近年來(lái),綠色(sè)能源推廣應(yīng)用得到高度(dù)重視,電動汽車(chē)行業正(zhèng)處在(zài)轉型升級的黃金時期[}t}。其(qí)電氣設備的安全也備受關注,尤其是動力電(diàn)池模組上有使用大(dà)量的電接插件(jiàn),電接插件的安全性(xìng)和穩定性(xìng)是電動汽車動力係統(tǒng)的核(hé)心問題。接插件的接觸電阻反映了接插(chā)件的電接(jiē)觸特性,電接觸點是實現導通與分(fèn)斷電流(liú)功能的載體,所以接插件的電(diàn)接觸特性良好與否,關係到整車的動力(lì)供給和管理係(xì)統的正(zhèng)常運行(háng)。在(zài)實際工程中(zhōng)接(jiē)插件的接觸(chù)點之問由於接觸麵的凹凸(tū)不(bú)平的原因,正導電麵積遠小(xiǎo)於(yú)實際麵積,產生電流線彎曲並(bìng)形(xíng)成收縮電阻,與觸點(diǎn)表(biǎo)麵(miàn)的膜電阻共同(tóng)構成了接觸電阻。電動汽(qì)車的電(diàn)池管理(lǐ)係統(tǒng)需(xū)要對電池包的電池(chí)狀態保持監控[滿(mǎn)足可導通高電流、大電壓、使用(yòng)壽命長和工作(zuò)性能穩定的要求。為了實(shí)現上述要求,需要研究不同振動頻率下動力電池接插件的電接觸特性,以確保在安全規範規(guī)定振動頻率下,接插件能保持良好的接觸(chù)特性。振動的存在(zài),會讓電池包的穩定性受到影響,並且當外界衝(chōng)擊產生的振(zhèn)動頻率和電池包的固有頻率接近時會引起共振,導致(zhì)機械結構出現(xiàn)變形和受力不均,從而引起接插件之問發生較大位移影響其電接(jiē)觸特性。
與工業用途的電接(jiē)插件相比(bǐ),動力電池模組的電接插(chā)件除了考慮接(jiē)觸電阻的情況,同時還要考(kǎo)慮各種複雜工況(kuàng),包括空問環境、振動工況、溫度影響等對電接插(chā)件的影響,以及產品出廠和長時問使(shǐ)用後的一致性問題。其中複雜(zá)振動工況對電接插件接觸特性的影響(xiǎng)以及電接插件一致性問題是決定電接插件(jiàn)能夠安全(quán)使用的關鍵因素。
在振動工況下,接插件的(de)電接觸特性與本身接觸應力、振動(dòng)頻率(lǜ)、振(zhèn)動方向等(děng)相關。周航(háng)[[1l]通過搭(dā)建了基於白混合幹涉(shè)效應的微位移測(cè)量實驗(yàn)平台,實現電接插件(jiàn)微振動的檢(jiǎn)測及損傷的(de)識別,但(dàn)未涉及損傷程度與固有(yǒu)頻率之問關係的研究。周(zhōu)權等針對接觸件進行(háng)了力學分析,建立了接(jiē)觸件單(dān)腳分離(lí)力、接觸電阻與結構參數之問的關係,但未建立接觸電阻和接觸件分離力的約束關係。鄭強研究了電接插件在環境溫度、濕度和振動應力綜合作用下的加速壽命試驗(yàn)方案(àn)的優化設計模型,並對電接插件的失效機理進行了探討(tǎo),得出電接插件的接觸壽命模型,但未考慮各種濕度情況下對(duì)電接插件可靠性的研究。潘駿等提出了一(yī)種接(jiē)觸件接觸(chù)麵積的迭代計算方法,並對接觸件的接觸情況進行了運動仿真,得到了接插件拔插過程中接觸壓力(lì)、拔(bá)插力(lì)的變化情況(kuàng)和應力分布情況,並通過實驗驗證理論的有效性,但是未考慮接(jiē)觸壓力,拔插力和接觸電阻(zǔ)三(sān)者之問的關係。靳方(fāng)建結合電(diàn)接觸理論,建立(lì)了電接插件接(jiē)觸電阻模型,並(bìng)確定(dìng)了接觸壓力與接觸電阻(zǔ)之問的關係,但未考慮長(zhǎng)期工作過程對接觸件應力鬆弛或蠕變等現(xiàn)象的影響。對於電動汽車(chē)電接插件(jiàn),其使用工(gōng)況複雜多變,在長(zhǎng)時問的複雜振動下,電接插件容(róng)易發生鬆動(dòng)獲得接觸應力減小的情(qíng)況,這(zhè)種現象會導致接觸(chù)電阻變大,甚至接觸不(bú)良導致電弧的產(chǎn)生。鍾澤南對汽車連接器進行了仿真分析,得出當(dāng)振動頻率超過某一上限,連接器的接觸壓力(lì)會大幅度(dù)波動甚至導致連接器脫(tuō)離。因此,開展振動工況下電動汽車動力電池模組的連接器接觸電阻的變化特性研究(jiū)是汽車安全保障中非常重要的環節。
綜上分析,動力電池模(mó)組的(de)電接插件在電動汽車實際工程應用中存在以下兒個(gè)突(tū)出的問題。
(1)為保證電(diàn)接觸應力以及穩(wěn)定性,工程上通過增加接插件麵(miàn)積的方法,保證產品達到相應電接觸指標。采用彈片機構、白鎖機構等固定裝置設計方式,導致產品(pǐn)體積大且輕量化程度不高。
(2)設計了比較完備的安全機構,內部添加接觸故障檢測係統,保證電接觸的合理性。考慮短路保(bǎo)護,在接觸件內部設置(zhì)熔斷機構,保證在過流情況下接(jiē)觸隔離。考慮防水等(děng)級,增(zēng)大防水膠墊(diàn)厚(hòu)度及(jí)麵積,保證係統防水(shuǐ)性能。但是(shì)結構複雜,而且針對不同需求的電(diàn)接插件,必須單獨開發模具,造成電接(jiē)插件設計、生產的(de)兼容性(xìng)低,開發成本大。
(3)電接插件產品在生產、安裝過程中缺乏係統的接觸一致性檢(jiǎn)測。在實際工程上主要采用抽樣抗壓、抽樣抗拉等破壞性試驗,缺(quē)乏係列產品的全功能檢測(cè)手段,這也(yě)導致(zhì)接插件的穩定(dìng)性(xìng)不高。
本文的目的是在目前電接插件製造(zào)工藝(yì)的基礎上,針對電動汽車動力電池模組內部(bù)的接(jiē)插件安全性問題展開(kāi)研究,探索振動工況下動力電池(chí)之問電接插件(jiàn)不同鏈(liàn)接(jiē)方式的(de)電阻(zǔ)變化規律,建立振動工況下(xià)電接插件的接觸穩定性動力學模(mó)型及接觸電阻變化模型,並結合電動(dòng)汽車對電氣(qì)設備(bèi)的(de)安全(quán)需求及(jí)相(xiàng)關理論,提出一套電接插(chā)件一致性評估思路,指導電接插件性能在線評估以及結構優化(huà),提高動(dòng)力電池(chí)模組接插件的(de)安全性。
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