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新能源汽車高壓連接器接觸件的技術(shù)要求與影響因素
發(fā)表時(shí)間:2023-06-19 13:35:02
前言
 
連接器在每個(gè)汽車上都有應(yīng)用，該設(shè)備利用電、光等信號(hào)借助其控制相應(yīng)的機(jī)械力連接、斷開、轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電路或光通道轉(zhuǎn)換的一種功能性元件，并且借助ECT電、光信號(hào)還可以有效的預(yù)防其信號(hào)失真以及相應(yīng)的能量損耗，進(jìn)而保證轉(zhuǎn)換的效率。同時(shí)，連接器在新能源汽車中高壓連接器的應(yīng)用也多是應(yīng)用在其終端應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)而提升對應(yīng)的傳輸靈敏性能，同時(shí)該設(shè)備的先進(jìn)性也將影響汽車傳輸技術(shù)的發(fā)展水平。


應(yīng)用的背景
 
近幾年，世界污染加劇，為應(yīng)對這一嚴(yán)峻形勢，我國進(jìn)而倡導(dǎo)綠色發(fā)展，汽車領(lǐng)域也不例外，進(jìn)而促使新能源汽車產(chǎn)業(yè)也是取得顯著進(jìn)步。而在這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，高壓連接器作為核心元部件之一，作用巨大，發(fā)揮著無與倫比的價(jià)值，在新能源汽車的整車、充電設(shè)施中都有應(yīng)用。該設(shè)備主要有接觸件、絕緣體、殼體、附件等部分組成。在這些部件中，接觸件是其核心，并且也肩負(fù)著線路、系統(tǒng)在行駛中的光、電等信號(hào)的連接，所以可以看做是其中樞部件；而絕緣體時(shí)絕緣保護(hù)作用，主要就是隔絕外部環(huán)境；外殼則是固定以及輔助保護(hù)，甚至是被當(dāng)做基座；最后的附件則涉及較為廣泛，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求來針對性設(shè)置，當(dāng)然主要還是輔助完成對連接線纜或者是其他部件的保護(hù)，并且這也是保證滿足工作環(huán)境要求的重要輔助單位。
 
而實(shí)現(xiàn)連接功能的是其中心的接觸件，任何接觸不良都是出現(xiàn)故障的源頭。本文總結(jié)發(fā)現(xiàn)，新能源汽車中系統(tǒng)失效或故障的誘因中，超過七成是因?yàn)樵撔驮骷氖Ф鴮?dǎo)致的，而在這其中，超過四成是因?yàn)榻佑|失效，由此可見接觸件在新能源汽車中的重要性。
 
接觸件的材質(zhì)性能和結(jié)構(gòu)要求
 
本文作者一直致力于新能源汽車中的高壓連接器相關(guān)方面的研究。在研發(fā)中，不僅要規(guī)避同類專利，還需要尋找適合的零部件。而這其中的核心結(jié)構(gòu)就是其接觸件，對于它們而言，特別是其插孔的結(jié)構(gòu)、性能、材質(zhì)對于相應(yīng)的性能影響顯著。
 
接觸件的結(jié)構(gòu)
 
新能源汽車的連接器總體而言結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，基本上都是使用金屬外殼的圓形連接器，并且隨著近年各種工程材料的發(fā)展，塑性連接器也是較為普遍。但其基本構(gòu)造基本相同，一般都是包括插針和插孔兩部分，通過插合實(shí)現(xiàn)連接。一般使用的插針為了追求其連接性能，基本上都是采用剛性插針，彈性插孔。當(dāng)然對于一些存在特殊需求的接觸件還需要鍍層處理，鍍銀或鍍金居多。
 
電連接器接觸件的性能
 
基本性能有電氣、機(jī)械、耐環(huán)境這三個(gè)。其中前者都要滿足接觸電阻、絕緣耐壓、絕緣電阻這三方面的需求，這也是保證光、電信號(hào)的可靠傳輸?shù)谋Ｕ?。而機(jī)械方面則需要考慮插拔力、機(jī)械壽命方面的因素。大多數(shù)的該型構(gòu)件其整體壽命多是插拔50次。
 
電連接器接觸件的材料
 
插針和插孔材料的選取首先就要保證其具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，其次，為防損傷以及松動(dòng)；接觸力也要較強(qiáng)，同時(shí)插孔材料還需要保證其具有較高的彈性。二者的抗疲勞性，加工成型性能都需要有一定的保證，目前選用的插針材料多是黃銅。
 
影響接觸件可靠性的因素
 
接觸形式
 
接觸形式有點(diǎn)、線、面三類。通常都是點(diǎn)接觸。但當(dāng)其范圍擴(kuò)大到一定程度既是線或面接觸。相對而言，接觸點(diǎn)越多，其對應(yīng)的接觸電阻就會(huì)更小，實(shí)際的使用效果也會(huì)更好。
 
接觸壓力
 
一般，所有的接觸形式下瞬時(shí)產(chǎn)生的接觸電阻都較大。而隨著其接觸面積以及相應(yīng)的點(diǎn)數(shù)目的增加，因?yàn)閷?yīng)的接觸電阻不斷的降低，瞬時(shí)電壓也就會(huì)被減小。這其中，插孔彈性結(jié)構(gòu)的選材尤為重要。
 
溫度影響
 
當(dāng)接觸的工作溫度上升到一定程度的時(shí)候，插針和插孔材料的硬度就會(huì)隨著溫度的升高而降低，但接觸電阻越小，這一問題也就越不明顯；較高的溫度會(huì)使二者的接觸表面加速氧化，進(jìn)而使其老化加劇，所以需要進(jìn)行一定的抑制。
 
腐蝕金屬的物質(zhì)
 
有化學(xué)、電化學(xué)腐蝕兩種。多是因?yàn)橥獠凯h(huán)境污染造成這一問題，這類污染物質(zhì)會(huì)使金屬表面出現(xiàn)氧化物層，這樣就會(huì)造成其對應(yīng)的接觸電阻升高。
 
材料性質(zhì)
 
插針和插孔材料的性質(zhì)對于最終接觸件的使用效果以及壽命都是影響顯著，二者的性能可以包括材料的電阻率、硬度、化學(xué)、高溫等方面的相關(guān)性能。這其中，最直接的影響因素就是材料的電阻率。其次的影響因素既是硬度。
 
表面質(zhì)量
 
相比較而言，平整且較為粗糙的接觸面，可以有效的增加二者的接觸點(diǎn)數(shù)量，并且摩擦力也較大，可以有效的去除氧化層，這樣就可以有效的降低接觸電阻。
 
新能源汽車中常見接觸件的特點(diǎn)分析及接觸件的特點(diǎn)分析
 
電連接器的可靠性和自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，這其中接觸件就是核心。插針和插孔是接觸件的主要結(jié)構(gòu)，當(dāng)然為了達(dá)到預(yù)期的電氣、耐受性、可靠性，選用種類也至關(guān)重要。
 
新能源汽車具體應(yīng)用的高壓連接器對應(yīng)的使用要求相對而言較多，因?yàn)闉榱酸槍ζ鋺?yīng)對可能會(huì)出現(xiàn)的各種不可預(yù)知的工況條件，我們所選用的接觸件的基本性能以及結(jié)構(gòu)都需要具有一定的針對性，其具體的選用結(jié)構(gòu)特征如表一所示。當(dāng)然如果插針的結(jié)構(gòu)基本相同，但是對應(yīng)的制作材料也是會(huì)存在一定的差別，在我國其基本材料多是使用銅或銅合金；對應(yīng)的幾種插孔形式如表二所示。并且表二也簡述了相應(yīng)的主要特點(diǎn)。
 
表一  接觸件的基本結(jié)構(gòu)特征
 
表二  接觸件的特點(diǎn)匯總
 
接觸件的選擇
 
以上三種類型的插孔就是選用接觸件最基本的條件，新能源器汽車對于以上三種插孔形式總體而言是都比較適合。但大多數(shù)情況下多是需要根據(jù)客戶的實(shí)際需求按照他們給定的尺寸來生產(chǎn)或者定制相應(yīng)的連接器。并且機(jī)體的材料也不一定都是銅或銅合金，鈹青銅，鍍銀的插件現(xiàn)在也已經(jīng)較為常見，所以集中接觸件的選擇也是需要根據(jù)實(shí)際的需求針對性選用。
 
總結(jié)
 
新能源汽車用高壓連接器選用的接觸牛胃需要再相對惡劣的工況條件下工作，件是一個(gè)非常謹(jǐn)慎的過程。通常情況下，我們首先要保證去應(yīng)用的可靠性，其次還需要考慮經(jīng)濟(jì)性、工藝性等相關(guān)因素，根據(jù)顧客的實(shí)際需求，有所取舍。當(dāng)然隨著這型技術(shù)的逐漸成熟，相應(yīng)的未來追求性能，連接器的質(zhì)量以及性能要求也會(huì)逐漸的改變，高性能，低成本成為重要的發(fā)展趨勢。這也是研發(fā)高可靠的電連接器的最終追求。