隨著科技發(fā)展,汽車內(nèi)機(jī)械結(jié)構(gòu)正在逐步被電子元器件代替。而如何在惡劣工況下可靠、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行電氣連接和傳遞電氣信號(hào)一直是攻城獅們頭痛的問(wèn)題。以濕式自動(dòng)變速箱為例,濕式變速箱內(nèi)部是個(gè)密閉的空間,其中充滿了變速箱油,工作溫度-40oC~150oC,車輛行駛過(guò)程中需要應(yīng)對(duì)各種各樣的路況,電氣線路需要承受一定的振動(dòng)量級(jí),振動(dòng)會(huì)使設(shè)計(jì)薄弱處產(chǎn)生細(xì)微裂紋或斷裂;變速箱油因考慮潤(rùn)滑和抵抗壓力以及溫度老化的原因會(huì)添加各種添加劑,其中的硫磷等成份會(huì)腐蝕電氣線路,不斷改變的工作溫度會(huì)對(duì)電氣線路造成不可逆轉(zhuǎn)的老化變形;變速箱內(nèi)部的傳感器多達(dá)十幾個(gè),執(zhí)行器也有數(shù)十個(gè),TCU還要與ECU互相傳遞信號(hào)。用一句話概括就是:需要傳遞的信號(hào)多,環(huán)境惡劣。
最簡(jiǎn)單的方式是采用電纜線,但變速箱內(nèi)需要傳遞的電氣信號(hào)非常多,如果采用一大束電纜線來(lái)傳遞電信號(hào),不但容易出現(xiàn)磨損或者振動(dòng)失效,也不利于降低變速箱重量和成本。攻城獅們由此不僅開發(fā)出了各種總線協(xié)議,以大幅減少電信號(hào)數(shù)目的傳遞,也開發(fā)出了各種各樣的連接方式。下面來(lái)介紹一下變速箱內(nèi)各種電氣連接的連接方式以及它們的優(yōu)缺點(diǎn):
關(guān)鍵詞1:接插件
變速箱里的接插件需要耐油并且具備密封性,比如穿缸接插件(如圖1),需要確保變速箱內(nèi)的油不會(huì)通過(guò)接插件外部的密封圈和內(nèi)部金屬PIN針流出箱體外部,同時(shí)接插件的公端及母端接觸必須保證整個(gè)壽命周期的可靠性,這就對(duì)接插件供應(yīng)商提出了更高的要求,目前僅有為數(shù)不多的供應(yīng)商能滿足該要求。
圖1 接插件
關(guān)鍵詞2:裝配互聯(lián)技術(shù)
模塊內(nèi)部,尤其是金屬之間的焊接是電氣連接的一個(gè)重要方式,其中錫焊、壓力焊、電阻焊、激光焊為比較常用的焊接方式。
錫焊是利用低熔點(diǎn)的金屬焊料加熱熔化后,滲入并充填金屬件連接處間隙的焊接方法。它技術(shù)成熟,由于它并不能使兩種金屬端子融合在一起,所以它能承受的力及振動(dòng)量級(jí)都比較低,需要其他介質(zhì)來(lái)保護(hù),最常用的是在焊點(diǎn)周圍封膠,以保證應(yīng)力分散在其他介質(zhì)中。
壓力焊分為很多種,分為加熱和不加熱兩種狀態(tài)。常見的加熱型壓力焊如摩擦焊,不加熱型如冷壓焊。
電阻焊是利用焊接時(shí)瞬時(shí)的大電流融化兩個(gè)金屬端子接觸區(qū)域,從而使兩個(gè)金屬端子基材部分融合的一種方法。它能承受的力和振動(dòng)量級(jí)都比錫焊大很多,當(dāng)焊點(diǎn)較大時(shí),適當(dāng)增加柔性設(shè)計(jì),也可以不增加其他介質(zhì)保護(hù)。
激光焊為激光聚焦形成高溫,從而融化金屬端子,使兩個(gè)金屬端子一部分融合在一起的方法。它能承受的力和振動(dòng)量級(jí)同樣比較大,可以不增加其他介質(zhì)保護(hù)。
圖2 (a)錫焊 (b)壓接 (c)電阻焊 (d)激光焊
關(guān)鍵詞3:線束、電路板、引線框架
線束是非常常用的連接方式,經(jīng)常以線束兩端分別接接插件的形式出現(xiàn)。這種方式技術(shù)成熟,但大部分工藝需要人工來(lái)參與和保證。
電路板PCB也是成熟技術(shù),分為印刷電路板、柔性電路板、陶瓷基板等;電路板上面涉及到的連接又涉及到非常多的工藝,如表面貼裝、插針、綁定等,這些工藝需要額外的封膠來(lái)保證其受力和振動(dòng)符合標(biāo)準(zhǔn)。PCB在變速箱內(nèi)部的應(yīng)用受變速箱環(huán)境,比如油液特性的限制,腐蝕性物質(zhì)可能會(huì)導(dǎo)致PCB出現(xiàn)內(nèi)部短路等失效,需要進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)和防護(hù)。
引線框架Leadframe,目前也會(huì)代替線束,作為一個(gè)功能件和另一個(gè)功能件的電氣連接。其工藝為經(jīng)過(guò)沖壓等工序?qū)⒁欢ê穸鹊你~板裁切為一根根導(dǎo)電片,再用塑料包覆銅材進(jìn)行固定和電氣隔離。引線框架也可以借助于鍵合材料(金絲、鋁絲、銅絲)實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部電路引出端與外引線的電氣連接,形成電氣回路的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件。這種方式需要投入很多注塑模和沖壓模,更改不靈活不如PCB方便。
綜上所述,今后市場(chǎng)上主流的焊接技術(shù)趨勢(shì)是采用激光焊、電阻焊等較為可靠的連接方式為主,電氣連接采用以電路板和引線框架為主,電纜線為輔的技術(shù)路線。
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