為了減少二氧化碳排放,提高燃料能效,同時提升汽車的舒適性和安全性,汽車制造廠商如今都在朝著“汽車輕量化”這一方向積極努力。近年來,汽車結束和連接系統(tǒng)的的設計師們也在不斷尋求能幫助他們有效減輕重量以及功能集成的解決方案。
隨行人們對汽車舒適性、安全性和經濟性要求的不斷提高,車用電子設備正在小斷增加以滿足系統(tǒng)功能的拓展需求,但車內空間足有限的,同時汽車制造廠商為實現節(jié)能與環(huán)保的要求,還要想方設法減輕汽車的重量。解決矛盾的主要方向之一是將零件設計得盡可能小,在有限的空間內布局更多零件,同時控制整體重量。該趨勢也驅動著與之配套的連接器設計邁入新的技術時代。
經過多年努力,TE Connectivity 成功開發(fā)了下—代微型化連接系統(tǒng),包括微型化接插件及端子。針對不同導線廠家開發(fā)的小線徑導線壓接問題,TE Connectivity 也給出了創(chuàng)新解決方案以及測試驗證方法。
閱讀TE中國汽車事業(yè)部工程師張衛(wèi)東的文章,了解汽車電子連接器的微型化技術——
小線徑導線的開發(fā)及應用
TE Connectivity研究開發(fā)的小線徑導線,其最大優(yōu)勢是可以明顯減輕線束的重量,如圖1所示,以40根導線為例,直徑為0.13mm 2的導線總重量僅為直徑0.5mm 2導線的28%。
目前,各大導線廠商已開發(fā)出各種加強型小線徑導線(見圖2),可謂各有特點,線徑尚未形成統(tǒng)—規(guī)格。在解決小線徑導線拉拔力不足的問題上應用了多種創(chuàng)新工藝,如采用銅合金導線、加入不銹鋼絲等。
微型化接插件連接系統(tǒng)
各種小線徑導線的開發(fā)已經被汽車廠商所接受,為進步縮小按插件提供了前提。20世紀90年代小期興起的小型化設計開發(fā)出的0.64mm端子系列,是當前汽車行業(yè)小型化的通用規(guī)范,典型產品如TE Connectivity的MQS端子,該系列產品被廣泛應用于2.54mm 間趴的線對線和線對板的連接,具有高密度、設計可靠、雙卡鎖及結構緊湊等特點。
現在,車用電子設備的快速增加驅動著小犁化的進一步實現,特別是電子設備的高密集度和復雜度要求盡量在有限的空間內布局盡可能多的功能。因此,TE Connectivity進一步擴展了MQS產品系列,開發(fā)了下一代微型化產品 ——NanoMQS連接系統(tǒng)。該系列端子連同插頭和插座都已經量產,并應用于汽車領域,非常適用于空間緊湊和高振動等級的環(huán)境,其與MQS端子外形對比結果如圖3所示。
NanoMQS系列除了可以減輕端子及護套重量之外,壓接線徑最小可達到0.13mm 2。標準版的母端子件由銅合金制成,對配公端為0.5mmx 0.4mm的矩形針。采用鍍銀的端子應用環(huán)境溫度可達到170°C,能用在發(fā)動機艙內。端子結構如圖4所示。
特別要指出的是,汽車電氣連接的抗振動和抗沖擊性足關鍵需求。LV214標準定義廠歐洲地區(qū)的相關測試等級。據此標準,NanoMQS系列的標準版可達到第2等級(約3g的隨機振動和30g的沖擊)。盡管等級2是針對密封型產品提出的要求,然而,目前的非密封型NanoMQS產品也滿足該等級的要求,如圖5所示,如果增加了密封件則能達到第3、第4振動等級,可以安裝在發(fā)動機周邊或艙內,甚至叫可以應用在高振動的噴油嘴系統(tǒng)上。
從按插件的尺寸來比較,NanoMQS端子孔位間距1.8mm,對于相同位數的板端插頭或插座,占用的空間只有MQS插頭的一半甚至更少,對比結果見圖6。
如此緊湊的結構,更求塑殼壁厚更小,對注塑工藝也就提出了更高要求,事實上,該產品集合了多種高要求的生產工藝。
目前,NanoMQS系列端子插頭和插座都已經量產,并應用于汽車領域。
小線徑的高可靠性壓接驗證
當導線越來越小,導線的壓按質量對電流傳輸的穩(wěn)定性,尤其是車輛K期使用或惡劣條件行駛有很大影響。經過長期的研究,一項苛刻的測試標準即“慢速彎曲試驗”被提出,目的是評估壓接件在溫度沖擊、線束循環(huán)運動和溫度循環(huán)等多重條件下的長期可靠性和穩(wěn)定性,目前已被部分知名的汽車廠商列為強制要求。試驗原理如圖7所示。
該“慢速彎曲試驗”分為兩個步驟:
(1)100個循環(huán)溫度沖擊,循環(huán)周期為1h,其中低溫-40°C 和高溫125°C處各為30min。
(2)線束來持點每隔15min 運動—次,幅度為25cm,共720個循環(huán),歷時180h。同時,產品經歷30個溫度循環(huán),每循環(huán)6h。
N試驗過程,需全程記錄壓接電阻的變化量。試驗前,樣品之間的壓接電阻值差異小于1 mΩ;試驗后,每個樣品的壓接電阻值變化小于3mΩ;試驗過程中,每個樣品的壓接電阻值變化小干3mΩ。
結語
以上內容都經過嚴格的試驗及實際應用驗證,包含了許多創(chuàng)新的前沿技術,所擁有的經濟價值和應用價值正在被更越來越多的客戶,廣泛接受和認可,這也是TE Connectivity汽車事業(yè)部作為汽車連接器領軍者為響應汽車工業(yè)“節(jié)能與環(huán)保”所作出的貢獻。
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