电动汽车大电流连接器接触对的关键技术指标

      电动汽车连接器的可靠性影响到电动车辆的行车安全， 200A以上大电流连接器更是如此，须具备良好的电气、机械和耐环境性能，其接触对做为载流能力的承担者，是设计研发的重中之重，接触对的各项性能需要接受严格的验证和优化，方可满足新能源汽车使用的严格要求。电动汽车大电流接触对的具体性能要求如下：

    1接触电阻： 接触对的接触电阻是最重要的一项技术指标， 应尽量小且稳定， 设计要求接触电阻<1.2mΩ；

    2载流能力： 应用在电动汽车上母线的大电流工作场合， 负载电流能力必须能满足200A及以上；

    3插拔力：需设计合适的插拔力，插拔力过小，代表接触面小或者正向力过小，导致接触点电阻偏大， 进而影响接触对的载流能力。插拔力过大，会导致磨损过大甚至插拔应力过大，影响接触对的插拔寿命。设计插入力<30N。

    4插拔次数：为插拔寿命要求，与材料选择和镀层的设计关系较大，电动汽车中使用要求在500次以上；

     5温升：持续通电工作时，工作温度范围控制在-40℃到140℃,要求接触对温升<55℃。

因此， 如何在产品的研发设计中，保证接触对能满足以上性能要求，且性能稳定可靠，成了高压大电流连接器目前亟需解决的课题。

1.大电流接触对形式及存在问题

接触对的插头端即插针，一般为固定形状的刚性金属，常用形状为圆柱形、方柱形和片形。

接触对的插座端即插孔是接触对的核心，它依靠弹性结构在与插针插合时发生弹性变形而产生弹性力与公端子形成紧密接触，完成连接。插座端的结构种类很多，有圆筒型（劈槽、缩口）、音叉型、悬臂梁型（纵向开槽）、折迭型（纵向开槽9,字形）、盒形（方插孔）、双曲面线簧型、 冠簧型以及双曲线网笼结构型等。

目前市场上运用的大电流核心端子，种类繁多，各有优势缺点。由于结构及传导原理限制， 目前200A以上大电流插孔只有双曲面线簧型、冠簧型、双曲线网笼结构型三种结构。

1.1 冠簧类端子

     冠簧类端子的结构包括簧片和套筒。簧片的成型工艺为为整体冲压成型，材料一般使用高弹性合金； 套筒一般采用机加工制作。冠簧类端子具有成本低、寿命高、弹性好的特点。

     冠簧类端子是最常用的连接器端子之一。冠簧类端子生产批量大时成本低，适合做成标准件。其具有接触点多设计合理时接触稳定可靠的特点；另外冠簧类端子结构简单,适合设计成各种尺寸大小，在很多类型的连接器和应用场合均能看到它的身影。

      冠簧类端子与端面垂直的金属条组成的栅栏状，然后卷成圆圈状并将其中部收腰，形成两头大、中间小的结构， 将其装入外套管中经过收口或装上护套后便构成了冠簧类端子。其缺点是冠簧类插孔端子与公端插针插合后， 金属条不能像线簧插孔中的线簧丝那样均匀地包络在公端插针表面上，只有中间直径较小的部位与插针表面接触，其接触性能是无法和单叶回转双曲面的多线包络接触方式相比的。冠簧插孔端子具有较高的抗振性能， 但低于密绕双曲面线簧插孔和双曲线网笼结构插孔， 可用于抗振要求一般的大电流传导系统。

1.2 单叶回转双曲面线簧端子

     双曲面线簧端子全称为单叶回转双曲面线簧端子， 是电连接器产品上使用的一种高可靠插孔组件。插孔内的结构是由多根镀金或镀银的弹性的金属丝按单叶回转双曲面的直母线排列， 并与内套直角母线形成一夹角。当插针插入线簧端子时，线簧丝在径向和轴向都发生弹性变形， 插针即与线簧端子中多根独立的线簧丝同时接触， 构成多个独立的电流通路。即使插孔中的个别线簧丝断裂，线簧孔仍能构成有效的电流通路。当插针插入线簧端子时， 这些弹性金属丝分别紧紧地包络在插针周围， 构成多线接触，一对针孔相当于几对普通针、孔并联使用，极大地提高了接触可靠性。

因此其突出的优点是： 接触电阻较小而且稳定、插拔力小、接触对磨损低、插拔寿命长，且在强力振动冲击环境中能保持电连接器接触的高可靠性（瞬断时间小于Ius。

但是这种线簧插孔存在下述不足：

1套接方法接触电阻大、耐拉力差，前后套极容易受拉力从压点脱离，造成衔接故障和事故；

2结构复杂， 组合零件较多， 体积无法进一步缩小， 不利于向小型化、密集化发展；

3加工工艺复杂，精度要求高，导致产品制作过程合格率低，成本提高；

4弹性金属丝由于空间限制尺寸会较细， 这样无法承受较大电流的冲击， 不能带电插拔；

5使用过程中弹性金属丝的断丝现象无法避免。

此类型端子还有一种改进版本： 密绕双曲面线簧端子。该端子的载流能力得到了很大的提升，可以应用于信号的高可靠保真和大电流的传输场合。

双曲线网笼结构端子又称RADSOK®技术，是基于冲压成型的扁平网格，独特地扭曲成双曲线几何形状，为插合后的接触提供坚固、高密度的接触。大多数端子的技术依赖于接触元件的弹簧（ 梁元件） 特性， 这些特性随着时间的推移趋于减弱。与大多数其他端子设计的解决方案不同，RADSOK®还利用了扁平高导电合金网格的抗拉强度特性,这提供了导电性所需的高法向力， 同时还提供了大的导电表面积。在保持低插入力的同时也实现了相应的低压降和低温升。

母端子内的套筒具有几个等间隔的纵梁， 这些纵梁被扭曲成双曲线形状。当插入公端子（ 圆形Pin针） 时， 母端子半部中的轴向构件偏转， 从而使高电流载荷的电压损失最小。母端子的双曲线、冲压网格配置确保了接触的大面积， 同轴、面对面的表面区域接合适用于需要重复插拔周期的压接应用和具有低伏特压降的高电流载荷需求。故此类端子的稳态电流容量范围为50A至1000A。

双曲线网笼结构端子的优点如下：

1高可靠度。采用特殊的设计与结构，构成超越传统互连需求的电子接触接口；

2较低的插拔力。双曲线薄片插槽接点结构可将正向力分散到高百分比的插配脚位表面，达到流畅平顺的固定操作。正向力的分散有助于在震动应用下实现出色效能，抵抗一般的磨擦腐蚀；

3低接触电阻。相较于传统电源接点设计，支持高额定电流；

4高插拔寿命。采用一般镀银镀层的RADSOK@接点经验证可耐受20,000次的插配循环。经过特殊电镀和接点润滑后，插配循环寿命可延长到20万次以上。RADSOK@接点经过测试，即使连续在严峻环境下滥用，1万次插配循环后仍可维持较低的插拔力；

5出色的抗振性能。双曲线薄片插槽接点结构可将正向力分散到高百分比的插配脚位表面， 此力量分散有助于在振动应用下实现出色效能， 抵抗一般的磨擦腐蚀。在经过严酷的振动测试后（ 三轴随机振动， 加速度20g , 每个方向振动16h , 共振动48h ,仍能维持原有的载流能力；

6 RADSOK@接点设计具有部分的自我清洁功能，脚位插入插槽时，栅格组件会进行清除的动作，除去脚位上的细小污染物。

7高载流能力。在23℃时，载流量能达到500A14mm插孔）。其缺点也比较明显：结构比较复杂，成本较高同时体积也不够小。