浅谈汽车连接器可靠性的影响因素

影响连接器可靠性的因素很多。国内外学者对此大多进行了分析和探讨。综合各种因素，可以得出结论：大部分连接器的可靠性在结构上主要与触点间的斑点形状、正向力、匹配方式、接触平滑度、材料性能有关。工作环境主要与环境温度、环境污染和负载频率有关。

1.不同形状的斑点会导致扩散电阻的差异。圆形斑点的电阻值与半径有关，矩形斑点的电阻值取决于斑点的纵横比，环形斑点的电阻值取决于外环的半径和厚度，方形环形斑点的电阻值与圆形斑点的电阻值相似，其接触电阻值与环的厚度和边长有关。这些光点的传输性能也有好有坏。例如，对于相同的接触面积，铜-金属界面上的方形环形斑点的接触电阻最低，其次是圆形斑点，再次是圆形斑点，方形斑点的电阻最高。

2.匹配方式连接器的匹配方式按其形式可分为点接触方式、线接触方式和面接触方式。根据霍尔姆定理，接触斑点越多，接触电阻越小，点接触电阻最高，点接触最多，接触电阻最小，线接触斑点和接触电阻的中间值。大组薄膜电阻与接触压力有关。在压力相等的情况下，点接触方式的接触压力最大，薄膜最容易损坏。就膜电阻而言，电接触模式小于线接触模式，面接触模式最大。

3.正压力由于连接器的接触面粗糙不平，材料在正压力的作用下会伴随一定程度的塑性变形，使接触面积扩大，从而降低接触电阻。连接器接触面的污染膜在一定的正向力的作用下会破裂，使膜的电阻值大大降低。因此，在一定程度上，较大的接触压力是保证连接器可靠性的关键。

4、触点平滑度

接触平滑度对接触电阻的影响本质上是接触次数的影响。如果相互匹配的平面表面粗糙，则材料表面的微凹陷和凸起容易相互接触，导致更多的接触点，从而降低接触电阻。同时，这些凹凸不平的凸点也起到了去除氧化膜，降低薄膜电阻的作用。对于精加工的接触表面，接触斑点的数量往往较低，接触电阻值高于粗糙表面，但光滑表面在稳定性方面表现更好。

5.材料特性材料的电阻率和硬度是决定接触电阻的关键因素。低电阻率和柔软的材料是保证低接触电阻的关键。其化学性质和耐高温性能决定了其在复杂外界环境下的可靠性。化学稳定的金属表面不易产生污染膜，耐高温性能好的金属能抵抗高温引起的材料软化和应力松弛。

6.环境工作温度电流、摩擦和环境是连接器温升的热源。金属材料在这种高温的作用下硬度会降低，实际接触面积和接触次数会增加，接触电阻也会降低。通常在高温环境下，材料的电阻率会有一定程度的增加，并伴随着接触电阻的增加。接触面积和电阻率在高温环境下有增有减，两者的影响相互抵消，所以对接触电阻的影响可以忽略。然而，温度对薄膜电阻的影响不容忽视。高温可以催化金属表面的化学反应，加速氧化物的生成和金属扩散，使氧化膜变厚，接触电阻增大。汽车行驶过程中发动机会产生大量的热量，所以需要散发蒸汽，保证连接器在可接受的范围内运行。

7.环境污染。环境污染对连接器的影响表现为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀主要发生在受污染的气体环境中(例如，氧气、二氧化硫、氯气等。)，连接器在这些气体的化学作用下产生化学物质，导致电阻增大。与化学腐蚀不同，电化学腐蚀通常需要电解质溶液的参与。两种电极电位不同的金属在导电溶液中产生电位差，正负离子在电场作用下移动，产生电偶反应腐蚀金属。析氢腐蚀和吸氧腐蚀是最常见的电化学腐蚀类型。

8.负载频率和DC电流传输的区别在于，连接器传输交流电流时会产生集肤效应(电流聚集在导体表面)，限制了电磁场的穿透深度，使收缩群增长。这种影响在大负载频率下更加明显。

审核编辑 黄昊宇