車用端子電熱固耦合分析成功案例｜以 Abaqus 驗證導通、溫升與插拔力表現

車用端子接頭示意圖

       在車用電子與高電流導通元件的開發中，端子不只是連接零件，更直接影響產品的導電效率、機械可靠度與熱安全性。當端子同時承受插拔接觸、電流通過與溫升效應時，若缺乏完整的多物理場驗證，往往會導致設計風險被低估，進而影響量產穩定性與客戶使用體驗。

       本案例透過 Abaqus 進行車用端子電熱固耦合分析，針對端子在裝配壓合與通電後的應力、電位、溫升與插拔力進行系統性驗證，協助客戶在開發初期就掌握關鍵風險，縮短試作與修正週期。

案例背景

       本次分析對象為車用端子結構，材料包含兩種銅合金。由於兩種材料在彈性模數、熱傳導率與電導率上存在差異，若僅以單一物理條件評估，容易忽略接觸壓力與電流通過後所造成的局部熱集中與應力變化。在實際應用中，端子接觸狀態會直接影響導電性能與溫升表現；而溫升又會反過來改變材料行為與接觸穩定性。因此，若要精準評估車用端子的可靠度，必須同時考慮機械、電學與熱學三者之間的交互作用。

分析方法

       本案採用 Abaqus 建立兩階段分析流程：

Step 1 模擬公端子向母端子壓合，建立實際接觸狀態。

Step 2 在既有接觸基礎上施加電流，並設定母端子接地，以模擬導通後的電熱反應。

       邊界條件方面，機械條件設定為一端位移驅動、另一端固定約束；電學條件則以電流輸入與接地方式建立導通路徑，並以 0°C 作為參考溫度，方便後續直接觀察溫升結果。這種分析架構可真實反映端子「先裝配、後通電」的使用情境，避免單一載荷條件造成判斷偏差。

分析成果

       分析結果顯示，端子在壓合後應力與通電後的最大 等效應力兩者差異極小，顯示結構在導通狀態下仍維持相對穩定的受力表現。在電性與溫度結果方面，通電後分析可反映出端子接觸面上的電位分布與導通特性並造成了結構上的溫升。此外，針對產品裝配與操作性亦可由力量的輸出，確認拔插特性，提供開發人員有效的設計參考。

Step1 壓合→Step2 通電之應力變化

Step2 通電過程／溫度變化過程

插拔力量與行程示意圖

技術特點

       本案例的重點，不只是找出單一結果，而是建立一套可重複使用的 Abaqus 電熱固耦合分析流程。透過同一模型同時觀察接觸壓力、電流路徑、溫升與結構應力，工程團隊可以更早判斷設計是否存在潛在風險。

       這類分析特別適合以下情境：

       對企業而言，這不只是 CAE 驗證，更是將研發決策前移的重要工具，可有效降低實體試作成本，並提升與客戶溝通設計依據的能力。

延伸應用

       此分析方法可延伸至更多高電流與高可靠度產品，包括電池模組匯流排、充電端子、保險絲接點、電控系統導電件，以及新能源車相關電連接元件。凡是涉及接觸電阻、導電發熱與結構穩定性的零件，都可透過電熱固耦合模擬進行前期評估。

       對製造業與工程服務公司而言，若能建立標準化的多物理場分析流程，不僅能提升設計效率，也能強化技術服務深度，成為面對客戶時的重要差異化優勢。

結語

       車用端子的可靠度，取決於機械、電學與熱學三者的交互作用，單一物理條件難以完整評估。本案以 Abaqus 建立「先壓合、後通電」的兩階段電熱固耦合流程，同時掌握接觸應力、電位分布、溫升與插拔力，協助客戶在開發初期就預判風險、降低試作成本。若你有高電流導通元件或多物理場驗證需求，誠佳科技的工程團隊樂意提供協助。