高壓連接器插拔壽命問題探討

2020-12-03 線束世界

以下文章來源於新能源高壓連接器聯盟 ，作者sherlock.wan

這段時間事情太多，加之休息了幾天，荒廢了文章，內心十分覺得對不起這麼多朋友的關注，

最近看一篇文章寫道，說一百多年前有個物理學家叫做亨利.羅蘭，他有個演講，說為了應用科學，「科學本身必須成功，假如我們停止科學的進步而只留意科學的應用，很快就會退化成中國人那樣，多少代以來他們都沒有什麼進步，因為他們只滿足科學的應用，卻從來沒有追問過所做事情的原理，而這些原理就構成了科學」。一百年過後，我們在一些領域依然還是空白...

我想我掌握的知識很少，閱歷也有限，但是我依然願意盡我所能把我私人時間用在寫文章上

做一個搬運工，輸出內容同時，也想輸出我的價值觀，寫文章的2個非常重要的希望：

希望能有更多的人對待技術對待知識保持知其然也知其所以然的態度希望能有更多的人對待事物和「真理」可以有更多的質疑精神，質疑的本身才是真理

雞湯說完了，接著之前的話題，把這一些列的問題寫完，今天來聊聊這插拔次數和鍍層的關係，包括10000次插拔的如何實現；要儘快把這個問題卡寫完；

留言問題匯總

1.EMC中高壓連接器和電纜相關的應用及現狀介紹和分析

2.與振動相關的標準，測試以及應用失效評估，包括正旋和隨機部分

以及振動超標後對接插件的影響，同時分享提高連接器和線束振動等級的措施有哪些?

3.高壓連接器端子插拔次數和鍍層結構的關係，10000次插拔如何實現?

4.連接器的溫升因素，在不進行大變更的基礎上如何降低溫升?

5.特斯拉MODEY 充電線束解析，外部金屬管和IPT插件

「高壓連接器端子插拔次數和鍍層結構的關係，10000次插拔如何實現?」

首先我想分解一下這個朋友的問題：

1.高壓連接器的端子插拔次數和鍍層結構關係

2.10000次插拔如何實現

所以這其實是2個問題，我們先說說第一個問題

1.高壓連接器的端子插拔次數和鍍層結構關係

我想這位朋友是想問鍍層的好壞對插拔次數的影響，首先對於插拔次數的問題，一般分2種，充電槍和插座的要求一般是10000次，車內的高壓連接器一般是50或者100次，標準上一般會要求至少滿足50個插拔循環的可靠工作，當然根據產品的本身的特性和維護頻率要求也是可以和OEM雙方商榷要求的； 我想這位朋友是想問鍍層的好壞對10000次的插拔的影響；

其實10000次的插拔曲線基本上都是差不多的，都是一開始磨損的比較厲害（比如前500次）然後曲線逐步趨於平穩的過程，這個地方我們需要了解一些基礎知識，比如接觸電阻的組成，這個插拔的過程的評判是通過接觸電阻的變化來體現的，因為電阻會產生熱，最終會以熱能形式產生少量的能量損失，所以隨著功率的越來越大，怎麼降低電阻，降低接觸迴路的整體接觸電阻是一個重要的研究課題；

我們還是著重去說鍍層， 公端子的基體材料一般是紫銅，彈性件的基體材料一般是也是鈹銅合金，連接器裡最常規的做法就是銅或者銅合金的基體表層鍍銀，為什麼會選擇鍍銀呢，主要原因是，銀具有任何金屬中最高的電導率和導熱率，這有助於有效地傳輸電能和熱量，另外，銀是相對較軟的金屬，其允許銀沉積物在配對連接器周圍壓縮並形成，從而填充小空隙和微粗糙度，這樣可以增加有效接觸面積，從而降低整體連接器電阻，其實就是形成氧化層；一般在銅基體上還要鍍裸銅、鍍鎳、最後再鍍銀，不同的鍍層是有不同的意義的，比如我理解的在鍍銀之前要鍍鎳的目的是可以改善整體沉積的性能，在銀下面鍍一層鎳，一方面可以防止銅基體遷移，因為越是高溫下銅固體的材料會慢慢遷移到銀上，形成新的合金，會影響電性能傳輸，另外，銀是不耐磨的，鍍一層鎳是可與增加耐磨性，而且也能對底銅形成一層保護膜，防止銅氧化了；一般在裸銅基體的表面還會在增加一層鍍銅，這樣保證基體表面的附著性，從而鍍鎳的時候效果會比較好；

銅合金用於傳導都已經有100多年的歷史了，而銅鍍銀的做法也有接近100年的歷史了，但是隨著電動汽車越來越普及，充電接口高達10000次的插拔要求，對端子的鍍層可靠性又提出了更高的要求，各連接器廠家也在研究不同鍍層配方對連接的可靠性影響，但是基本上基礎原則還是以銅鎳銀為主，在這個過程中，也有廠家在這之間增加一些新的鍍層；包括在鍍層的厚度上嘗試調整，形成自己的配方；另外我認為這個插拔過程中對鍍層影響的因素有非常多，比如不同的溫度下，比如正向力屈服失效了等... 很多的影響因素都是相輔相成的，而且在不同的插拔次數階段 這些問題出現的頻次等都是不同的，我覺得從一開始就需要通過連接推導把所有失效模式都展開，然後挨個逐步分析，這個過程中是不同找平衡的一個過程，不斷的仿真、試驗、在調整設計、再進行優化的一個過程；至於插拔多少次會對什麼鍍層有什麼影響，影響有多大，這個可以通過試驗數據獲得；

2.10000次插拔如何實現

業界都公認的充電接口插拔壽命是不低於10000次，太久不從事技術工作，我找了一下，貌似沒有找到國標上有對10000次的具體要求的，知道的朋友也可以幫忙告知一下，我看到UL2251上有這個要求，姑且以這個為準吧，這個測試項UL把它定義為耐久負荷試驗，這個裡面記錄了 測試的環境要求，操作速度、頻率等，要求還是比較苛刻的，感興趣的朋友可以自己去看看；測試工裝可以自己做一個簡易的工裝然後手動人工插拔，也可以定做一個自動插拔工具，可以隨時檢測接觸電阻的變化，只要最後的要求滿要求即可；

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    下面從連接器標記內容不清晰、連接器標刻處發黑、連接器標刻處發黃、連接器標刻方向反向四個加工過程中最常見的問題來分析不良原因及解決措施。1.連接器標記內容不清晰連接器標記內容不清晰：指打標深度太淺，目視檢查字跡模糊不清。