汽车电连接器的接触电阻特性及优化研究

Xfilm埃利测量作为电阻/方阻及薄膜电阻检测领域的创新引领者，始终以核心技术创新驱动发展，专注于为集成电路、光伏及新能源产业提供高精度量测与检测解决方案。针对新能源汽车产业对大功率充电连接器性能要求的持续升级，聚焦电连接器接触电阻优化，通过Xfilm埃利测量的TLM接触电阻测试系统结合实验验证为高可靠性连接器设计提供了量化理论模型支撑。

 

接触电阻源于固体表面微观粗糙度导致的实际接触面积远小于名义面积。当电流通过亚微米级 "a斑点" 时，产生收缩电阻：

经典理论假设实际接触面积仅由正压力和材料硬度决定，但忽略了表面膜层、名义接触面积等因素。研究发现，接触电阻包含收缩电阻、膜层电阻和体电阻三部分，其中收缩电阻占主导地位。然而，现有公式经验参数离散性大，导致计算偏差可达 50% 以上。

接触点放大后各类接触面积示意图

 

影响因素与F-R曲线

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通过导电柱（25-158mm²）试验发现，接触电阻随正压力增加呈现三阶段特性：

◇ 迅速下降区（F<30N，凸点塑性变形）；

◇ 过渡区（30N

◇ 稳定区（F>100N）。

试验测试方法

名义接触面积对稳定区电阻影响较小，但显著改变稳定起始压力（如158mm²导电柱在F=50N即进入稳定区）。

弹片试验显示去程电阻高于回程30-50%，单凸点接触电阻比多点接触高40%。研究提出幂函数拟合公式：

为工程估算提供依据。

单凸点与多点接触电阻回程差异曲线

 

仿真优化控制技术

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以某冠带结构为例，通过仿真实现连接电阻从57.1μΩ降至30μΩ。优化流程包括：

◇ 分解电阻目标（体积电阻10.78μΩ+接触电阻19.22μΩ）；

◇ 调整簧片参数（截面积0.18mm²、长度3mm）；

◇ 优化喉圆结构（二分触点+柔性簧片）。

仿真显示优化后最大应力降低34%，拔出力提升104%。研究验证了单弹片F-R曲线估算多点接触电阻的可行性。

接触件优化流程图

设计准则与可靠性策略

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提出接触电阻应设计在稳定区间（F>100N），通过选择C70250铜合金（屈服强度 590MPa）和Ni1.27Ag3镀层降低膜层电阻。设计时需平衡正压力与微动磨损：压力过高（>4.5N）会加剧磨损，过低（<2N）导致电阻不稳定。

长期可靠性研究显示，接触电阻稳定区间位置受材料蠕变、氧化速率影响，建议建立F-R曲线数据库（含125mm² 导电柱等参数），并通过仿真预测老化后电阻漂移。

正压力与接触电阻 / 磨损程度关系曲线

接触电阻稳定区间选择示意图

Xfilm埃利TLM电阻测试仪

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Xfilm埃利TLM接触电阻测试仪用于测量材料表面接触电阻或电阻率的专用设备，广泛应用于电子元器件、导电材料、半导体、金属镀层、光伏电池等领域。■ 静态测试重复性≤1%，动态测试重复性≤3%■ 线电阻测量精度可达5%或0.1Ω/cm■ 接触电阻率测试与线电阻测试随意切换■ 定制多种探测头进行测量和分析

Xfilm埃利TLM接触电阻测试系统通过高精度、多场景的测试能力，为新能源汽车电连接器的接触电阻机理研究、结构优化及可靠性设计提供了全链条技术支撑。

原文出处：《汽车电连接器的接触电阻特性及应用 》