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摘要：作为连接电气和实现信号传递的基础机电元件，高压连接器需要做好接触件的选择，以便通过可靠信号传输保证新能源汽车安全运行。基于此，本文对片簧式、扭簧式、触指式等几种常用接触件在新能源汽车高压连接器上的应用问题展开了分析，发现采用触指式插孔的接触件具有较好的可靠性、经济性。
关键词：接触件；新能源汽车；高压连接器
引言：在新能源汽车上，利用高压连接器进行高压组件的连接，在连接器应用场合不同的情况下，需要采用不同的端子接触件，以便运用不同电接触方式满足电路的各种信号传输需求。加强对常用接触件在新能源汽车高压连接器上的应用分析，能够进一步了解不同接触件应用的可靠性和经济性水平，从而为高压连接器功能的正常发挥提供保障。
1新能源汽车高压连接器上接触件的应用要求
在新能源汽车的整车、充电设施上，均需要采用高压连接器。而在连接器中，接触件作为重要构成部分，将在连接器绝缘体中集成，承担信号传输任务，接触不良将造成连接器失效。从结构上来看，连接器包含插合端与尾端。其中，插合端包含弹性部件和刚性部件，能够使插头与插座可靠接触，尾端用于实现线缆、印制板等部件的连接。在新能源汽车高压连接器上，接触件基本是成对出现，分为插头端子和插座端子，是整车电路连接的基础元器件，能够通过端子啮合完成电流传输和信号传递。由于连接器需要依靠接触件的界面相互接触实现电传导，所以保证接触件可靠接触是连接器实现电连接的基础[1]。在电接触过程中，存在由接触体电阻和表面接触电阻构成的接触电阻，实现负载连通后会使接点升温、发热，关系到接触件使用可靠性和寿命。而接触电阻大小与接触件材料、表面粗糙度和接触压力有关。在材料成分稳定的情况下，可以减小材料电阻率和有效导电截面的变化，使导体维持稳定电阻值。表面粗糙度受制作工艺影响，数值越大接触点数越小，导致接触电阻增大，接触稳定性下降。接触压力与弹性结构有关，需要根据弹性极限、弹性模量等因素确认。从总体上来看，需要选用接触电阻较小的接触件，并且保证接触结构具有一定的稳定性，能够减小接触电阻变化，继而使高压连接器能够实现可靠连接。除了考虑性能可靠性问题，还应认识到新能源汽车生产对元器件的成本要求，需要保证接触件选用保持一定经济性。
2几种常用接触件在新能源汽车高压连接器上的应用分析
2.1常用接触件种类
在接触件应用上，需要结合应用场合决定采用哪种类型。常用的接触件在结构上包含插孔、插针两部分，插孔属于弹性结构，插针属于刚性结构，需要通过插合实现连接。在高电压、大电流的条件下，通常采用扭簧式、触指式、冠簧式、片簧式等结构形式的接触件。其中，扭簧式拥有较强电流承载能力，通常在充电插座等器件中得到应用。扭簧式接触件利用双绞线扭簧增大接触面积，能够使接触界面保持良好电气性能和抗振性能，使接触电阻得到降低。在结构变形上，包含绕轴扭动变形和绞线扭动微变形，使得插孔直径限制在2.5-20mm范围内[2]。然而在新能源汽车中，使用的高压连接器插孔尺寸并不相同，因此并非都适用该种接触件。片簧式属于第一代连接器元器件，在工业中得到了广泛应用。冠簧式拥有复杂接触端子结构，核心弹片是经过精密冲压形成的百叶窗形栅栏，拥有几十个接触点，能够使连接的可靠性得到提升。触指式接触件利用三圈簧丝与插针紧密接触，能够实现多点接触，保证接触的可靠性。从剩余三类接触件的结构和基本性能情况来看，均能满足新能源汽车对高压连接器的应用要求，拥有短且直径小的凸出插针，插孔凹陷在绝缘体中，能够减小插拔强度，避免插拔时发生弯曲变形问题，从而延长器件使用寿命。而插针端部均为锥性斜面或球形，能够解决因制造、装配误差导致插针与插孔同轴度不一致的问题，可以对弯曲插针进行校正，为插针拾取提供便利。而接触件的插孔端部存在喇叭口倒角，内部设置有弹性簧片，可以在校正插针的同时，防止直径过大插针插入，避免接触不良问题的发生。在接触件材料选择上，为提高器件导电率、导热率和抗疲劳性等性能，降低接触电阻的产生，选用了铍青铜、黄铜等材料，能够使接触件保持优良电气性能。此外，接触件的插孔、插针等接触位置经过抛光处理，能够使实际接触面积得到增加，减少插拔磨损的产生。
2.2接触件性能分析
在材质、表面质量等因素大致相同的情况下，想要选取适合的接触件满足高压连接器应用需求，还要加强不同结构形式的接触件的电接触性能分析，确定各类接触件的连接可靠性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按照要求，插针和插孔的插合应保证接触电阻比规定值小，并且插合后能够保证接触的连续性，避免出现接触瞬断问题，以便使连接期间能够实现信号可靠传输。常用接触件可以完成单独万次插拔，在机械耐久性上基本能够满足要求。因此在实际分析过程中，重点需要完成结构接触可靠性分析，可以直径8mm插针为例，结合接触件的结构形式完成接触面分析。在接触面越大的情况下，接触电阻越小，接触的可靠性越高。
触指式接触件利用三段簧丝接触插针，簧丝直径1.2mm，真正接触从距离端口5.2mm开始，接触面积为三圈簧丝在外力作用后叠加成的三段簧丝带，长8mm，接触面积约90m㎡。在接触座上，存在用于降温的两个孔，促使插孔拥有较强持续栽流能力。在等效导流力作用下，无需采用屏蔽件，能够简化接触件结构，允许器件安装存在较大同轴度，所以机械特性良好。该种接触件能够实现柔和插拔，具有一定可靠性。
冠簧式接触件采用铍青铜多簧且带斜纹连接构成的冠簧，可以保证插孔基体不会出现弹性失效问题，可以降低插拔力和接触电阻，使用寿命较长，具有良好综合性能[3]。从插孔与插针接触情况来看，从距离端口8mm开始接触，长约3mm，在插针直径为8mm的条件下，接触面积约75m㎡。而该类接触件额定电流在13-1000A范围内，在高压连接条件下接触可靠性一般。
片簧式接触件利用簧片轴向垂直叠加方式进行插接，在插孔插接端等位置需要完成绝缘帽的设置。在簧片一端，需要利用工装夹具保证直槽收口一致，另一端利用外壁凸起保证簧片装配后能够实现可靠接触。采取该种接触结构，能够避免开槽后因插针发生外塑性变形出现松弛问题，因此可以避免接触失效问题的发生。采取开槽结构，插孔与插针从距端口1.25mm的位置开始接触，每段接触长1.9mm，直径8mm时，接触面积约143m㎡。由于可以增大接触面积，使接触电阻得到减小，所以能够使接触可靠性得到提高。
2.3接触件综合比较
结合新能能源汽车生产要求，除了考虑接触件使用可靠性问题，还需要考虑制作成本问题。因此在进行接触件筛选时，需要完成器件综合比较分析，在保证结构合理、完善的同时，保持相对低的制造成本。从常用几种接触件的制造成本上来看，触指式接触件采用铍青铜材质进行弹性结构制造，镀层采用镀银层，但由于结构、尺寸较小，同时拥有较长使命寿命，所以制造成本适中。冠簧式接触件制作工艺相对成熟，并且结构相对简单，制造成本相对低廉。片簧式接触件由于需要完成三层簧片的制作，并且制造加工工艺较为复杂，所以制造成本稍高。在新能源汽车中，高压连接器作为重要信号连接结构，需要满足一定可靠性要求，同时又要满足汽车制造对利润的创造要求。从这一角度对三种接触件综合性能进行分析可以发现，冠簧式接触片可靠性最低，制造成本也最低，在市场上分布广泛，然而新能源汽车元器件选用十分谨慎，在技术尚未发展成熟时需要保证可靠性，不适用该种接触件。片簧式接触件可靠性最高，同时制造成本也较高，三个簧片成本相当于整个冠簧式接触件制造成本，难以满足汽车生产制造对经济性的要求。相比之下，触指式接触件具有一定的可靠性和经济性，在三圈簧丝与插针接触过程中，即便有一圈簧丝熔断，依然能够依靠其他两圈保证电接触良好。采用簧丝作为弹性结构，制造成本也相对较低。从总体来看，在短期内可以选择触指式接触件用于实现高压连接器的连接。从长期发展角度来看，伴随着新能源汽车制造技术的发展，整车对连接器的性能要求也将逐渐降低，同时连接器加工制造工艺也将日渐成熟，所以可以结合不同时段需求进行不同接触件的选择，也可以完成适合的高压连机器接触件研发。
结论：综上所述，在新能源汽车高压连接器上应用接触件，在考虑可靠性问题的同时，需要思考元器件应用的经济性问题。综合比较可以发现，相较于其他类型的接触件，触指式接触件同时具有可靠性和经济性，能够降低汽车高压连接器的制造成本的同时，保证元器件连接可靠，因此能够满足新能源汽车生产要求。
参考文献：
[1]赵海燕,李彬.浅谈几种接触件在新能源汽车高压连接器上的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2018(06):173-177.
[2]邵丽娜,贺占蜀,张启宵.浅谈电连接器接触件接触压力[J].汽车电器,2018(12):67-68.
[3]骆燕燕,梁弘,刘旭阳,等.接触件结构参数对电连接器振动特性的影响[J].电子测量与仪器学报,2018,32(11):202-208.
论文作者:季凤霞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/6
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