產品中高穩（wěn）定，高可靠的（de）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，由兩外套（tào），從前後兩端壓入並緊固位一體。由於金屬（shǔ）絲與內套軸線斜交有一個角度，形成單頁雙曲麵結構，並（bìng）形成一喉（hóu）圓，其直徑（jìng）小於兩端形成之孔徑。當插（chā）針插入（rù）後，插針被各個金屬絲所（suǒ）包容，由於各（gè）個金屬絲都與插（chā）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，線簧采用的是單根絲的傳導，而銅絲的數量排布越（yuè）多，傳遞（dì）的性能（néng）越好，成本和製程難度也越大，其和冠簧在（zài）與內套（tào）接觸不穩定不同，其單根絲和PIN針之間的（de）保持力（lì）是極具挑戰的；

  為什（shí）麽要了解這個方程式呢？因為如果你（nǐ）想設計一個雙曲線的結構籠簧，你就需要通過此公式和你的設計參數（shù）進行建模，通過模型（xíng）帶入數值，形成雙曲（qǔ）線結構，最終在3D上形成3D的雙曲線設計，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（de）片式端子還是圓形結（jié）構（gòu），端子的類型比（bǐ）較多，上麵簡單的說了幾種（zhǒng）圓（yuán）形的，除此之外，類似劈槽結構的（de）端子應（yīng）用也比較多，比如如（rú）下是住友早期的AC充電口的端子，主要在容錯角（jiǎo）度的保證（zhèng）、加工工藝改（gǎi）善保證加工精度、以及產品（pǐn）在UL2251的10000次（cì）插拔後的穩定性 等方麵做了改善和分析；

總結：結構（gòu）類（lèi）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己的專利，也在逐（zhú）步（bù）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；