新能源汽車的動力電池系統由多個電芯組成的模組構成，通過導電連接串聯起來。當前，軟銅排因其優(yōu)異的導電性能、外部絕緣保護和中間柔性結構而成為新能源汽車首選的連接方式。這些特點使得軟銅排在汽車行駛中能夠有效緩沖應力，確保車輛的安全性與穩(wěn)定性。因此，作為關鍵連接器的銅排的性能至關重要。為確保新能源汽車使用的銅排符合標準要求，必須執(zhí)行一套標準化的檢測流程。
本文基于客戶委托的銅排測試方案，并參考了主要相關標準，綜合分析了銅排在基礎性能、電性能、環(huán)境適應性及機械性、阻燃能力和老化耐久性等方面的測試需求。文中對各項測試項目進行了理論分析，并展示了實際操作過程。
銅排，在電池包內部扮演著連接和導電的關鍵角色，亦被業(yè)界稱之為busbar。其首要功能是實現電池單體之間的電氣連接，確保電流的有效傳輸。隨著制造商追求更高容量的電池以延長電動汽車的續(xù)航里程，電池包設計的緊湊性使得電池產生的熱量易于在中部集中。這種設計帶來的挑戰(zhàn)之一是散熱問題日益嚴峻。采用銅排作為軟連接，能夠促進電池包內部的熱能迅速分散，從而維持電池模組的溫度在理想范圍內，進而銅排在承擔導電職責的同時，也發(fā)揮了重要的散熱作用。
銅排作為關鍵的車輛組件，必須滿足特定的性能標準以及符合道路車輛部件的相關規(guī)范。盡管目前尚無專門針對電池包銅排的具體標準，但其要求主要參照以下幾個國家標準和國際標準：GB/T 25085（ISO 6722）涉及道路車輛使用的60V至600V單芯電線、GB/T 31467.3關于電動汽車用鋰離子動力蓄電池包和系統的要求、GB/T 28046.3涵蓋道路車輛電氣及電子設備在機械性能方面的環(huán)境條件與試驗、GB/T 28046.4涉及道路車輛電氣及電子設備的氣候負荷環(huán)境條件與試驗。
在進行銅排測試時，主要關注以下幾個方面：
1. 外觀檢查，確保銅排無明顯缺陷或損傷。
2. 進行理論分析和實際測試，通過圖片展示來評估銅排的性能。
3. 對關鍵測試項目進行失效因素分析，以識別可能的問題并采取預防措施。
銅排在電動汽車中的重要性不容忽視，因此在設計和生產過程中，必須嚴格按照相關標準進行測試和評估，以確保其可靠性和安全性。
在銅排的生產過程中，外觀檢查、尺寸測量和電壓降測試是三個關鍵的質量檢驗步驟。這些檢驗程序確保了銅排產品符合出廠技術標準和設計要求。
外觀檢查旨在確認銅排的表面狀況是否滿足預定的技術標準。檢查時，要求銅排表面必須平整、無毛刺、無明顯缺陷及變形。這一過程通常通過目視檢查完成。
尺寸測量的目的是驗證銅排的物理尺寸是否與設計圖紙一致。不合規(guī)的尺寸可能會對最終裝配產生負面影響。尺寸檢測通常使用卡尺進行，以確保精度。
電壓降測試用于評估銅排在通電狀態(tài)下的性能?？紤]到銅排固有的內阻，測試會測量接觸兩端的電壓降，并與輸出電壓進行比較，確保其值符合技術規(guī)范。這一過程需要通過設定電流并利用高精度萬用表來完成。
這三個步驟共同構成了銅排質量控制的核心，確保每一件產品都能達到高標準的質量要求。
銅條的電阻率是影響其電壓降的一個關鍵因素，而這又與材料的種類密切相關。在當前的制造工藝中，紫銅被認為是制作銅條的優(yōu)選材料，因為它具有良好的延展性、出色的抗腐蝕性以及較高的導電性。
電性能評估
進行電性能測試的主要目的是準確測算出銅條的導電率和電阻系數，以確保其基本參數滿足特定的技術要求。這一過程可以參照GB/T 351標準中的推薦方法來進行。
耐電壓與絕緣電阻測試
銅條作為電池組件內部的關鍵連接和導電部件，通常需要能夠承受200至300伏特的高壓。如果其耐壓和絕緣性能不達標，可能會引發(fā)諸如漏電增加、內部短路等問題，甚至可能導致安全事故的發(fā)生。因此，進行型式驗證是至關重要的。
具體的測試方法是，在一定的相對濕度條件下，將錫鉑紙均勻地纏繞在銅條的絕緣層外。然后在總成導體與錫鉑紙之間施加500至2500伏特的交流電壓（對絕緣層施加500伏特的直流電壓），并持續(xù)該測試過程1分鐘。在此期間，銅條的絕緣層不應被擊穿，或至少應滿足最低的絕緣要求。圖4展示了耐壓和絕緣測試在實際中的應用案例。
耐壓絕緣操作布置
耐壓絕緣的有效性受表面絕緣材料和測試電壓的影響。在選擇合適的測試電壓方面，對于額定電壓低于500V的設備，建議采用500V或1000V作為測試標準；而額定電壓超過500V的設備，則應選擇1000V或2500V進行測試。在材料選擇上，制造商必須基于產品性能要求選用合適的絕緣材料，以確保產品能夠通過驗收標準。
溫升試驗操作布置
溫升試驗旨在控制銅排在運行過程中產生的熱量。該試驗方法包括：在規(guī)定的環(huán)境溫度條件下，對銅排的兩個導流端施加額定電壓并通過額定電流。經過至少一小時的熱平衡后，測量銅排表面的溫升。影響銅排溫升的主要因素包括導流端與銅排之間的接觸電阻以及環(huán)境溫度。
導流端與銅排的連接松動會導致接觸電阻異常增加，根據功率公式W=I2*R*t，若在特定時間內電流穩(wěn)定，接觸電阻的增加會導致熱功率的顯著提高，進而使得接觸點溫度上升。為防止接觸電阻過高，必須采用適當的螺栓來緊固導流端和銅排。
測試環(huán)境中的空氣流動不暢會導致銅排產生的熱量無法有效散發(fā)，長時間累積會使得周圍環(huán)境溫度升高，進一步導致銅排表面的溫度上升。此外，如果環(huán)境箱內的風速過大或部分銅排靠近出風口，也可能引起銅排表面溫度分布不均。因此，在選擇測試環(huán)境時，應確保其穩(wěn)定性。
低溫和高溫試驗旨在模擬銅排在實際操作中可能遇到的極端氣候條件，以評估銅排在經歷極端溫度后，其外觀是否出現變形以及其絕緣和耐壓性能是否有所降低。
在進行銅排的性能驗證過程中，必須遵守特定的溫度存儲和沖擊試驗標準。首先，低溫存儲應在-40℃或更高溫度下進行，持續(xù)時間不超過24小時。而高溫存儲則應保持在85℃或以下，時間上限設定為48小時。這些條件是根據GB/T 28046.4標準制定的，該標準考慮到了我國北方地區(qū)可能遇到的最低氣溫以及產品在車輛中安裝位置對高溫耐受性的影響。
進一步地，銅排的溫度沖擊試驗旨在檢驗其在極端溫差條件下的性能穩(wěn)定性。根據GB/T 31467.3標準的規(guī)定，銅排需要在-40℃至85℃范圍內經受交替溫度環(huán)境，其中轉換時間為30分鐘以內，每個極端溫度持續(xù)8小時，并需完成5次循環(huán)。這一過程旨在評估銅排在經歷極限溫差沖擊后，其外觀是否出現變形、絕緣與耐壓性能是否下降以及電壓降是否符合要求。
在未特別規(guī)定的標準條件下，銅排busbar需進行不帶電的溫度沖擊測試。該過程包括對測試前后的外觀、電壓降及絕緣性能的評估。
銅排還需經過濕熱循環(huán)測試以驗證其在高溫高濕環(huán)境下的性能穩(wěn)定性。測試依據GB/T 31467.3規(guī)定執(zhí)行，旨在確認銅排在至少80°C和85%濕度條件下，其物理形態(tài)及電氣性能（包括絕緣和耐壓）是否保持合格標準。圖9詳細呈現了溫濕循環(huán)試驗的布置。
銅排作為電池包的關鍵連接部件，必須通過振動和機械沖擊測試以確保其結構完整性。這包括檢驗其在受到振動或沖擊后是否出現斷裂或形變，并確保其絕緣和電壓降指標依然滿足要求。
在執(zhí)行電池系統銅排的振動和機械沖擊測試時，我們遵循兩個主要國家標準GB/T 31467.3和GB/T 28046.3。根據GB/T 31467.3標準，隨機振動測試應覆蓋10~1000Hz的頻率范圍，均方根加速度值(RMS)設定為27.8m/s^2。對于機械沖擊，按照相同的標準施加25g的沖擊力持續(xù)15ms，或者依照GB/T 28046.3標準選擇適合的參數進行試驗。
至于阻燃性能，由于電池系統存儲大量能量，存在火災和爆炸風險，因此作為關鍵連接部件的銅排必須具有良好的阻燃性。根據GB/T 2408標準的規(guī)定，我們通常采用垂直燃燒法來評估其阻燃性能，并記錄下余焰燃燒的時間。一般而言，銅排的阻燃性能需要達到V-0級，這是對材料阻燃性能的一種嚴格要求。
通過這些標準化的測試方法，我們能夠確保銅排在振動、機械沖擊以及阻燃性能方面符合嚴格的質量標準，從而保證電池系統的安全運行。
老化測試旨在評估銅排總成在持續(xù)高溫影響下，其表層絕緣層是否出現開裂或變形，并檢驗絕緣及耐壓性能是否下降。該測試遵循GB/T 25085標準中的“240小時短期老化”和“3000小時長期老化”方法。
“短期老化”測試模擬了熱漂移效應，以觀察銅排絕緣材料在短期內是否因熱脹冷縮而受損；而“長期老化”則專注于評估材料的耐熱性，即長時間暴露于高溫后，材料性質的變化及其對絕緣和耐壓性能的影響。測試過程中，銅排總成的布置、目視檢查以及絕緣性能測試均有詳細記錄。
最終結果顯示，經過老化處理的合格絕緣材料在外觀和性能上均滿足標準要求。
汽車產業(yè)的未來發(fā)展將顯著傾向于電氣化方向，其中電氣化的核心動力將引導產品的研發(fā)重點轉向高壓大電流的應用。目前，常規(guī)實驗室的檢測能力主要局限于24V或48V的范圍內。相比之下，上電科作為一個全面的科研實驗機構，擁有專業(yè)的新能源產品實驗室，其檢測能力能夠覆蓋高達DC 2000V至2400A的范圍。
