電動汽車高壓連接器振動相關問題淺析

        前幾天在新能源線束看大家對連接器的振動非常感興趣（qù），想再寫點和振動相關的內容，之前（qián）粗略寫過一（yī）篇和連接器振動（dòng）相關的文章，主要是簡單的說了一些和測試相（xiàng）關的內（nèi）容（róng），感興趣的（de）朋友也可以（yǐ）去看看新能源汽車高壓連接（jiē）器的振動闡述，

其實（shí）在車輛振（zhèn）動下，連接器需要考量的因素非常多，如下我簡（jiǎn）單的列出了幾個（gè），這個之前也列過；連接（jiē）器雖然在整車的部件來看，算不了什麽大部件，也算不了什麽核心部件（jiàn），但是 一台（tái）車（chē）可能要400多個連接器，有超過3000個的單（dān）獨終端，而且根據過往經驗來看，因為連接器退化及故障導（dǎo）致（zhì）了30%~60%的（de）電氣問題，因（yīn）此召回的案例也（yě）比比皆是，所以對於（yú）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， 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及振動下的接觸的可（kě）靠性等性能，基於此， 這篇文章（zhāng）我想主要寫寫連接器在車輛振動下的幾（jǐ）個比較重要也是大家（無論是生產廠家還是使用廠家）應該重點關注的，高壓互鎖瞬斷的問題、接觸區域ECR變（biàn）化以（yǐ）及微動磨損的影響程度、連接器怎麽降低以（yǐ）及吸收來車（chē）輛的振動；

接觸區域ECR變化（huà）以（yǐ）及微動磨損的影響程度

高壓連接器的公母兩端能夠實現導通（tōng），是（shì）通過公端子和母端子接觸，從端子的結構形（xíng）狀來說，常見（jiàn）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為基礎來闡述，同（tóng）時我們的分析是基於公母端（duān）連接有彈性（xìng）件的；我把我之前為企業培訓寫的資料摘抄了（le）一部分，我覺得還是有必要做個簡單是梳理，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（dǎo）的可靠性，振動下我們也是重點（diǎn）關注其接觸（chù）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、提供端子正向力來建立和維持可分離的端（duān）子接觸麵、提供永（yǒng）久性端子接（jiē）觸界麵的連接點。中間的彈性接觸簧片（piàn）的內阻（zǔ）決定（dìng）了連接器的壽命(性能不失效（xiào）的情況下插撥次（cì）數) 和失效的（de）發生，一般（bān）來說有幾個（gè）比較重要的設計指標（biāo）需要在設計時需要考慮，材料、成型結構（幾何（hé）形狀）、電鍍因（yīn）素、插拔次數和（hé）圓周正向力（lì）等（děng）；

彈性接觸的材料以（yǐ）銅或者銅合（hé）金居多，包括黃銅、磷銅、鈹銅、純銅、其它合金等，鈹青銅因為其（qí）良好的導電（diàn）率和屈服性能被廣泛的運用到端子接觸（chù）件設計種（zhǒng）。

成型結構一般包含劈槽式結構、冠簧（huáng）結構、線簧結構、雙曲線籠（lóng）簧（huáng）結構等，目前雙曲線籠（lóng）簧結構（gòu）其（qí）多次插拔後的穩定（dìng）性比較高，通常在需要多（duō）次插拔的高壓高流場景得到普遍應用，比如電動（dòng）汽車充電口等，劈槽（cáo）式（shì）結構因為其無法在插拔多次後保證（zhèng）良好的接觸電阻，我們不做過多闡述，我們可以簡單來（lái）比較一下冠簧、線簧、雙曲線（xiàn）籠簧 三者之間的優缺點；

冠簧是一種非常普遍的彈（dàn）性接觸元件，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（yù），按（àn）其形狀還可以分為內冠簧和外冠（guàn）簧，其經過很多的（de）發展，其成本（běn）較為便宜，簧片一般采用銅材帶料衝製而成，其結構形狀有點（diǎn）像腰鼓，兩（liǎng）頭大中間（jiān）小，中（zhōng）間腰的部分就是公端PIN針（zhēn）插入後接觸的部分；

一般把冠簧裝進母針的內孔中需要采用（yòng）專門的收口工具（目前（qián）都是自動化作業以（yǐ）保證（zhèng）精度）裝配後彈性材料回彈與內套配合，電流從公端的PIN針流入簧片中間腰鼓（gǔ）的接觸區域（A）在中間區域（yù）流入（rù）簧片（piàn）和內（nèi）套接觸區域（BC)實現傳導，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，尤其是在車輛中（zhōng），在傳遞高壓高流又要兼具插拔時，車輛的（de）不規則振動會造成簧（huáng）片中間區域和PIN針接觸不良，會造成微小的飛弧現（xiàn）象，時間（jiān）長了會加速（sù）表麵鍍層（céng）磨損，會造成氧化，接觸電阻會變大；另（lìng）外在如圖BC的（de）區域其其（qí）接觸力較弱（ruò），我們通過（guò）仿真軟件分（fèn）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（pèi）至內槽中的，其有止（zhǐ）位（wèi）台階（如（rú）果BC處（chù）），相當於是一（yī）種懸臂（bì）梁結構，長時間在車輛的振動環境下工作，容易造成材料屈服效應，造成失（shī）效；

 線簧孔結構是大電流接線端子、接插件產品中高穩定（dìng），高可靠的接觸（chù）元件，相比冠簧，其成本較高，一（yī）般隻（zhī）用（yòng）於少部分場合，由數根金屬絲繞內套，彎（wān）曲後，由兩外套，從前後兩端壓入並緊（jǐn）固位（wèi）一體。由於金屬絲與內套軸線斜交有一（yī）個角度，形（xíng）成單頁雙（shuāng）曲麵結（jié）構，並形成一喉（hóu）圓，其直徑小於兩端形成之孔徑。當插針插入後，插針被各個金屬（shǔ）絲所包容，由於各個金屬絲（sī）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（huáng）的片式不同，線簧采用的是單根（gēn）絲的傳導，而銅絲的（de）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（guàn）簧在與（yǔ）內（nèi）套接觸不穩定不同，其單根絲和（hé）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（guǒ）你想設計一（yī）個雙曲線的結構籠簧，你（nǐ）就需要通過此公（gōng）式和你（nǐ）的設計參數進行建（jiàn）模，通過模型帶入數值，形成雙曲線結構，最終在3D上（shàng）形（xíng）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，無論是矩形的片式端子還是圓形結構，端子的類型（xíng）比較多，上麵簡單的說了幾種圓形的，除此之外，類（lèi）似劈槽結構的端子應用也比（bǐ）較多，比如如下是住友早（zǎo）期的（de）AC充電口的端子，主要在容（róng）錯角度的保證、加工工藝改善保證加工精度、以及產品在UL2251的（de）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（jī）於你的設計要（yào）求來的，目前國內（nèi）各家（jiā）也都陸續有（yǒu）自己的專利，也在逐步打（dǎ）破早些年外資幾（jǐ）乎壟斷的局麵；但是還是需（xū）要從（cóng）產品的穩定性上去（qù）提高；