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Prevenire i richiami dei veicoli elettrici

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Fai la scelta giusta per i tuoi connettori

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L'industria automobilistica continua a posizionarsi all'avanguardia degli sviluppi tecnologici e offre una guida per molte altre industrie da seguire. Gli sviluppi più recenti nel mercato automobilistico si sono concentrati sui progressi elettronici, sia che si tratti di un'esperienza conducente/passeggero molto migliorata da un'interfaccia uomo-macchina migliorata, sia a causa di sviluppi critici per la sicurezza e funzioni di guida semi-autonoma come la frenata automatica e l'assistenza al conducente in corsia, per esempio. Ora, l'attenzione si concentra sul passaggio dal motore a combustione interna ad alternative consapevoli dal punto di vista ambientale, in particolare il veicolo elettrico (EV) e varie opzioni ibride (HEV) e con questo cambiamento arrivano ancora più sfide per circuiti elettrici, connettori e contatti.

Indipendentemente dal settore, i lubrificanti per contatti elettrici sono utilizzati per migliorare le prestazioni e l'affidabilità dei contatti e dei connettori elettrici. Inventato originariamente nel 1941 per migliorare le prestazioni elettriche e l'affidabilità dei controlli di volume dal fondatore di Electrolube, l'uso dei lubrificanti di contatto si è diffuso in molti settori diversi ed è stato un fattore critico nelle prestazioni affidabili dei componenti automobilistici per decenni.

I lubrificanti di contatto sono grassi e oli appositamente formulati, progettati per ridurre l'attrito e l'usura e migliorare le prestazioni elettriche delle interfacce metalliche che trasportano corrente, come quelle che si trovano negli interruttori e nei connettori. Poiché nessuna interfaccia metallica è completamente uniforme e liscia, quando vengono applicati a queste superfici in film sottili, riempiono tutte le imperfezioni della superficie, migliorando a loro volta il contatto e le prestazioni elettriche e prolungando la vita del contatto riducendo i punti caldi, il frettage e l'arco.

Riempiendo i vuoti d'aria tra i contatti, i lubrificanti per contatti aumentano drasticamente l'area di superficie effettiva, prevenendo l'arco e il relativo aumento di temperatura e la formazione di ossido. Forniscono anche una barriera alla contaminazione dell'aria e riducono gli effetti dell'attrito facilitando un movimento fluido. Inoltre, l'uso di lubrificanti di contatto sono tipicamente valutati per le loro caratteristiche "tattili", migliorando la qualità del movimento di un interruttore o in semplici contatti plastica-plastica, per esempio.

Che l'applicazione sia per componenti interni, come gli sportelli di ventilazione dell'aria condizionata; componenti esterni come le regolazioni degli specchietti laterali; o su contatti critici all'interno del cablaggio; le applicazioni per i lubrificanti di contatto sono in continuo aumento in linea con i progressi delle tecnologie CASE (Connected, Autonomous, Shared, Electric).

Ci sono 3 modi principali in cui i lubrificanti a contatto vengono utilizzati nelle applicazioni automobilistiche:

Per migliorare il trasferimento elettrico e l'affidabilità del contatto

Come già discusso, i lubrificanti di contatto aumentano le superfici di contatto riempiendo eventuali spazi vuoti e riducendo la resistenza elettrica. La tecnologia si è diffusa in operazioni più critiche per la sicurezza all'interno dei veicoli e con i richiami automobilistici dovuti ai componenti elettronici in aumento, è imperativo che queste connessioni critiche per la sicurezza siano mantenute correttamente. In un recente rapporto di AlixPartners, è stato dettagliato che i richiami per correggere i guasti nei sistemi elettronici o elettrici sono cresciuti del 30% all'anno negli ultimi anni. Tali guasti includono problemi con il software e l'integrazione del software, ma la stragrande maggioranza dei richiami sono in realtà dovuti a guasti relativi ai componenti elettrici integrati. Come fornitore di soluzioni elettrochimiche approvato IATF 16949, Electrolube è spesso chiamata ad aiutare a prevenire tali problemi e a comprendere appieno l'impatto che tali guasti possono avere sulle imprese, con costi provenienti da tutte le aree, compreso l'effetto che ha sulla reputazione del marchio per il produttore automobilistico. È quindi estremamente importante che tutti gli aspetti dei sistemi elettronici siano considerati, compresa la connessione tra i dispositivi e la corretta selezione di un lubrificante di contatto.Frettage

Le prestazioni elettriche di un lubrificante per contatti vengono solitamente valutate misurando la caduta di mV dei contatti/interruttori su un determinato numero di cicli. Questo è di solito superiore a 20.000 cicli di utilizzo. Le prestazioni dei vari lubrificanti di contatto possono variare a seconda della formulazione e dell'uso finale previsto. Per esempio, alcuni materiali hanno una bassa caduta di mV più stabile su un gran numero di cicli, ma compromettono la loro compatibilità con la plastica, come mostrato nella Figura 1 qui sotto. In altri casi, l'applicazione può avere il requisito di una particolare consistenza del lubrificante di contatto, in combinazione con buone proprietà elettriche. Un grasso più "rigido" o più "duro" può essere selezionato per rimanere in posizione durante l'azione meccanica dell'interruttore. In questi casi, la penetrazione del cono a diverse temperature o i test di usura dei lubrificanti possono aiutare nella selezione del prodotto. Al contrario, un grasso molto morbido o un olio di contatto può essere richiesto in applicazioni dove c'è una forza di contatto molto bassa e in questi casi, l'azione meccanica dell'interruttore dovrebbe essere testata con una gamma di lubrificanti per determinare l'idoneità. È quindi importante considerare tutti i requisiti elettrici, la compatibilità dei materiali e le influenze ambientali quando si sceglie il lubrificante corretto.

Figura 1: Confronto tra proprietà elettriche e compatibilità dei materiali

Tradizionalmente, il miglioramento delle proprietà elettriche degli interruttori e dei connettori nei veicoli si è concentrato sugli interruttori a bassa tensione e si è spostato su applicazioni più critiche con il progredire dello sviluppo delle applicazioni elettroniche. Con il passaggio ai veicoli elettrici, è stata posta un'ulteriore serie di sfide, tra cui un maggior numero di connessioni elettriche e, soprattutto, tensioni molto più elevate trasferite all'interno del veicolo. Con l'esperienza in settori come quello degli interruttori a media e alta tensione, della galvanotecnica e dei relè, Electrolube ha una gamma di prodotti per soddisfare le nuove esigenze del mercato dei veicoli elettrici.

Ridurre gli effetti delle influenze esterne, riducendo la corrosione e l'usura

Agendo come il sistema nervoso centrale del veicolo, il cablaggio contiene molte connessioni per facilitare la comunicazione di una moltitudine di dispositivi. A causa della complessità delle applicazioni elettroniche all'interno di un veicolo, il cablaggio rappresenta anche molto peso. Questo ha portato all'uso di diversi materiali, come l'alluminio e in alcuni casi, diversi metalli potrebbero essere usati all'interno dello stesso cablaggio. Mentre si riduce il peso, ci sono anche altre sfide con l'uso dell'alluminio, compresa la formazione di strati di ossido duro e la corrosione elettrochimica in presenza di umidità e di metalli diversi. I lubrificanti di contatto possono essere usati per proteggere i contatti appena accoppiati esposti alle condizioni ambientali, ma questa è solo una parte del problema. Durante la vita di questi contatti, la corrosione causata dal fretting è comune e l'uso di un lubrificante di contatto per prevenire l'esposizione di qualsiasi materiale di base sui contatti o sulle parti in alluminio può ridurre notevolmente i tassi di fallimento di contatti e connettori.

Le influenze ambientali possono includere cambiamenti di temperatura, esposizione all'umidità e atmosfere corrosive. I cambiamenti di temperatura possono influenzare la consistenza del lubrificante di contatto, per esempio, un lubrificante può avere un valore di penetrazione del cono di 320 a 25˚C ma quando è esposto a temperature di -40˚C o inferiori, questo valore può ridursi significativamente, risultando in una consistenza molto più dura del grasso. Anche gli ambienti umidi sono comuni e la maggior parte dei lubrificanti a contatto sopporta un'elevata umidità per periodi prolungati. Quando l'alta umidità è combinata con ambienti corrosivi, le differenze tra i prodotti possono essere realizzate. Electrolube ha progettato una serie di test per illustrare queste differenze e fornire ulteriore assistenza per la corretta selezione del prodotto. Questi test includono l'umidità di bagnatura seguita da test di nebbia salina, test di resistenza al cloro e la considerazione di diversi materiali di contatto.

Il test combinato di umidità e nebbia salina ha sottoposto i lubrificanti al 90% di umidità a 35˚C per 3 settimane, seguito da 1 settimana a 35˚C nella camera di nebbia salina. La protezione dei substrati di rame e acciaio è stata valutata visivamente dopo questo test. In genere, i lubrificanti sintetici, come Electrolube CTG hanno fornito la migliore protezione in questo ambiente. Oltre a questo test, anche i contatti in oro e argento protetti con vari lubrificanti sono stati sottoposti all'ambiente della nebbia salina. I risultati hanno ulteriormente rafforzato i risultati precedenti, evidenziando che alcuni lubrificanti a base minerale in particolare non sono adatti a proteggere questi materiali in ambienti difficili. Infine, come test estremo, un ambiente ossidativo contenente cloro è stato creato e mantenuto a 35˚C per 2 mesi e i risultati hanno mostrato ancora una volta che Electrolube CTG ha fornito una protezione eccezionale, seguito da vicino da Electrolube CG53A e CG60.

Per migliorare la qualità, la sensazione e la forza d'inserimento/funzionamento di connettori e interruttori.

I lubrificanti di contatto sono anche ampiamente utilizzati in molte applicazioni per migliorare la 'sensazione' di un interruttore, dando così l'impressione di alta qualità. Questo vale anche per molte applicazioni all'interno dei veicoli, assicurando che i contatti metallo-metallo, plastica-metallo e plastica-plastica abbiano una buona connessione tra le parti, riducendo così il rumore e il movimento quando sono sottoposti alle vibrazioni causate dal normale funzionamento del veicolo. Con il passaggio a veicoli più silenziosi, i miglioramenti nella tecnologia dei pneumatici e il futuro con i veicoli elettrici, l'interno del veicolo è un posto molto più silenzioso dove stare e, come tale, la qualità di questi contatti e lo smorzamento generale del rumore sono essenziali per garantire un'esperienza di guida di alta qualità.

Comandi in un'auto

Prodotti come CG60 e SPG di Electrolube sono stati utilizzati per queste applicazioni automobilistiche per molti anni e sono adatti a proteggere l'interno dei veicoli, assicurando il massimo comfort nell'esperienza di guida. In alcuni casi, un lubrificante fluorato, come l'EGF di Electrolube, può essere richiesto per offrire maggiori prestazioni in queste aree e in particolare nel caso di ridurre le forze di inserimento quando si accoppiano i connettori. Questo ci porta ancora una volta ad una discussione sul cablaggio e con l'aumento del numero di componenti elettronici e connettori come ci muoviamo verso i veicoli elettrici, la necessità di lubrificanti come CG60, CTG o EGF di Electrolube per migliorare la produzione e la protezione in uso è anche notevolmente aumentata. Infatti, in uno studio di Research and Markets è riportato che in base al componente, la connessione dell'elettronica all'interno dei veicoli tramite cablaggi è destinata a testimoniare la crescita più rapida fino al 2025 a causa dello sviluppo di tecnologie avanzate nel settore automobilistico, compresi i sistemi di assistenza alla guida e le caratteristiche di sicurezza.

L'industria automobilistica è in un periodo di costante cambiamento ed evoluzione. Con il passaggio agli HEV e agli EV, una nuova serie di sfide per i connettori elettrici, gli interruttori e i dispositivi si stanno ponendo e continueranno ad evolversi anche negli anni a venire. Gli sviluppi nella tecnologia delle batterie e nelle interfacce utente, le fonti di carburante alternative e il mercato in continua espansione della guida autonoma, aggiungeranno tutte queste sfide. Affrontando il compito apparentemente piccolo di assicurare connessioni di alta qualità, affidabili e protette, i lubrificanti a contatto aiuteranno a soddisfare queste nuove richieste. Il powertrain EV è in media due volte e mezzo più costoso dei powertrain convenzionali (AlixPartners), portando il costo ad essere un'altra barriera per la crescita in questo mercato. Questo costo scenderà naturalmente nel tempo con le economie di scala e i miglioramenti nelle tecnologie. Questo, combinato con la riduzione dei costi complessivi derivanti dal mantenimento di alti livelli di qualità e dalla riduzione dei richiami di veicoli a causa di guasti ai connettori, è il motivo per cui i produttori devono avere la scelta dei lubrificanti di contatto in cima alla loro agenda di sviluppo ora e per molti anni a venire.