探讨高压连接器插拔寿命,10000次插拔如何实现

2020年12月7日 评论 479 1507字

高压连接器插拔次数和镀层的关系是什么?10000次插拔又是如何实现的?这是本文主要介绍的内容。

1.高压连接器的端子插拔次数和镀层结构关系

对于插拔次数的问题,一般分2种,充电枪和插座的要求一般是10000次,车内的高压连接器一般是50或者100次,标准上一般会要求至少满足50个插拔循环的可靠工作,当然根据产品的本身的特性和维护频率要求也是可以和OEM双方商榷要求的。

探讨高压连接器插拔寿命,10000次插拔如何实现

图:充电枪和插座

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图:车内的高压连接器

其实10000次的插拔曲线基本上都是差不多的,都是一开始磨损的比较厉害(比如前500次)然后曲线逐步趋于平稳的过程,这个地方我们需要了解一些基础知识,比如接触电阻的组成,这个插拔的过程的评判是通过接触电阻的变化来体现的,因为电阻会产生热,最终会以热能形式产生少量的能量损失,所以随着功率的越来越大,怎么降低电阻,降低接触回路的整体接触电阻是一个重要的研究课题;

探讨高压连接器插拔寿命,10000次插拔如何实现

我们还是着重去说镀层, 公端子的基体材料一般是紫铜,弹性件的基体材料一般是也是铍铜合金。

连接器里最常规的做法就是铜或者铜合金的基体表层镀银,为什么会选择镀银呢?

主要原因是,银具有任何金属中最高的电导率和导热率,这有助于有效地传输电能和热量,另外,银是相对较软的金属,其允许银沉积物在配对连接器周围压缩并形成,从而填充小空隙和微粗糙度,这样可以增加有效接触面积,从而降低整体连接器电阻,其实就是形成氧化层;

一般在铜基体上还要镀裸铜、镀镍、最后再镀银,不同的镀层是有不同的意义的,比如我理解的在镀银之前要镀镍的目的是可以改善整体沉积的性能,在银下面镀一层镍,一方面可以防止铜基体迁移,因为越是高温下铜固体的材料会慢慢迁移到银上,形成新的合金,会影响电性能传输,另外,银是不耐磨的,镀一层镍是可与增加耐磨性,而且也能对底铜形成一层保护膜,防止铜氧化了;一般在裸铜基体的表面还会在增加一层镀铜,这样保证基体表面的附着性,从而镀镍的时候效果会比较好;

探讨高压连接器插拔寿命,10000次插拔如何实现

铜合金用于传导都已经有100多年的历史了,而铜镀银的做法也有接近100年的历史了,但是随着电动汽车越来越普及,充电接口高达10000次的插拔要求,对端子的镀层可靠性又提出了更高的要求,各连接器厂家也在研究不同镀层配方对连接的可靠性影响,但是基本上基础原则还是以铜镍银为主,在这个过程中,也有厂家在这之间增加一些新的镀层;包括在镀层的厚度上尝试调整,形成自己的配方;另外我认为这个插拔过程中对镀层影响的因素有非常多,比如不同的温度下,比如正向力屈服失效了等...  很多的影响因素都是相辅相成的,而且在不同的插拔次数阶段 这些问题出现的频次等都是不同的,我觉得从一开始就需要通过连接推导把所有失效模式都展开,然后挨个逐步分析,这个过程中是不同找平衡的一个过程,不断的仿真、试验、在调整设计、再进行优化的一个过程;至于插拔多少次会对什么镀层有什么影响,影响有多大,这个可以通过试验数据获得;

探讨高压连接器插拔寿命,10000次插拔如何实现

2.10000次插拔如何实现

业界都公认的充电接口插拔寿命是不低于10000次,太久不从事技术工作,我找了一下,貌似没有找到国标上有对10000次的具体要求的,知道的朋友也可以帮忙告知一下,我看到UL2251上有这个要求,姑且以这个为准吧,这个测试项UL把它定义为耐久负荷试验,这个里面记录了 测试的环境要求,操作速度、频率等,要求还是比较苛刻的,感兴趣的朋友可以自己去看看;测试工装可以自己做一个简易的工装然后手动人工插拔,也可以定做一个自动插拔工具,可以随时检测接触电阻的变化,只要最后的要求满要求即可。

本文来源:新能源高压连接器联盟

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