电缆是电动汽车高压连结器线束中资本占相比大的零部件,不时使用的导体材料主若是铜及铜合金。铜具有较好的电气性能和力学性能,是电传导的理念念材料。跟着电动汽车充电电流向400A或者更高的标的发展,如果不竭使用铜四肢电缆导体,需使用95mm2或更大规格的电缆,这将增多线束和整车的质料,不利于降稚童耗、进步续航里程的发展战略。因此,为了粗略进步车辆的续航里程,降稚童耗,高压线束需作念轻量化设想。铝及铝合金导体具有讲求的导电性和低密度的本性,是汽车线束轻量化的良导体之一。但铝导体由于自己物理属性的原因,在导电率、力学性能以及蠕变性能上与铜导体存在一定的差距,尤其是铜铝连结由于热彭胀通盘出入较大,在充放电进程中的冷热冲击容易在连结界面处变成舛错或孔洞,导致电阻增多,温升升高。另外,由于铜铝存在电位差,容易变成电化学腐蚀。因此,要念念铜铝连结粗略较领路、安全地诓骗,在力学性能和电化学腐蚀方面要有好的处理有筹商。

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铜铝连结存在的问题

传统的高压线束主若是铜电缆构成,铜电缆导体两头连结的是铜端子或铜排,可以较容易赢得可靠的连结,不存在电化学腐蚀的问题。

在充电功率向大功率充电发展的配景下,现行的充电工夫模范《GB/T20234.1—2015》允许的最大充电电流是250A,而正在制定和更新的模范,已把充电的电流上调至400A、600A,以至1000A以上。在车辆端不增多冷却门径的情况下,电流增多时,把柄焦耳定律(Q=I2Rt),需裁减导体电阻才能使车辆不出现热失效等问题。裁减电阻的有用门径是增多导体截面积,一般情况下,120mm2铜电缆的最大载流是500A,要念念赢得更高的载流才调,电缆的截面积要比120mm2更大,如斯大的尺寸会导致线束质料超重、周折半径过大等问题。因此,铝排或铝棒等轻量化的导体将迎来诓骗的机会。

铝排由于其矩形时事的特征,相易截面积的条款下具有更大的散热面积和较好的导电才调,在线束交代时,矩形的时事故意于平面的敷设，占用更小的空间，同期铝排自己的结构刚性使其在装配时可以使用更少的线束固定卡扣而赢得好的线束交代性能。

把柄铝导体自己的材料属性，与铜端子连结时，在力学性能、电气性能、耐腐蚀性能等方面存在一些固有的问题，如下文所述。为了处理或缩小由于铜铝材质自己特质各异带来的性能裁减，需连接铝合金材料、连结面容和名义处理对铜铝连结的力学性能和电气性能的影响。

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铜铝连结有筹商

2.1 铝合金材料的吸收

铜和铝的物理参数在力学性能和电气性能上有显然各异。表1为铜和铝的物理参数，从表中可以看出，铝的强度低于铜，但其热彭胀通盘是铜的1.35倍。热彭胀通盘的各异是铜铝连结是否可靠的一项挑战。具体吸收何种系列的铝合金需要把柄连结的有筹商进行吸收。举例，要求可焊性相比好的可吸收1系铝合金，要求强度较高且抗蠕变性好的可以吸收6系或8系铝合金。

表1铜铝物理参数

不时情况下，可以四肢导体的铝合金主要有1系、6系和8系系列，其中1系主要招牌为1350/1050，6系铝合金的主要招牌为6101，8系铝合金的主要招牌是8030/8176。不同铝合金的主要各异如下:

1)1系铝合金主要本性是含铝99.00%以上，导电率约61%，耐腐蚀性能好，焊合性能好，其弊端是质地较软，强度较低，连结强度不高;

2)6系铝合金主要本性所以镁和硅为主要强化相，具有较好的力学性能和导电性能，适应螺栓连结，一般其导电率约55%IACS;

3)8系铝合金主要本性是会在合金体系中添加一些稀土或微量元素，起到强化作用，具有较高的机械强度，其抗蠕变性能基本可以与铜合金比好意思，如图1所示。铝合金导体的合金因素加入，大地面进步了其导电性能和连结性能，在电流过载时，合金因素发扬捏续的连结作用，使铝合金导体抗蠕变性能增多。

2.2 铜铝连结的面容

铜端子或铜排与铝导体线束的连结可靠性需要商量抗蠕变、应力大意等力学性能，同期也需要商量铝名义氧化膜带来的电气连结问题。不时，铜铝连结的面容主要有闪光对接焊、钎焊、搅动摩擦焊以及螺栓连结，其中闪光对接焊、钎焊、搅动摩擦焊等焊合连结可以有用躲闪铝名义氧化膜的问题，而螺栓连结则需要注重商量铝名义氧化膜带来的挑战。

图1 铜铝抗蠕变性能

铜和铝的焊合需要商量以下几点问题。

1)铜铝的热彭胀通盘和导热性不雷同，焊合时受热时的彭胀量不雷同，如果逐渐加热，时辰过长会使彭胀的各异更大，因此，在焊合时需贯注罢休焊合面的受关怀况及焊合时辰。

2)异种金属材料复合焊合赢得的焊合照看脆性较大，把柄图2的铜铝二元相图可知，铜铝融解焊合的进程中容易生成脆性相。这是因为在连结处易生成铜、铝间化合物，其主要因素为铝化铜，即在铜铝焊缝处有脆性化合物生成，易导致焊照看的强度裁减。

3)铜铝的熔点出入较大，出入约400℃，焊合时容易出现铝已熔化但铜未焊透，需要调试出顺应的工艺。

图2 铜铝二元相图

铜铝连结的另一种常用连结面容是螺栓连结，铝排选用6101四肢铜铝连结的导体，则可吸收螺栓连结或焊合连结的连结面容。当选用螺栓连结时需设想防松的螺栓连结结构，夺目铜铝连结由于冷热冲击带来的热胀冷缩，导致连结界面产生舛错或孔洞，发生应力大意。关于螺栓连结的转矩设定需要通过一系列的测试或野心，得到合适的斗殴应力和斗殴电阻，其判定条款可以按照斗殴电阻变化与斗殴应力变化比值<-0.1μΩ/MPa来详情。此时对应的转矩即为合适的转矩，其野心公式如式(1)所示。

式中:mv为电阻与应力变化比值，其<-0.1μΩ/MPa时被以为是领路斗殴的;∂Rv为斗殴电阻变化值;∂σm为斗殴应力变化值。

图3所示为锡和铜、锡和锡连结时的负载弧线，虚线是斜率为-0.1的渐近线，当虚线与实线相切时，默示此时的应力和电阻是相比合适的，应力需不小于此值。因此，螺栓连结的转矩需要通过试验得到考证后才能设定为可靠值。举例M6的螺栓，其材料、垫片、斗殴面积不同，需竖立为不同的转矩以赢得领路连结性能。一般国标M6的螺栓转矩可竖立为8.5N·m。

图3 不同金属间的螺栓负载弧线

铜铝连结的几种连结面容各有优弊端，是否粗略与电动汽车铜端子和铝排的可靠连结相匹配，需要对连结后的力学性能和电气性能进行测试和评估。

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试验考证

3.1 铜铝排焊合性能测试

1)铜铝排焊合连结照看考验材料和规范

吸收铜排和铝排四肢连接对象，铜排材料吸收T2紫铜，铝排吸收1350铝合金，采用闪光对接焊、银钎焊、搅动摩擦焊、超声波焊合的面容进行焊合连结，其中闪光对接焊和搅动摩擦焊采用对接连结的面容，银钎焊和超声波焊合采用搭接焊合，焊合时事如图4所示。铜的尺寸为4.5mm×45mm×500mm，铝排的尺寸为4.5mm×45mm×500mm。

图4 铜铝连结面容

对焊合后的样件进行力学性能和电气性能测试，力学性能测试主要测试照看的180°标的的拉脱力，电气性能主要测试连结电阻和380A条款下的温升，其中搭接焊合的两种焊合连结需特等测试90°防地的剥离力。

2)铜铝排焊合连结照看试验成果

4种铜铝排焊合照看测试成果如表2所示。通过对比180°标的的拉脱力可知，闪光对接焊和搅动摩擦焊的取悦强度较好，连结电阻较低，在380A的额定电流下，通载2h后，照看位置的温升相比接近，折柳为36K和34K。银钎焊和超声波焊合的180°标的拉脱力略小，且90°标的剥离力较小，不合适使用要求，银钎焊的斗殴电阻和温升较高，载流才调弱。

表2 4.5mm×45mm铜铝排焊合性能对比

3.2 铜铝螺栓连结照看性能测试

铝排的材料吸收6101铝合金，铜排的材料为T2紫铜，铝排材料尺寸为4.5mm×45mm，铜排材料尺寸为3.5mm×35mm，用M6的螺栓将各种品以8.5N·m的转矩进行连结，进行盐雾前后的电气性能测试。样品种类1为铝排未电镀，样品种类2为铝排电镀银，样品种类3为铜排未电镀，样品种类4为铜排名义镀银。盐雾条款为96h中性盐雾，温升测试电流为380A，温升测试成果如表3所示。

表3 铜铝盐雾前后的温升

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试验分析

4.1 铜铝焊合照看考验分析

通过对4种焊合面容的测试成果可知，闪光对接焊由于是将铝排和铜排以化学和会的面容变成了相比牢靠的连结照看，在照看界面处变成了Cu/Al搀杂物，具有较好的力学性能和电气性能，拉伸强度是4种焊合面容中最高的，焊合电阻较低，且温升相对较小，适应于铜和铝的焊合连结。高压线束对工夫清洁度要求较高，不时是要在知足VDA19中CG2以上的环境中坐蓐，由于闪光对接焊在坐蓐进程中对环境不友好，尺寸罢休难度较大，故非必要情况下不保举此连结面容。

由于银钎焊是在铜铝连结界面处添加有银铜合金的钎料，焊合时由于银的熔点低于铜而先熔化，在施加压力的条款下，使铜铝焊合在通盘，但银的熔点又高于铝，从而 使铜铝在受热和压力时变形不屈衡，导致照看在拉伸和剥离时强度不及。由测试成果可知，银钎焊的剥离力和连结电阻是3种连结面容中最差的一种，高压线束中不提出使用此连结面容进行铜铝连结。

搅动摩擦焊是一种固邻接结面容。在搅动摩擦焊进程中，一个柱形带相当轴肩和针凸的搅动头旋转着插入被焊工件，搅动头和被焊材料之间的摩擦产生了摩擦热，使材料热塑化。当搅动器具沿着待焊界面上前挪动时，热塑化的材料由搅动头的前部向后部转动，况兼在搅动器具机械铸造的作用下，完满工件间的固邻接结。通过测试成果可知，搅动摩擦焊的拉伸性能和连结电阻较好，是4种连结面容中相对较可靠的面容之一，且制作工艺欢喜，粗略适用1系、6系和8系的铝合金焊合，具有高效、领路坐蓐的本性，是可以的铜铝连结面容。

超声波焊合是通过振幅器的高频振动和焊头的压力使被焊合件取悦在通盘的，此连结面容较熟识地诓骗于导线与端子的连结中，粗略赢得较低的电阻和较高的结协力。通过测试成果可知，连结电阻和温升相对较低，但连结强度较低。主要原因是在铜端子和铝排的连结中，当铜铝排的厚度相对较小时，竖立焊合能量富足，超声波焊合是可靠的，但关于铝排规格较大时，受焊合竖立能量的影响，焊合不透澈，连结强度较低。

总而言之，4种焊合连结面容中，适应于高压线束的面容主若是搅动摩擦焊，此焊合面容工艺领路可靠，且对环境相比友好。

4.2 铜铝螺栓连结照看考验分析

由于铝合金导体名义存在细巧的氧化层，氧化膜的导电率相比差，需要相应的结构来点破，进步端接的导电率。如果采用螺栓连结的面容，需要设想相当结构和合适的转矩来保证连结的可靠性。依据以往的教唆数据，M6的螺栓需要使用8.5N.m的转矩来赢得较好的力学连结和电气连结。把柄表3数据走漏，当铝名义未作念电镀处理时，其与任何情状的铜和铝连结王人处于不可靠情状，盐雾后的温升急剧增多，使产物处于不安全情状。铝名义镀银后，与裸铜和镀银铜的连结时，盐雾前后的温升是及格的。

未电镀铝排与未电镀铜排连结时，盐雾前后的温度各异≥200℃。主要原因是铝和铜存在电位差，当存在盐溶液介质时，铜铝界面发生电化学腐蚀，变成缺乏等瑕疵，使连结电阻加快增多，跟着电通顺载的时辰增多，温度也捏续增多。未电镀的铝与电镀的铜排连结时，天然铜排有电镀银层，但在96h盐雾后，温升如故各异接近200℃，讲明铜铝之间如故发生了较严重的电化学腐蚀。大部分的存储、转运的环境瑕瑜密闭的，环境中存在大批的水汽、介质，铜铝连结界面在存在电解质的情况下，极易变成原电板反映，发生电化学腐蚀，从而导致斗殴电阻和温升急剧增多，使产物失效。因此，关于高压线束产物，当铜铝连结可能处于非干燥环境时，提出对铜铝名义进行镀银处理，夺目电化学腐蚀发生，以赢得较可靠的连结性能。

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结语

通过对铝合金和铜导体的连结分析，在铝排材料吸收、连结面容、名义处理等方面得出如下论断。

1)通过对比不同焊合面容的力学性能和电气性能，保举选用搅动摩擦焊四肢可靠的连结面容。

2)铜铝连结吸收螺栓连结时，如果铜铝连结区域不行保证处于干燥环境时，提出对铝排名义作念镀银处理开云kaiyun官方网站，同期需设想防松结构，以夺目由于铜铝热彭胀通盘各异带来的应力大意行为，以赢得较领路的电气连结。

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