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2022年07月06-08日
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文章正文
深度探讨新能源汽车三电中连接器材料的发展
作者:    发布于:2022-01-21 10:48:24    文字:【】【】【

新能源汽车“三电系统”,即:电驱、电池与电控系统,而这也是新能源车区别传统燃油车的核心技术,是作为替代燃油车发动系统而诞生的动力系统。近两年新能源车增势迅猛,带动了相关配套部件的销量。本期,就新能源汽车三电中连接器材料的发展,博威合金也带来了相应的材料解决方案。

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Q:新能源汽车三电中应用的连接器正在往高压、大电流、小型化方向发展,对其中所应用的铜材有何要求?

新能源汽车互连设备的数量成倍增加,功率要求也在上升。然而,设计空间在很大程度上仍然有限。因此,高压、大电流和小型化是目前阶段主要的行业趋势。小型化,需要铜材具备 更高的弹性模量和强度,来保障连接可靠性。 此外,连接器小型化,对零部件 加工成型条件更为严苛,在具备 高强度同时,需有更好成型性,比如:车削和折弯。而电压和电流的增 大则需 要进一步 提高铜材导电率 ,以降低连接器使用过程中产生的温升 。因此,同时兼顾强度、导电和加工性能的平衡型合金将是一大需求方向。

博威材料解决方案

博威合金推出的EValloy60铜镍磷合金,具有>600MPa的强度、~60%IACS的导电率,以及~80%的切削加工效率,是平衡型合金的理想材料之一。

Q:新能源汽车三电正在往集成化、轻量化、模块化的趋势在发展,应用在连接器中的材料需要如何适应这一趋势的发展?

新能源汽车三电系统的集成化和模块化,使得原来杂乱无章的多种连接器通过平台的顶层设计而实现一体化的面板集成,出现了较多的端口定制化的一体式的连接器。 集成化和一体化的设计使得大尺寸的铜排,包括定制形状的异形铜排需求量不断增大。

博威材料解决方案

近年来,博威合金响应客户 异形铜材的定制需求 ,通过 利用数字化研发平台,结合数字化模拟仿真技术,进行多层次仿真迭代优化,快速地设计工装模具设计和生产工艺开发,极大 缩短了产品开发周期 ,满足客户定制需求,有力地 支撑连接器厂商的集成化、模块化的设计要求。

Q:实际应用中,部分连接器会出现因接触电阻过大发热烧毁,或因人工接插不规范引起的连接器失效等问题,博威合金如何解决?

连接器材料的强度、弹性模量等决定了接触正向力的大小。 正向力保障了连接的可靠性,同时也是影响接触电阻的主要因素。 如果连接器材料的力学性能不足,或者设计的安全冗余度过低,则会在使用过程中出现正向力降低导致的接触电阻过大,进而出现发热烧毁等严重的失效问题。

此外,汽车用连接器的使用工况往往比较恶劣,比如:要适应寒冷天气和炎热的气候,还有行驶过程中的高频震动等。因此,材料的 热应力松弛和疲劳性能是影响接触正向力的重要因素 。在连接器的设计中,需综合评估这些性能的影响,选择具有更高性能余量的合金材料。

博威材料解决方案

EValloy46 博威开发的铜镍硅合金,具有良好的导电性,优异的力学性能、耐应力松弛和耐疲劳性能,能够给客户提供更高的性能冗余度设计,是一款优秀的新能源汽车连接器用铜合金材料。

Q:在800V平台架构下,对连接器及其中应用的材料有什么新要求?

高压系统电压从400V转变为800V的出发点,是传统利用提高电压的方式。如果维持电流不变,则能同时增加充放电功率,从而实现超级快充。 如果维持相同的充放电功率,则可利用更小的电流来传输,达到更低的线损,从而提高能量利用效率。

但带来的问题,包括连接器在内的整套电气部件,都需要更高的电气绝缘强度来保证操作时的安全。同时,高压带来的连接部位的局部电弧放电问题,电压、频率提升导致的其它敏感零部件EMC电磁干扰问题等,都将推动连接器的可靠性、体积和电气性能的要求增加, 连接器的设计和品质升级是必然的发展趋势。

800V平台架构对于高压直流继电器/接触器的影响最为显著。高压直流继电器/接触器起到高压电路控制和安全保护作用。800V平台的电压电流更高,通断电弧更严重,对高压直流继电器/接触器的耐压等级、载流能力、灭弧、使用寿命等性能要求提高, 产品需要在触点材料、灭弧技术等多个方面进行改进 。相关研究表明 碲铜合金 在高压、大电流的通断过程中,可以 显著降低配对触点材料产生电弧和粘连的概率 ,是一种理想的触点材料。

博威材料解决方案

博威合金生产的碲铜合金 EValloy91 ,可以提供棒、线、排,具有优异的导电性、车削性与冷镦变形性,以及优异的耐电弧烧蚀和粘连性,可有效 助力高压直流继电器/接触器的品质和性能升级 。

电驱系统是800V平台架构面临的另一个挑战。电机电压的升高会带来电流的提升和温度的提高,更高的散热效率要求导致800V电机普遍 采用油冷技术 。电机的冷却油普遍存在对轴承的腐蚀问题。此外,电机转速的提升进一步影响到轴承的磨损寿命。

博威材料解决方案

高强耐磨耐蚀铜镍锡合金 BearMet350 ,专为复杂恶劣的服役工况开发,其耐腐蚀性能可媲美镍基合金,同时还具有极低的摩擦系数和超高的强度,能在极端的负载和腐蚀工况下, 提供足够的强度、耐用性和稳定性 。因此,BearMet350是一款理想的800V电机用轴承材料。更多新能源汽车材料方案,



★指导单位
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