1.電氣連接要求

電連接從廣義上來講是電器產品中所有電器迴路的集合,從狹義來講,是指產品內部將不同導體連接起來的連接方式。而電氣連接點是指電器及電氣設備之間以及它們與母線或電纜之間的電氣連接部位,電氣連接點過熱是鋰動力電池模組應用中的一種故障隱患。

既然是電連接,肯定對過電流能力要有一個基本的要求,電連接是鋰動力電池生產和使用過程中很重要的一環,需要高安全、高可靠性的,所以隨着電動汽車對供電可靠性、安全性要求的提高,鋰動力電池模組的電氣連接點過熱這一故障隱患已成爲一個越來越受關注的問題,引起我們重視並認真研究其發生、發展的原因,以便徹底解決。

導體連接的實際表面並不是光滑的,而是粗糙的、凹凸不平的。因此,當兩個金屬接觸時,只在局部的金屬接觸點形成導電路徑。隨着接觸壓力的增加,微小的金屬接觸點的數量和麪積也隨之增加。

這些金屬接觸被稱爲a斑點,是唯一的導電路徑。氧氣和其他腐蝕性氣體可以進入這些接觸區域並和暴露的金屬發生反應,使金屬接觸面積減小,最終將導致真實可導電接觸面積消失,儘管此時在氧化表面仍存在着機械接觸。

需要注意的是,實際接觸面積包含了承載接觸面積。承載接觸面積覆蓋着氧化膜,因而不是可靠的電流傳輸通道。真實的導電接觸面積只是實際接觸面積的一小部分,通常認爲遠小於1%的名義接觸面積。

電流通過接觸界面時,電流被收縮已通過a斑點,由於電流收縮而產生的接觸電阻稱爲收縮電阻。收縮電阻與金屬的基本特徵(如硬度和電阻率)相關,由於金屬表面並不是理想清潔的,電流路徑受到金屬表面上存在的薄氧化膜、硫化膜和其他無機膜的影響,因此總接觸電阻是收縮電阻和膜層電阻之和。

接觸電阻是電接觸電阻中最普通的特徵,總是作爲電路電阻的一部分而被考慮。雖然接觸電阻和電路電阻相比非常小,但接觸電阻的變化可能會導致電氣連接失效,這是因爲接觸電阻的改變影響真實可導電接觸面積。

2.電氣連接點的溫度變化

1)工作電流。鋰動力電池模組的電氣連接點在通過工作電流時,由於存在媒質的散熱因素,在一面散熱一面吸熱的情況下,其溫度上升曲線如圖1所示。起初因溫差小,散熱少,從而造成溫度上升較快,隨着溫差的進一步增大,散熱增多,吸熱相對減少,因而溫度上升較緩,當溫差增大到單位時間內的發熱等於單位時間的散熱,達到熱平衡狀態時,溫度達到一穩定值QF。經驗及資料顯示,接觸點的溫升可以近似用下式估算:

式中:I是接觸點的電流,A;RJ是接觸電阻,Ω;λ是接觸點材料的導熱係數,W/℃.cm;ρ是接觸點材料的電阻係數,Ω.cm。

2)短路電流。鋰動力電池模組的電氣連接點在通過短路電流時,由於短路電流的時間很短(一般爲0.7s左右),導體所發熱量來不及向周圍介質散發,其熱量全部集中於接觸點上,造成接觸點的溫度呈幾何級數急劇上升,如圖2所示,如果此值大於設備接觸處材料的短時發熱溫度,接觸點將發生不可逆的損壞過程。以鋁-鋁對接爲例,當連接處產生200℃以上的高溫時,將發生溶焊等事故。

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