近年來,綠色能源推廣應用得到高度重視,電(diàn)動汽(qì)車行業正處在轉型升(shēng)級的黃金時期[}t}。其電氣設備的安全也備受關注,尤其是(shì)動力電池模組上有使用大量(liàng)的電接插件,電接插件的安全性(xìng)和穩定性是電(diàn)動汽(qì)車動力係統的核心問題。接插件的接觸(chù)電阻反映(yìng)了接插件的電接觸特(tè)性,電接觸點是實現導通與(yǔ)分斷電流功能的載體,所以接插件的電(diàn)接觸特性良好(hǎo)與否,關係到整車的動力供給和管理係統的正常運行。在(zài)實際工程中接插件的接觸點之問(wèn)由於(yú)接觸麵的凹凸不平的原因(yīn),正導電麵積遠小於實際麵積,產生電(diàn)流線彎(wān)曲並形成收縮電阻,與觸點表麵的膜電阻共同構成了接觸電阻。電(diàn)動汽車的電池管理係統需要對(duì)電池包(bāo)的電池(chí)狀態(tài)保持監(jiān)控[滿足(zú)可導通高電流、大電壓、使用壽命長和工作性能穩定的要求。為了實現上述要求,需要研究不(bú)同振(zhèn)動頻率下動力電(diàn)池接插件的電接觸特性,以確(què)保在安全規範規定振(zhèn)動頻率下,接(jiē)插件能保持良好的接觸(chù)特(tè)性。振動(dòng)的存在(zài),會讓電池包的穩定性受到影響(xiǎng),並且當外界衝擊產生的振動頻率和電池包的固有頻率(lǜ)接近時會引起共振,導(dǎo)致機械結構出現變形和受力不均,從而引起接插件之問發生較大位移影響(xiǎng)其電接觸特性。
與工業用途的電接(jiē)插件相比,動力(lì)電池模組的電接插件除了考慮接觸電阻的情況,同時還要考慮各種複雜工(gōng)況(kuàng),包括(kuò)空問環境、振動(dòng)工況、溫度影響(xiǎng)等(děng)對電接插(chā)件的影響,以(yǐ)及產品出廠和長時問(wèn)使用後的(de)一致性問題。其中複雜振動工況對電接插件接(jiē)觸特性的影響以(yǐ)及電接插件(jiàn)一致性問題是(shì)決定電接插件能夠安全使用的(de)關鍵因素。
在振動工況下,接插件的電接觸特性與本身接觸應力、振動頻率、振(zhèn)動方向等相關。周航[[1l]通過搭建了基於白(bái)混合(hé)幹涉效應的微位移測量實(shí)驗平台,實現電接插件微振動的檢測及損傷的識別,但未涉及損傷程度與固有頻率之問關係的研究。周權等針對接(jiē)觸件進(jìn)行了力學分析,建(jiàn)立了接觸件單腳分離力、接觸(chù)電(diàn)阻與(yǔ)結構參數之問的關係,但未建立接觸電(diàn)阻和接觸件分離力的約(yuē)束關係(xì)。鄭強研究了電接插件在(zài)環境(jìng)溫度、濕(shī)度和振動應力(lì)綜合作用下的加速壽命試驗方案(àn)的優化設計模型,並對電接(jiē)插件的失效機理進行了探討,得出電接插(chā)件的接觸(chù)壽命模型,但未考慮各種濕度情況下對電接插件可靠性的研究。潘駿(jun4)等提出了一(yī)種接觸件接觸麵積的迭代計算方法,並對接觸件的(de)接觸情況進行了運動仿(fǎng)真,得到了接插件拔插過程中接觸壓力、拔插力的變化情況和應力分布(bù)情況,並通過實驗驗證理論的有效(xiào)性,但(dàn)是未(wèi)考慮接觸壓力,拔插力(lì)和接觸電阻(zǔ)三者之問的關係。靳方建結合電接(jiē)觸理論(lùn),建立了電接插件接觸電(diàn)阻模型,並確定了接觸壓力與接觸電阻之問的關係,但未考(kǎo)慮長期工作過程對接觸件(jiàn)應力鬆弛或蠕變等現象的影響。對於電動汽車電接插件,其使用工況複(fù)雜多變,在長時問的複雜振動下(xià),電接插件容易發生鬆動(dòng)獲得接觸應力減小的情況,這種現象會導致接觸(chù)電阻變大,甚至接觸不良導致電弧的產生(shēng)。鍾澤(zé)南對汽車連接器進行了仿真分(fèn)析,得出當振動頻率超過某一上限,連接器(qì)的(de)接觸壓力(lì)會大幅度波動(dòng)甚至導致連接器脫(tuō)離。因此,開(kāi)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是(shì)汽車安全保障中非常重要的環節。
綜上分析,動力電池模組的電接插件在電動汽車實際工程應用中存在以下兒個突出的問題。
(1)為(wéi)保證電接觸應力以及穩(wěn)定性,工程上通過增加(jiā)接插件麵積的方法,保證產品達到相應電接觸指標。采(cǎi)用彈片機構、白(bái)鎖機構等固定裝置設計方(fāng)式,導致產品體積大且輕量化程度不(bú)高。
(2)設計了比較完備的安全(quán)機構,內(nèi)部添加接觸故障檢測係統,保證電接觸的合理性。考慮短路保護,在(zài)接(jiē)觸件內部設置熔斷機構,保證在過流情況下接觸隔離。考慮防水等級,增大防水膠墊厚度及麵積,保證係統防水性能。但是結構複雜,而且針對不同(tóng)需(xū)求的電接插件,必須單(dān)獨開發模(mó)具,造成電接插件設計、生產的兼容性低,開發(fā)成(chéng)本大。
(3)電接插件產品在生產、安裝過程中缺乏係統的接(jiē)觸一致性檢測。在實際工程上主要(yào)采用抽樣抗壓、抽(chōu)樣抗拉等破壞性試驗,缺乏係列產品的全功能檢測手(shǒu)段,這也導致接插件的穩定性不高。
本文的目的是在目前電接插(chā)件(jiàn)製造工藝的基礎上(shàng),針對電動汽車動力電池模組內部的接插件安全性問題展開研(yán)究(jiū),探索振動工況下動力電池之問電接插件不同鏈接方式的電阻(zǔ)變化規律,建立振動工況下電接(jiē)插件的接觸穩定(dìng)性動力學模型及接觸電阻變化模型,並結合電動汽車對電氣設備的安全需求及相關理論,提出一套電接插件一致性評估思路,指導電接插件性能在線評估以及結構優化(huà),提高動力電池模組接插(chā)件(jiàn)的安全性。
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