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低而稳定的电阻

作者:Deepak Patil 博士
工程主管

未来的汽车需要电路数更多且电阻低而稳定的连接器

随着汽车市场向更安全、更具变革性的能源产品发展,汽车制造商正在应对主导未来运输业的四个相关趋势:自动驾驶汽车的崛起、动力总成电气化、丰富的互联性和共享移动性。

然而,这些趋势取决于制造商是否有能力利用连接器,将高电路数和微型化完美结合,使其能够应对高密度、功能丰富的汽车架构中的空间有限问题。与此同时,这些连接器必须在较长时间内表现出低而稳定的电阻特性——特别是如果它们要在长远的共享出行承诺所设想的使用寿命内可靠地工作。

基于需求的创新正在改变汽车和商用车辆

大量创新技术正在帮助汽车制造商顺应运输行业的发展趋势。这些创新包括动力总成电气化、带宽和连接性增强、自动更新、驾驶辅助功能、配备先进安全系统的自动驾驶平台以及一系列传感器驱动的控制单元和新的数字化功能。然而,所有这些都需要额外的设备、新的布线和创新的连接器将它们衔接起来。 

最后一项——连接器——是空间和重量限制与向共享汽车(共享出行)转变的交汇点。共享汽车必须大大延长使用寿命,才能符合其定义。当它们日复一日地为一个又一个用户提供长时间服务时,可靠性就成了压倒一切的问题。随着对在使用寿命越来越长的情况下仍具有可靠性能的需求日益增长,制造商已经面临着采购具有长期稳定可靠性和低电阻的微型连接器的挑战。

为什么微型连接器难以实现可靠性和低电阻?

随着汽车依赖于越来越复杂的系统并增加新的功能,电路的数量也随之增加。为了在不增加车辆重量或尺寸的情况下容纳这些电路,微型化发挥了重要作用。但这也有一个问题。 

较小的端子往往具有较低的法向力,尤其是在报废时,这会对电气接触电阻产生负面影响。这些端子还可能受到反复插入、去耦和操作微动(微振磨损)的影响。因此,接线片上的锡层会被磨损,使底层金属受到腐蚀。这反过来又会增加电路中的电阻,影响其性能。经过多次插入和去耦循环后,随着顶部镀锡层的逐渐磨损,碎屑通常会堆积在接线片磨损轨迹的末端。表面的逐渐磨损会改变接口的物理特性,从而对插配力和电气接触电阻产生负面影响。

插配力在连接器行业中发挥着关键的工效学作用。汽车生产线上的工人在反复插配任何力超过 75 N 的物体时都会感到吃力。因此,必须减少每个端子接口的摩擦力,以降低高电路数手动插配连接器的插配力。

一般来说,摩擦力和电气接触电阻成反比。因此,我们面临的挑战是如何取得适当的平衡,长期保持较低的插配力和较低且稳定的电阻。考虑到汽车中越来越多的微型电气系统,就不难理解这一挑战的艰巨性。

实现微型化:对电阻和插配力的多方位“攻击”

材料强度。为了克服微型端子固有的弱点,Molex 莫仕的端子采用双重设计,从而提高了端子的强度。首先,这种设计将端子的外部部分包覆在金属中,以增强刚性。连接器的内部则采用铜合金。这部分又由镍和锡电镀层封装,以防止底层铜合金受到腐蚀。这种双重设计可增加使用寿命结束时的法向力,有助于在端子的整个使用寿命周期内保持稳定的电气接触电阻。

间距减小。这一设计元素使 Molex 莫仕能够将微型化提升到一个全新水平。与行业标准内腔相比,通过减小间距,Molex 莫仕可以在更小的连接器外壳中集成更多电路。因此,Molex 莫仕可以在保持相同基底面的情况下显著增加每个连接器的电路数,或者在电路数相同的情况下减少基底面,从而超越行业标准内腔。

低摩擦设计。ZeroWear Technology 是 Molex 莫仕的一项创新技术,可应对微型化给汽车连接器中使用的电气端子接口带来的挑战。该技术可防止锡或银等表面电镀层完全磨损。该技术旨在提高这些器件在各种工作条件下的使用寿命和性能。 

Molex 莫仕工程师已经开发出一种低摩擦接口,在插配力和电阻之间实现了微妙的平衡。通过降低插配力(摩擦力)水平,ZeroWear 端子仍然可以实现电路低电阻的目标,并能保持更长的时间。 与行业标准连接器相比,ZeroWear 的低插配力端子在经过反复的插入和去耦后,接口处的磨损更少,剩余的自由锡更多。这就延长了连接器的使用寿命,提高了性能。 

ZeroWear Technology 的制胜法宝:手动插配连接器上更多电路数

结合 Molex 莫仕的其他创新技术,ZeroWear 可在每个微型连接器中封装更多的电路。此外,较低的插配力设计使 Molex 莫仕即使在手动插配连接器上也能提供更多的电路数。由于手动插配连接器比需要机械杆插入的连接器更小,制造商现在有更多机会从小型化中获益,而不会牺牲“低而稳定的电路电阻”这一长期性能目标。

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