Kuparikannen ja kosketinkokoonpanojen valitseminen korkeajännitteisille EV-sulakkeille

800 V EV-akkujärjestelmissä kuparisulakkeen kannen ja kosketinkokoonpanojen on säilytettävä alhainen kosketusresistanssi, vakaa virransiirtokyky ja mekaaninen eheys jatkuvassa lämpökierrossa. Puhdasta C1100-kuparia, jonka johtavuus on yli 97 % IACS:stä, valvottu hopeapinnoitteen paksuus ja tarkkuusleimaustoleranssi ±0,01 mm:n sisällä ovat avainparametreja korkeajännitesulakkeiden luotettavuudelle.

 

Sähköajoneuvojen sulakekoskettimen toimittajan valitseminen edellyttää materiaalin johtavuuden, hitsausrajapinnan laadun, pinnoituksen suorituskyvyn ja validointitietojen arviointia, mukaan lukien lämpötilan nousun testaus, ulosvetovoimatestaus ja PPAP-tason 3 dokumentaatio.

 

 

 

800 V EV-sulakejärjestelmät vaativat kosketinkokoonpanoja<0.1mΩ Resistance Control

Nykyaikaiset sähköajoneuvot ovat siirtymässä 400 V:n alustoista kohti 800 V:n arkkitehtuuria lyhentääkseen latausaikaa ja parantaakseen tehotiheyttä. Korkeamman jännitteen järjestelmät asettavat kuitenkin tiukemmat vaatimukset sulakekomponenteille.

 

Korkeajännitteinen{0}}EV-sulake toimii:

Jatkuvat virtakuormat yli 200A-600A
Oikosulkuvirtapulssit yli 10 kA
Käyttölämpötilat -40 asteesta +125 asteeseen
Korkeataajuinen{0}}lämpökierto yli 1 000 jaksoa
Tärinävaatimukset ISO 16750-3 mukaan

EV-sulakkeen sisällä oleva kuparihattu muodostaa sähköisen siirtymän ulkoisen virtakiskoliitännän ja sisäisen sulakeelementin välillä.

 

Mikä tahansa lisäys liitäntäresistanssissa tuottaa lisälämpöä:

 

Tehon menetyskaava:
P = I²R

Esimerkiksi:

 

Nykyinen	Kosketusvastus	Lämmöntuotanto
300A	0.1mΩ	9W
400A	0.1mΩ	16W
500A	0.1mΩ	25W

 

Vain 0,05 mΩ ero voi vaikuttaa merkittävästi sulakkeen lämpötilan jakautumiseen jatkuvan käytön aikana.

 

Korkeajännitteisen sulakkeen kansikokoonpanon on ohjattava neljää teknistä muuttujaa

Sähkönjohtavuus: C1100 kuparin johtavuus Suurempi tai yhtä suuri kuin 97 % IACS
Kosketusvastus: vakaa vastus lämpösyklin jälkeen
Mekaaninen lujuus: ulosveto{0}}voima, joka on suunniteltu asiakkaan toiveiden mukaan
Pinnan suojaus: hopea/tinapinnoitteen paksuus kontrolloitu XRF-testauksella

 

 

 

C1100 Copper saavuttaa vähintään 97 % IACS:n johtavuuden suurvirtasovelluksissa

 

Materiaalin valinta määrää suoraan sähköhäviöt ja lämpösuorituskyvyn. Kuparikosketinsuojukset valmistetaan yleensä korkean -johtavuuden kupariseoksista tai messingistä riippuen mekaanisista vaatimuksista.

 

Kaksi yleisesti valittua materiaalia ovat:

 

Materiaali	C1100 puhdasta kuparia	C2680 messinki
Pääkoostumus	Cu suurempi tai yhtä suuri kuin 99,90 %	Cu 64% -68%, Zn-tasapaino
Sähkönjohtavuus	Suurempi tai yhtä suuri kuin 97 % IACS	Noin 25–30 % IACS
Vetolujuus	245-345 MPa	300-450 MPa
Lämmönjohtavuus	Korkea	Keskikokoinen
Korroosionkestävyys	Erinomainen pinnoituksen kanssa	Hyvä
Leimaamisen suorituskyky	Erinomainen	Erinomainen
Suositeltu sovellus	Korkea{0}}nykyinen kontaktien enimmäismäärä	Mekaaniset liittimet

 

Sähköajoneuvojen sulakekoskettimille valitaan tavallisesti C1100 kupari, kun virran-kantokyky on etusijalla.

 

C2680 messinkiä voidaan käyttää:

Rakenteelliset kiinnitysosat

Heikko{0}}virtapäätteet

Komponentit, jotka vaativat korkeampaa mekaanista kovuutta

Messingillä on kuitenkin noin -kolmasosa kuparin johtavuudesta, mikä aiheuttaa korkeamman Joule-kuumenemisen samoissa virtaolosuhteissa.

 

Autojen sulakekomponenttien materiaalisertifiointivaatimukset

 

Pätevien toimittajien tulee toimittaa:

Materiaalin koostumusraportti
RoHS- ja REACH-vaatimustenmukaisuus
Mekaanisten ominaisuuksien tarkastus
Sähkönjohtavuuden testaus
PPAP-tason 3 lähetys

 

Tyypillinen saapuva tarkastus sisältää:

Spektrometrin koostumusanalyysi
Kovuustestaus
Vetovoiman testaus
Pintavaurioiden tarkastus

 

Pyydä ilmainen DFM-arviointi ja tarjous

 

 

±0,01 mm:n leimaustoleranssi varmistaa sulakkeen kannen kokoonpanon johdonmukaisuuden

 

Suuri-volyymi EV-sulakekomponentit vaativat vakaan mittasäädön. Progressiivista leimaamista käytetään laajalti, koska se yhdistää aihion, muotoilun, taivutuksen, lävistyksen ja kohokuvioinnin yhdeksi jatkuvaksi prosessiksi.

 

Tyypilliset valmistusparametrit:

 

Käsitellä	Tekninen ohjaus
Progressiivinen leimaus	±0,01 mm mittatoleranssi
Kuormitus	Ohjataan materiaalin paksuuden mukaan
Puren korkeus	Ohjataan asiakkaan toiveiden alapuolella
Tasaisuuden tarkastus	CMM-mittaus
Työkalun käyttöiän seuranta	Jatkuvat muottien huoltotiedot

 

Suurten{0}}volyymien autoalan ohjelmissa leimaussuuttimet edellyttävät:

SKD11/D2 työkaluterästen valinta
Monivaiheinen muotoilu
Automaattiset ruokintajärjestelmät
Reaaliaikainen{0}}ulottuvuusseuranta

 

In-stanssaus parantaa mekaanista luotettavuutta

Jotkut sulakekosketinkokoonpanot vaativat integroidun niitauksen kuparikerrosten tai liittimien väliin.

 

Edut:

Ei ylimääräisiä kiinnikkeitä
Vakaa sähköliitäntä
Vähentynyt kokoonpanovaihtelu
Parempi tuotannon tehokkuus

 

Kriittiset tarkastuspisteet:

Niitin korkeus
Niitin muodonmuutos
Nivelten vahvuus
Sähkövastus tärinätestauksen jälkeen
 

 

3-5 μm hopeapinnoitus vähentää kosketuskestävyyttä ja estää hapettumista

 

Kupari muodostaa luonnollisesti oksidikerroksia, jotka lisäävät kosketusvastusta. Pintapinnoitus parantaa johtavuuden vakautta ja korroosionkestävyyttä.

Yleiset pinnoitusvaihtoehdot:

 

Pinnoitteen tyyppi	Paksuus	Pääasiallinen etu	Sovellus
Hopeointi	3-5μm	Pienin kosketusvastus	Korkea{0}}virta sähköauton sulakkeen kosketin
Tinapinnoitus	5-10μm	Kustannustehokas{0}}korroosiosuojaus	Yleiset sähköliittimet
Nikkeli aluskerros + hopea	Ni 1-3μm + Ag 3-5μm	Parempi diffuusiovastus	Korkean lämpötilan{0}}sovellukset

 

Hopeapinnoitus vaatii tiukkaa valvontaa:

Pinnoitteen paksuuden tasaisuus
Pinnan tarttuvuus
Huokoisuustaso
Rikkikorroosionkestävyys

 

Testausmenetelmiä ovat:

XRF-pinnoitteen paksuuden mittaus
Suolasumutesti
Poikittais-kiinnitystesti
Kosketinvastuksen mittaus

 

 

Hitsauksen laatu määrittää virransiirron luotettavuuden

 

Kuparikosketinkokoonpanot vaativat usein liitosprosesseja napojen, korkkien ja johtavien sisäosien välillä.

Valinta riippuu materiaaliyhdistelmästä, tuotantomäärästä ja lämpövaatimuksista.

 

Käsitellä	Resistanssi hopea juotos	Laserhitsaus Cu-Al
Liittymisperiaate	Sähkövastuksen + hopeaseoksen täyteaineen tuottama lämpö	Laserenergialla sulavat perusmateriaalit
Sopivat materiaalit	Kupari-kupari, kupari-messinki	Kupari{0}}alumiinihybridiliitokset
Yhteinen Vahvuus	Korkea	Korkea
Lämmön vaikutusalue	Suurempi	Pienempi
Tuotantonopeus	Keskikokoinen	Korkea
Tarkastusmenetelmä	Metallografinen analyysi	Hitsauksen tunkeutumisen tarkastus
Tyypillinen sovellus	Sulakkeiden kosketinkokoonpanot	EV akun virtakiskoliitännät

 

Kupariset kosketinsuojukset:

Resistanssihopeajuotto tarjoaa luotettavan sähkönjohtavuuden.
Laserhitsausta suositellaan erilaisille metalliliitoksille, kuten Cu-Al.

 

Laadunvarmistus sisältää:

Hitsauksen poikkileikkaus{0}}analyysi
Vetolujuustestaus
Sähkövastuksen testaus
Lämpöpyöräilyn arviointi

 

 

 

Autojen sulakkeiden kosketinkomponentit vaativat IATF 16949 -laatuvarmennusta

 

Pätevän korkeajännitteisen sulakekannen toimittajan on tarkistettava sekä sähköinen että mekaaninen suorituskyky ennen massatuotantoa.

Tyypillisiä validointimenetelmiä ovat:

 

Testikohde	Tarkoitus	Tyypillinen vaatimus
Lämpötilan nousutesti	Arvioi lämpöteho	Asiakkaan toiveiden mukaan
Vedä-voimatesti ulos	Tarkista terminaalin pysyvyys	Kokoonpanosuunnittelun määrittelemä
Kosketusvastustesti	Tarkista sähköinen vakaus	μΩ-tason mittaus
Lämpöpyöräilytesti	Arvioi pitkän ajan{0}}luotettavuus	-40 asteesta +125 asteeseen
CMM-tarkastus	Varmista mittatarkkuus	±0,01 mm toleranssi
Metallografinen analyysi	Tarkista hitsauksen laatu	Ei halkeamia tai aukkoja

 

Lämpötilan nousutestaus ohjaa jatkuvaa virtaa

Testauksen aikana:

Virtaa käytetään nimelliskuormalla
Lämpötila-anturit valvovat kuumia kohtia
Infrapunalämpökuvaus tunnistaa epänormaalin kuumenemisen

 

Tekniset tavoitteet:

Vakaa lämpötilan jakautuminen
Ei pinnoitusvaurioita
Ei materiaalin muodonmuutoksia
Ei vastuksen kasvua pyöräilyn jälkeen
Ulosveto-voimatestaus estää mekaaniset viat

 

Mekaaninen validointi vahvistaa:

Kontaktin säilytysvoima
Kiinnittävä luotettavuus
Hitsausliitoksen kestävyys

Autosovelluksissa testitiedot on integroitu:

PPAP-tason 3 asiakirjat
Valvontasuunnitelma
PFMEA
Measurement System Analysis (MSA)

 

 

 

Pätevän OEM-valmistajan tulee toimittaa:

Progressiiviset leimauslinjat
Tarkka muotin suunnittelukyky
Hopeapinnoituksen tuotannon valvonta
Vastushitsaus ja juottaminen
CMM-mittatarkastus
PPAP Level 3 autoalan dokumentaatio

 

Tyypillinen tuotannon työnkulku:

Materiaalin saapumisen tarkastus
Progressiivinen leimaus
Puhdistus ja pinnan esikäsittely
Hopea/tinapinnoitus
Hitsaus- tai niittauskokoonpano
Sähkövastuksen testaus
Mittatarkastus
PPAP-lähetys

Vakaata sähköistä suorituskykyä vaativissa sähköajoneuvojen sulakesovelluksissa kuparikannen geometriaa, pinnoitteen paksuutta ja liitoksen laatua on ohjattava yhdessä eikä arvioitava erikseen.

 

 

Mitä asiakirjoja tarvitaan sähköajoneuvojen sulakkeiden kuparisten kosketinsuojusten PPAP Level 3 -toimitukseen?

PPAP Level 3 -toimitus sisältää mittaraportit, materiaalisertifioinnin, PFMEA:n, valvontasuunnitelman, MSA:n, kykytutkimukset ja tuotenäytteet.

 

Kuinka pitkä työkalujen ja prototyypin läpimenoaika on korkea{0}}sulakekannen kokoonpanossa?

Tyypillinen prototyyppityökalut kestävät 20-30 päivää. Tuotantotyökalut ja validointiaikataulut riippuvat suunnittelun monimutkaisuudesta ja asiakkaan PPAP-vaatimuksista.

 

Miten hopeapinnoitteen paksuus varmistetaankuparisulakkeiden kosketinsuojukset?

Hopeapinnoitteen paksuus mitataan XRF-testauslaitteistolla. Tyypilliset autojen sulakekosketinsovellukset vaativat kontrolloidun 3-5 μm hopeapinnoitteen paksuuden.