线束世界 | Hot Application-电动汽车的Wire Compacting(线束焊接整形)

线束世界 2021-06-08 08:00

电动汽车(EV)电缆线连接

今天的电动汽车需要更强大、快速和高效的供电系统。每一辆电动汽车内都布置有长达几公里的电缆线。作为车辆的“中枢神经系统”,电缆线的连接必须0故障且足够坚固,以确保车辆内外装置供电和工作稳定,例如车辆充电、启动、车灯显示、传感器数据读取等。
在电缆线布置时,工程师需要考虑一些问题:包括热管理、接触电阻、连接器尺寸、机械应力载荷、产品寿命和降低成本等。采用Wire Compacting(线束焊接整形)工艺可以解决以上问题。这里我们介绍一下Resistance Wire Compacting工艺。

工程上的问题

电动汽车需要依靠强大的电气连接来有效地分配电池动力。绞线因为其灵活性和耐用性优点被使用,但由于它们很重,相互之间难以坚固和可靠连接。

因此,这里引入Wire Compacting工艺,由于其动作和目的与Harness Welding(线束焊接)类似,也可以称之为线束焊接整形。将多股绞线焊接形成坚固的长方体形状,且具有较小的接触电阻,同时可以减少整体重量。

什么是Wire Compacting?

Wire Compacting就是对松散的多股线束压实并焊接成所需的形状,以更好更方便连接到其它组件。除了EV高压线束焊接应用外,线束焊接还应用于安全带传感器、温度传感器连接、安全气囊启动器、Y和T形连接,以及电池管理系统的生产上。


以上图片是电阻线束焊接的案例。Resistance wire compacting可用于绞线和实心线的连接。一个装有钨电极的焊头用来传递电流,在垂直方向上施加压力压紧线束通电加热成形,两侧陶瓷夹具帮助控制最终的形状。

为什么要Wire Compacting?

原因1:降低接触电阻

随着接触电阻增加,电流减少,会在接触表面上产生热量。随着时间的推移,高温会削弱电缆寿命。电气系统的寿命与其累积的热量成正比。通过Wire Compacting工艺的接头接触电阻会降低,进而有助于降低电气系统产生的热量,延长使用寿命。


原因2:减小连接尺寸

线电缆通常有散乱磨损的末端,在连接终端之前需要整理在一起。厂家通常使用套管,以减少安装尺寸。这个过程费工费时。通过Wire Compacting工艺后,电缆末端是规整的形状,安装尺寸也更小,不需要增加套管,减少了整体重量,这是一个巨大的优势。此外,压实的电缆还可以直接焊接到异形端子上。

原因3:延长产品使用寿命

焊缝上的局部加热和冷却循环会导致材料微小的膨胀和收缩。材料在冷却过程中发生松弛后,通常不会恢复到原来状态,从而缩短了零件寿命。通过Wire Compacting工艺后,接触电阻降低,导致工作温度降低,减少热循环,并最终提高产品寿命。

原因4:降低成本

电动汽车市场正变得极具竞争力,每个制造商都寻求以更低的成本生产出越来越好的产品。通过Wire Compacting工艺,减少了复杂组装工序,例如整理散乱的线缆末端或者增加末端套管,节约了时间和费用。

原因5:连接更牢固

由于振动和G-Force引起的应力会导致电导率的退化或失效。通过Wire Compacting工艺获得更加健壮的连接,减少因机械应力负载造成的问题。



适合哪些材料?

WIre Compacting工艺是铜线焊接的理想解决方案,无论表面是否有锡或银涂层。焊接强度根据应用而不同,从焊接单条导线到焊接铜端子。目前可以实现的焊接尺寸是90mm2。可集成自动化实现自动切割和焊接整形,以方便随后与端子焊接。


暴露在空气中的铝表面会发生的氧化反应,氧化层会降低焊接强度。镀镍的铜线,由于基础材料和涂层的熔点不同,无法得到稳定的焊接结果。其它材料如钢、镍、镍铬合金(NiCr)、Nisil(NiSil)、NiCroSil,所有这些材料都会对钨电极的寿命产生负面影响。

Wire Compacting工艺过程。


Wire Compacting 案例


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