CN117373728A - 导电排、导电排组件及车用电气设备系统 - Google Patents
导电排、导电排组件及车用电气设备系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117373728A CN117373728A CN202210760496.7A CN202210760496A CN117373728A CN 117373728 A CN117373728 A CN 117373728A CN 202210760496 A CN202210760496 A CN 202210760496A CN 117373728 A CN117373728 A CN 117373728A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- connection section
- connection
- conductive
- conductor bar
- electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 79
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 14
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 46
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 42
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 19
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N N-[[(5S)-2-oxo-3-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)-1,3-oxazolidin-5-yl]methyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C1O[C@H](CN1C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1)CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013400 design of experiment Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R35/00—Flexible or turnable line connectors, i.e. the rotation angle being limited
- H01R35/02—Flexible line connectors without frictional contact members
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
- H01B5/02—Single bars, rods, wires, or strips
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
- H01R11/01—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts characterised by the form or arrangement of the conductive interconnection between the connecting locations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R25/00—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits
- H01R25/16—Rails or bus-bars provided with a plurality of discrete connecting locations for counterparts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
- H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles
Landscapes
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
Abstract
本发明提供一种导电排、导电排组件及车用电气设备系统，导电排用于电连接于两个电气设备之间，导电排包括至少一个连接段，连接段的弹性模量为E，连接段的宽度为ω，连接段的厚度为δ，连接段的厚度δ满足：其中，λ＝0.085Gpa/mm，ω和δ的单位均为mm，E的单位为Gpa，E的范围为55Gpa～120Gpa。本发明提供的导电排能够满足长期振动工况，避免了导电排在工作过程中因振动而断裂，解决了导电排在长期使用过程中会出现应力集中的问题，保证了利用该导电排形成的导电排组件可靠耐久，进而保证了车辆在实际路况上具有较大的行驶里程。
Description
技术领域
本发明涉及导电排技术领域，尤其涉及一种导电排、导电排组件及车用电气设备系统。
背景技术
车辆上的电气设备通常通过导电排进行连接，车辆在长期振动路况上行驶时，导电排在长期使用过程中会出现应力集中现象，从而导致导电排在工作过程中因振动而断裂，进而会导致车辆的导电排组件不耐久，车辆在实际路况下无法达到较大的行驶里程。
发明内容
本发明的目的是提供一种导电排、导电排组件及车用电气设备系统，该导电排能够在长期振动路况上使用，避免了导电排在工作过程中因振动而断裂，解决了导电排在长期使用过程中会出现应力集中的问题，从而保证了利用该导电排制备形成的导电排组件可靠耐久，车辆在实际路况下能够达到较大的行驶里程。
本发明提供一种导电排，用于电连接于两个电气设备之间，导电排包括至少一个连接段，连接段的弹性模量为E，连接段的宽度为ω，连接段的厚度为δ，连接段的厚度δ满足：其中，λ＝0.085Gpa/mm，ω和δ的单位均为mm，E的单位为Gpa，E的范围为55Gpa～120Gpa。
其中，连接段的厚度δ满足： 或者满足/>
其中，连接段为多个，多个连接段包括第一连接段、第二连接段和第三连接段，第二连接段和第三连接段分别设置于第一连接段的相对两端，且分别用于电连接两个电气设备。
其中，第一连接段的延伸方向平行于第一方向，第二连接段和第三连接段的延伸方向均平行于第二方向，第一方向与第二方向垂直。
其中，导电排呈平面板状，第二方向垂直于第一连接段的厚度方向。
其中，导电排为立体结构，第二方向平行于第一连接段的厚度方向。
其中，多个连接段还包括第一过渡段和第二过渡段，第一过渡段连接于第一连接段和第二连接段之间，第二过渡段连接于第一连接段和第三连接段之间。
其中，第二连接段的延伸方向与第一连接段的延伸方向之间的夹角为45°～135°，第三连接段的延伸方向与第一连接段的延伸方向之间的夹角为45°～135°。
其中，第一过渡段的弯曲方向与第二过渡段的弯曲方向反向。
其中，第一连接段设有固定孔，固定孔沿第一连接段的厚度方向贯穿第一连接段，第二连接段设有第一连接孔，第一连接孔沿第二连接段的厚度方向贯穿第二连接段，第三连接段设有第二连接孔，第二连接孔沿第三连接段的厚度方向贯穿第三连接段。
其中，导电排包括导电本体和覆盖导电本体表面的耐磨层，导电本体的表面粗糙度Ra≤1.6μm。
其中，导电本体的材料为铝合金，铝合金包括以下质量百分比的组分：0.02％～0.85％Mg、0.01％～0.41％Si、0.01％～0.04％B、0.01％～0.062％Fe、0～0.096％Zn、0～0.0096％Ti、0～0.1％Ni、98.52％～99.95％Al和杂质，其中杂质含量≤0.1％。
其中，导电本体的表面维氏硬度HV>38。
其中，导电排还包括打底层，打底层覆盖导电本体的表面，耐磨层设于打底层背离导电本体的表面。
其中，导电排还包括绝缘层，绝缘层设于耐磨层背离导电本体的表面。
其中，导电排的屈服强度≥75Mpa，抗拉强度≥114Mpa，导电率≥57％IACS。
其中，导电排的导热系数为200W/m·K～230W/m·K。
本发明还提供一种导电排组件，包括连接基板和多个如上述的导电排，多个导电排均安装于连接基板，且彼此间隔。
其中，多个导电排形成多个导电排组，每一导电排组包括多个导电排，每一导电排组的多个导电排彼此平行。
本发明还提供一种车用电气设备系统，包括两个电气设备和如上述的导电排，导电排电连接于两个电气设备之间。
本发明通过大量实验研究发现，满足表达式的导电排的应力较小，能够满足宽带频率10HZ～1000HZ、振动速度有效值(Root Mean Square，RMS)大于27.8m/s2的长期振动工况，避免了导电排在工作过程中因振动而断裂，解决了导电排在长期使用过程中会出现应力集中的问题，保证了利用该导电排形成的导电排组件可靠耐久，进而保证了车辆在实际路况上具有较大的行驶里程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种车用电气设备系统的结构排布示意图；
图2为图1所示车用电气设备系统中导电排在第一实施例的结构示意图；
图3为图1所示车用电气设备系统中导电排在第二实施例的结构示意图；
图4为两个具有45°弯曲弧度的导电排连接的结构示意图；
图5为图3所示导电排在另一视角的结构示意图；
图6为图5所示导电排的A-A截面示意图；
图7为图5所示导电排在第一连接段处的横截面结构图；
图8为实验组别1中导电排的应力云图；
图9为实验组别2中导电排的应力云图；
图10为实验组别3中导电排的应力云图；
图11为实验组别4中导电排的应力云图；
图12为实验组别5中导电排的应力云图；
图13为实验组别6中导电排的应力云图；
图14为实验组别7中导电排的应力云图；
图15为实验组别8中导电排的应力云图；
图16为实验组别9中导电排的应力云图；
图17为实验组别10中导电排的应力云图；
图18为实验组别11中导电排的应力云图；
图19为实验组别12中导电排的应力云图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1示出了本申请实施例提供的一种车用电气设备系统1的结构排布示意图。
车用电气设备系统1可应用于车辆，包括导电排组件1000和多个电气设备2000，多个电气设备2000可通过导电排组件1000电连接。其中，电气设备2000可以例举的有电池、变压器、电动机、断路器、交直流系统、开关柜、电容器等设备。
具体的，导电排组件1000包括连接基板100和多个导电排200，连接基板100为绝缘基板，多个导电排200均安装于连接基板100，且彼此间隔。本实施例中，连接基板100为一个整体结构，图1中仅示意连接基板100的部分结构。可以理解的是，在其他实施例中，连接基板100也可以为多个分离的结构。多个导电排200形成多个导电排组，如图示形成了三个纵排。每一导电排组包括多个导电排200，每一导电排组的多个导电排200彼此平行。不同的导电排组中的导电排200电连接，以实现不同的导电排组之间的电连接。
多个电气设备2000可通过与多个导电排200电连接，以实现多个电气设备2000之间的电性连接。如图示中，每一横排的电气设备2000通过与导电排200电连接，以实现电气设备2000之间的电连接。多个电气设备2000还可与导电排组件1000电连接，通过与不同的导电排组电连接，以实现电气设备2000在空间上的立体布局。
参阅图2，图2为图1所示车用电气设备系统1中导电排200在第一实施例的结构示意图。
为便于描述，定义图2所示导电排200的长度为X轴方向，宽度方向为Y轴方向，厚度为Z轴方向，X轴方向、Z轴方向和Y轴方向两两相互垂直。
导电排200包括至少一个连接段。本实施例中，导电排200为平面板状，连接段为三个，包括第一连接段210、第二连接段220和第三连接段230。第一连接段210的延伸方向平行于第一方向，第二连接段220和第三连接段230的延伸方向平行于第二方向，且间隔设置于第一连接段210的相对两端。本实施例中，第一方向为X轴方向，第二方向为Y轴方向，第二方向垂直于第一连接段210的厚度方向。
第一连接段210具有宽度ω和厚度δ。在一些具体实施例中，宽度ω的范围为10～30mm，厚度δ的范围为1mm～10mm。第一连接段210设有固定孔211，固定孔211沿第一连接段210的厚度方向贯穿第一连接段210。螺栓等紧固件可穿过固定孔211和连接基板100上的通孔，以将第一连接段210固定于连接基板100，从而实现导电排200与连接基板100之间的固定连接。
第二连接段220具有宽度ω和厚度δ。在一些具体实施例中，宽度ω的范围为10～30mm，厚度δ的范围为1mm～10mm。第二连接段220设有第一连接孔221，第一连接孔221沿第二连接段220的厚度方向贯穿第二连接段220。
第三连接段230具有宽度ω和厚度δ。在一些具体实施例中，宽度ω的范围为10～30mm，厚度δ的范围为1mm～10mm。第三连接段230设有第二连接孔231，第二连接孔231沿第三连接段230的厚度方向贯穿第三连接段230。螺栓等紧固件可穿过第一连接孔221，以将第二连接段220与一个电气设备2000电连接，穿过第二连接孔231，以将第三连接段230与另一个电气设备2000电连接，从而实现一个导电排200与两个电气设备2000之间的电连接。通过设置第一连接孔221和第二连接孔231，可实现利用螺栓等紧固件将导电排200与电气设备2000固定连接，利于售后和维修方便，同时解决了现有导电排200需要使用焊接作为连接手段，而带来的安装拆卸存在不便的问题。
可以理解的是，螺栓等紧固件也可穿过一个导电排200的第一连接孔221及另一导电排200的第二连接孔231，以将两个导电排200固定连接，从而实现两个电气设备2000通过两个导电排200电连接。
参阅图3、图4、图5和图6，图3为图1所示车用电气设备系统1中导电排200在第二实施例中的结构的示意图，图4为两个具有45°弯曲弧度的导电排200连接的结构示意图，图5为图3所示导电排200在另一视角的结构示意图，图6为图5所示导电排200的A-A截面示意图。
本实施例中的导电排200为立体结构，与第一实施例的导电排200的不同之处在于，本实施例中的导电排200还包括第一过渡段241和第二过渡段242。具体的，本实施例中导电排200包括第一连接段210、第二连接段220、第一过渡段241、第二过渡段242和第三连接段230。第一过渡段241连接于第一连接段210和第二连接段220之间，以使得第一连接段210与第二连接段220位于不同的平面。第二过渡段242连接于第一连接段210和第三连接段230之间，以使得第一连接段210与第三连接段230位于不同的平面。
本实施例中，第一连接段210、第二连接段220和第三连接段230均为条状，第一连接段210沿X轴方向延伸，第二连接段220沿Z轴负方向延伸，第三连接段230沿Z轴正方向延伸。其中，第一连接段210具有宽度ω和厚度δ。在一些具体实施例中，宽度ω的范围为10～30mm，厚度δ的范围为1mm～10mm。本实施例中，第一过渡段241为弧形面，具有弯曲半径R和弯曲弧度θ。其中，弧形面的截面形状为弧线，弯曲半径R是指该弧线对应的半径，弯曲弧度是指该弧线对应的弧度。在一些具体实施例中，第一过渡段241的弯曲半径R的范围为2mm～20mm，采用较大的弯曲半径R作为过渡半径，能够有效地降低应力集中，从而有效地提高导电排200的疲劳强度。第一过渡段241的弯曲弧度θ为90°，以使得第二连接段220的延伸方向与第一连接段210的延伸方向之间的夹角为90°。即第二连接段220沿Z轴负方向延伸，且平行于第一连接段210的厚度方向。在其他实施例中，第一过渡段241的弯曲弧度θ可为45°～135°，以实现第二连接段220的延伸方向与第一连接段210的延伸方向之间的夹角为45°～135°。
本实施例中，第二过渡段242为弧形面，具有弯曲半径R和弯曲弧度θ。在一些具体实施例中，第二过渡段242的弯曲半径R的范围为2mm～20mm，以降低应力集中，从而有效地提高导电排200的疲劳强度。第二过渡段242的弯曲弧度θ为90°，且与第一过渡段241的弯曲方向反向，以使得第二连接段220与第三连接段230的延伸方向反向。即第三连接段230沿Z轴正方向延伸，且平行于第一连接段210的厚度方向。在其他实施例中，第二过渡段242的弯曲弧度θ可为45°～135°，以实现第三连接段230的延伸方向与第一连接段210的延伸方向之间的夹角为45°～135°。在一些具体实施例中，如图4所示，导电排200的第一过渡段241和第二过渡段242的弯曲弧度θ为45°，一个导电排200的第二连接段220与另一个导电排200的第三连接段230可通过螺栓等紧固件连接，以实现两个导电排200之间的固定连接。
本实施例的导电排200可由第一实施例的导电排200折弯制成，具体的，第一实施例的导电排200中第二连接段220朝向Z轴负方向折弯，第三连接段230沿Z轴正方向折弯，以制备形成第二实施例中的导电排200。在其他实施例中，本实施例的导电排200还可以一体成型。
参阅图7，图7为图5所示导电排200在第一连接段210处的横截面结构图。
导电排200包括导电本体200a、打底层200b、耐磨层200c和绝缘层200d。打底层200b覆盖导电本体200a的表面，耐磨层200c设于打底层200b背离导电本体200a的表面，绝缘层200d设于耐磨层200c背离导电本体200a的表面，且绝缘层200d覆盖导电本体200a位于第一连接段210的部分。可以理解的是，本实施例的导电排200中，绝缘层200d还可覆盖导电本体200a位于第一过渡段241和第二过渡段242的部分。绝缘层200d未覆盖导电本体200a位于第二连接段220和第三连接段230的部分，以保证第二连接段220、第三连接段230能够与电气设备2000之间电性连接。
本实施例的导电排200，利用导电本体200a折弯形成如图3所示立体结构，再在导电本体200a上依次电镀形成打底层200b和耐磨层200c，然后再在耐磨层200c上位于第一连接段210、第一过渡段241和第二过渡段242的部分覆盖绝缘层200d，以制备形成导电排200。
具体的，导电本体200a由导电材料制成，如使用铝合金制成。在一些具体实施例中，控制导电本体200a的表面粗糙度Ra≤1.6μm，能够提升导电排200的疲劳强度，从而避免了导电排200因截面尺寸发生突变处产生应力集中，而引起导电排200在应力集中处的疲劳强度破坏的问题。此外，通过对导电本体200a进行表面强化处理如进行喷丸处理，使得导电本体200a的表面产生预压应力，从而提高导电排200的抗疲劳能力。在一些具体实施例中，对导电本体200a进行喷丸处理，使得导电本体200a的表面维氏硬度HV>38，以抵抗疲劳产生的影响。
本实施例中，采用电镀的方式在导电本体200a上依次镀铜和镀镍，以分别形成打底层200b和耐磨层200c。电镀过程中，正价态的铜金属离子被还原为金属原子，吸附在导电本体200a的表面，并在导电本体200a表面进行迁移，直到并入晶格，形成打底层200b。电镀过程在反应电位与平衡电位的差值的存在下“驱动”进行，从而使得打底层200b致密、平整，且与导电本体200a之间具有良好的结合力，保证了后续耐磨层200c的附着力，避免耐磨层200c脱落。本实施例中，耐磨层200c为镍层，耐磨层200c的厚度为10μm，剥离强度可达35N/mm。通过设置镍层，保证优良导电性能的同时获得了耐磨的表层，从而提高了导电排200的强度。
本实施中，采用喷覆的方式在耐磨层200c上制备绝缘层200d。绝缘层200d的材料为环氧树脂层，厚度为0.3mm～0.9mm。通过设置绝缘层200d，能够增加导电排200的爬电距离和电气间隙，保证导电排200耐压3000V(AC)，60秒漏电流小于3mA；绝缘电阻1000V(DC)，60秒漏绝缘电阻大于200mΩ。在一些实施例中，可在绝缘层200d上制备喷码，以增加识别和存储功能。
本申请实施例提供的导电排200具有良好的导电性和力学性能，能够解决在振动路况下长期使用时产生的应力集中问题，从而避免了导电排200在工作过程中因振动而断裂，保证了利用该导电排200形成的导电排组件1000可靠耐久，进而保证了车辆在实际路况上具有较大的行驶里程。
1.1与导电排应力相关影响因子的筛选
与导电排200的应力性能相关的因素众多，本申请实施例以图3所示具有立体结构的导电排200为实验对象进行仿真测试，以获取导电排200的应力云图，同时经过大量测试实验并具体研究了膨胀系数、时效温度、时效时间和弹性模量E等影响因子与导电排200的最大应力之间的关系，部分实验结果统计如表1至表4所示。其中，导电排200的材料为铝合金，铝合金采用如下方式制备：取铝合金的各原料组分，进行固溶处理和时效处理，获得铝合金。仿真测试的具体测试方法为：在有限元分析元件中导入导电排200的参数及振动实验的参数，以对导电排200进行仿真实验；其中，振动实验的参数包括：振动时间22h，宽带频率10HZ～1000HZ，功率密度在[0.2-30[(m/s2)2/HZ]范围，振动条件RMS(Root Mean Square，振动速度有效值):27.8m/s2的工况；要求试验后不能有机械损毁和松动现象。
表1膨胀系数因子与导电排的最大应力的关系
表2时效温度因子与导电排的最大应力的关系
表3时效时间因子与导电排的最大应力的关系
表4弹性模量因子与导电排的最大应力的关系
从表1-4中可以看出，膨胀系数因子、时效温度因子及时效时间因子对导电排200的应力影响不显著，而弹性模量因子对导电排200的应力影响显著。本申请经过大量实验研究并从众多影响因子中筛选出弹性模量作为影响导电排200的应力的关键因子，通过调整导电排200的弹性模量、宽度和厚度，能够设计出应力小、且能够在宽带频率10HZ～1000HZ、振动速度有效值(Root Mean Square，RMS)大于27.8m/s2的振动情况下长期工作的导电排200。1.2优化导电排的弹性模量E、厚度和宽度的表达式
下述实验以铝合金材料制成导电排200，并具体研究了导电排200的宽度ω、厚度δ和弹性模量E与导电排200的应力之间的关系。具体的，本申请实施例采用DOE单因子调整(Design of Experiments，试验设计)的方法，设计多组具有不同宽度ω、厚度δ和弹性模量E的导电排200，并对导电排200进行仿真测试，以测定不同组别的导电排200的应力。实验组别1-12的导电排200的应力云图如图8-图19所示，导电排200的参数及测定的最大应力统计如表5所示。其中，实验组别1-6的导电排200分别为下述表7中实施例1-6提供的铝合金制备形成的导电排，实验组别7的导电排200为下述表7中对比例1提供的铝合金制备形成的导电排，实验组别8-9的导电排200分别为下述表7中实施例7-8提供的铝合金制备形成的导电排，实验组别10-12的导电排200分别为下述表7中对比例2提供的铝合金制备形成的导电排。
表5不同组别导电排200的参数及测定的最大应力
本申请实施例通过拟合大量实验数据，优化出厚度δ的范围满足以下特征表达式(i)：且弹性模量E在55Gpa～120Gpa范围内时，导电排200的最大应力较小，具有较好的强度效果，能够满足宽带频率10HZ～1000HZ、振动速度有效值(Root Mean Square，RMS)大于27.8m/s2的长期振动工况，避免了导电排200在工作过程中因振动而断裂。
从表5展现的部分实验组别的数据可以看出，实验组别1-7中导电排200的厚度δ满足上述特征表达式(i)且弹性模量E满足55Gpa～120Gpa范围时，测定的导电排200的应力较小，可满足长期振动工况。此外，实验组别1-7中的导电排200的厚度δ还进一步满足表达式： 或/>
而通过比较实验组别8-12与1-7可知，实验组别8-9中导电排200虽然弹性模量E满足55Gpa～120Gpa范围，但厚度δ不满足特征表达式(i)，测定的导电排200的应力很大，不能满足长期振动工况。实验组别10-11的导电排200的弹性模量E均小于55Gpa，并且厚度δ也不满足特征表达式(i)，通过调整宽度ω和厚度δ，均不能有效降低导电排200的最大应力，也不能满足长期振动工况。实验组别12的导电排200的厚度δ满足特征表达式(i)，但弹性模量E不满足55Gpa～120Gpa范围，测定的导电排200的应力较大，不能满足长期振动工况。实验结果表明，同时满足厚度δ范围为且弹性模量E在55Gpa～120Gpa范围内的导电排200，才具有较小的应力，才能够满足长期振动工况，避免导电排200在工作过程中因振动而断裂。
取实验组别1中的导电排200，在第一连接孔221中穿入螺栓紧固件(标记为孔1螺栓)及在第二连接孔231中穿入螺栓紧固件(标记为孔2螺栓)，以将导电排200固定于振动台，然后对导电排200进行振动实验。其中振动实验的条件为：宽带频率10HZ～1000HZ，功率密度在[0.2-30[(m/s2)2/HZ]范围，振动条件RMS:27.8m/s2，振动时间为22h。测定振动实验前和振动实验后的导电排200中螺栓紧固件的扭矩值，结果统计如表6所示。其中，测定螺栓紧固件扭矩值的方法为：1、采用拧紧法测试振动实验前螺栓紧固件的力矩，扭力扳手平稳用力逐渐增加力矩，当螺栓刚开始产生微小转动时它的瞬时扭矩值最大(因需要克服静摩擦力)，继续转动，扭矩值就会回落到短暂的稳定状态，这时的扭矩值即为检测所得的扭矩值。2、采用拧松法测试振动实验后螺栓紧固件的力矩，用扭力扳手慢慢的向被检螺栓施加扭矩，使其松开，读取开始转动时的瞬时扭矩值，并根据试验和经验乘以一个系数：1.1～1.2，即为检测扭矩值。
表6振动实验前和振动实验后的导电排200的扭矩值
孔1螺栓紧固件的扭矩衰减值＝(6.03-5.43)/6.03×100％＝9.95％＜20％，孔2螺栓紧固件的扭矩衰减值＝(6.05-5.39)/6.05×100％＝10.91％＜20％。实验结果显示，本申请实施例提供的导电排200在承受宽带频率10HZ～1000HZ、功率密度在[0.2-30[(m/s2)2/HZ]及振动条件RMS:27.8m/s2的路况振动后，还能够保持紧固件扭矩衰减＜20％，利于导电排200在实际振动路况上长期使用。
1.3转接排中导电本体200a使用的铝合金材料的优化
实施例1-10及对比例1-2分别提供了一种导电排200，具体采用以下步骤制备：按照表7所示组分配置铝合金原料，在530℃温度下进行固溶处理25min，然后在195℃温度下进行时效处理33h，制得铝合金。然后将铝合金切割形成图2所示的平面板状，后经折弯成型得到如图3所示立体结构的导电本体200a。依次经过打磨、抛光、电镀形成打底层200b和耐磨层200c，喷覆形成绝缘层200d，制得导电排200。其中，实施例1-10中铝合金的各组分均以质量百分比计，余量为Al。
对实施例1-10及对比例1-2制得的导电排200进行性能测试，其性能参数统计如表7所示。其中，IACS：International Annealed Copper Standard用来表征金属或合金的导电率(参比于标准退火纯铜)。
表7实施例1-10及对比例1-2的铝合金组分及制备的导电排200的性能参数
本申请实施例中导电本体200a使用的铝合金材料，按质量百分比计，包括以下组分：0.02％～0.85％Mg、0.01％～0.41％Si、0.01％～0.04％B、0.01％～0.062％Fe、0～0.096％Zn、0～0.0096％Ti、0～0.1％Ni、98.52％～99.95％Al和杂质，其中，杂质含量≤0.1％。从表7数据可知，实施例1-10按如上组分配方制得铝合金材料，测定铝合金材料的弹性模量的范围均在55Gpa～120Gpa。
铝合金材料中，通过添加Si和Fe，能够在铝合金中形成Al3Fe、AlSiFe强化相，提高了铝合金的材料强度。其中，Si和Fe可以改善压铸流动性及粘模性，但Si和Fe加入过高会导致材料导电性变差，加入量过少则强度不足。此外，Zn、Ni两种元素在铝合金中可以起到提高强度的同时不降低导电性能的作用。本申请实施例通过控制Si含量小于0.5wt.％，Fe小于0.1wt.％，同时控制Ni含量小于0.1wt.％，Zn含量小于0.1wt.％，使得铝合金材料能够兼具力学性能和导电性能。同时，控制杂质元素的含量，以使得铝合金材料达到较高的强度。本申请实施例1-10中的铝合金材料进行90°折弯(1t)后，其表面无裂痕。并且经测定，实施例1-10的铝合金材料的屈服强度≥75Mpa，抗拉强度≥114Mpa，导电率≥57％IACS，导热系数满足200W/m·K～230W/m·K，兼具较好的力学性能和导电性能，解决了现有铝合金材料导电性能越好，但力学性能越低的问题。此外，铝合金材料相较于铜材料密度小，具有密度小、质量轻的优势，采用本申请实施例提供的铝合金材料制备导电排200，符合现代汽车轻量化发展要求。
此外，通过比较实施例1-10和对比例1，对比例1中提供的铝合金材料制备得到的导电排200的弹性模量满足55Gpa～120Gpa，如实验组别7所示，通过调整厚度δ满足特征表达式(i)，可获得应力较小的导电排200。但相较于实施例1-10中铝合金配方的导电排200，对比例1中提供的铝合金材料配方中Mg含量高达9.2％，获得的导电排200的导电率和导热系数均降低。相较于对比例1，实施例1-10中的导电排200不仅力学性能好，还同时具有更优异的导电性能，在车用电气设备系统具有更好的应用前景。
通过比较实施例1-10和对比例2，对比例2中提供的合金材料的弹性模量较小，导热系数较小，不利于提升导电排200的力学性能和散热效果，而实施例1-10的铝合金材料的导热系数在200W/m·K～230W/m·K，具有较好的导热性能，还利于提升导电排200的散热效果。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
Claims (19)
1.一种导电排，用于电连接于两个电气设备之间，其特征在于，所述导电排包括至少一个连接段，所述连接段的弹性模量为E，所述连接段的宽度为ω，所述连接段的厚度为δ，所述连接段的厚度δ满足：其中，λ＝0.085Gpa/mm，ω和δ的单位均为mm，E的单位为Gpa，E的范围为55Gpa～120Gpa。
2.根据权利要求1所述的导电排，其特征在于，所述连接段为多个，多个所述连接段包括第一连接段、第二连接段和第三连接段，所述第二连接段和所述第三连接段分别设置于所述第一连接段的相对两端，且分别用于电连接两个所述电气设备。
3.根据权利要求2所述的导电排，其特征在于，所述第一连接段的延伸方向平行于第一方向，所述第二连接段和所述第三连接段的延伸方向均平行于第二方向，所述第一方向与所述第二方向垂直。
4.根据权利要求3所述的导电排，其特征在于，所述导电排呈平面板状，所述第二方向垂直于所述第一连接段的厚度方向。
5.根据权利要求3所述的导电排，其特征在于，所述导电排为立体结构，所述第二方向平行于所述第一连接段的厚度方向。
6.根据权利要求5所述的导电排，其特征在于，多个所述连接段还包括第一过渡段和第二过渡段，所述第一过渡段连接于所述第一连接段和所述第二连接段之间，所述第二过渡段连接于所述第一连接段和所述第三连接段之间。
7.根据权利要求6所述的导电排，其特征在于，所述第二连接段的延伸方向与所述第一连接段的延伸方向之间的夹角为45°～135°，所述第三连接段的延伸方向与所述第一连接段的延伸方向之间的夹角为45°～135°。
8.根据权利要求6或7所述的导电排，其特征在于，所述第一过渡段的弯曲方向与所述第二过渡段的弯曲方向反向。
9.根据权利要求2所述的导电排，其特征在于，所述第一连接段设有固定孔，所述固定孔沿所述第一连接段的厚度方向贯穿所述第一连接段，所述第二连接段设有第一连接孔，所述第一连接孔沿所述第二连接段的厚度方向贯穿所述第二连接段，所述第三连接段设有第二连接孔，所述第二连接孔沿所述第三连接段的厚度方向贯穿所述第三连接段。
10.根据权利要求1所述的导电排，其特征在于，所述导电排包括导电本体和覆盖所述导电本体表面的耐磨层，所述导电本体的表面粗糙度Ra≤1.6μm。
11.根据权利要求10所述的导电排，其特征在于，所述导电本体的材料为铝合金，所述铝合金包括以下质量百分比的组分：0.02％～0.85％Mg、0.01％～0.41％Si、0.01％～0.04％B、0.01％～0.062％Fe、0～0.096％Zn、0～0.0096％Ti、0～0.1％Ni、98.52％～99.95％Al和杂质，其中杂质含量≤0.1％。
12.根据权利要求10所述的导电排，其特征在于，所述导电本体的表面维氏硬度HV>38。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的导电排，其特征在于，所述导电排还包括打底层，所述打底层覆盖所述导电本体的表面，所述耐磨层设于所述打底层背离所述导电本体的表面。
14.根据权利要求10所述的导电排，其特征在于，所述导电排还包括绝缘层，所述绝缘层设于所述耐磨层背离所述导电本体的表面。
15.根据权利要求1所述的导电排，其特征在于，所述导电排的屈服强度≥75Mpa，抗拉强度≥114Mpa，导电率≥57％IACS。
16.根据权利要求1所述的导电排，其特征在于，所述导电排的导热系数为200W/m·K～230W/m·K。
17.一种导电排组件，其特征在于，包括连接基板和多个如权利要求1至16任一项所述的导电排，多个所述导电排均安装于所述连接基板，且彼此间隔。
18.根据权利要求17所述的导电排组件，其特征在于，多个所述导电排形成多个导电排组，每一所述导电排组包括多个所述导电排，每一所述导电排组的多个所述导电排彼此平行。
19.一种车用电气设备系统，其特征在于，包括两个电气设备和如权利要求1至16中任一项所述的导电排，所述导电排电连接于两个所述电气设备之间。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210760496.7A CN117373728A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 导电排、导电排组件及车用电气设备系统 |
| PCT/CN2023/090737 WO2024001475A1 (zh) | 2022-06-30 | 2023-04-26 | 导电排、导电排组件及车用电气设备系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210760496.7A CN117373728A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 导电排、导电排组件及车用电气设备系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117373728A true CN117373728A (zh) | 2024-01-09 |
Family
ID=89383147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210760496.7A Pending CN117373728A (zh) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | 导电排、导电排组件及车用电气设备系统 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117373728A (zh) |
| WO (1) | WO2024001475A1 (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5657418B2 (ja) * | 2011-02-16 | 2015-01-21 | 株式会社Uacj | 車載用バスバー及びその製造方法 |
| CN202217732U (zh) * | 2011-08-29 | 2012-05-09 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电池连接件及电池组 |
| JP6909243B2 (ja) * | 2019-01-16 | 2021-07-28 | 矢崎総業株式会社 | バスバー電線 |
| CN210137025U (zh) * | 2019-07-04 | 2020-03-10 | 镇江泛美汽车零部件有限公司 | 一种齿轮盖簧片端子 |
| WO2021050609A1 (en) * | 2019-09-09 | 2021-03-18 | Royal Precision Products Llc | Electrical busbar and method of fabricating the same |
-
2022
- 2022-06-30 CN CN202210760496.7A patent/CN117373728A/zh active Pending
-
2023
- 2023-04-26 WO PCT/CN2023/090737 patent/WO2024001475A1/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024001475A1 (zh) | 2024-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101260720B1 (ko) | Ｃｕ-Ｍｇ-Ｐ계 구리합금 조재 및 그 제조방법 | |
| US20130167988A1 (en) | Cu-Ni-Si-BASED COPPER ALLOY PLATE HAVING EXCELLENT DEEP DRAWING WORKABILITY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME | |
| KR20120121402A (ko) | Ｃｕ-Ｍｇ-Ｐ계 동합금봉 및 그 제조 방법 | |
| EP2325948B1 (en) | Electroconductive rubber component, method of using it and portable telephone comprising it | |
| JP6034765B2 (ja) | 電気接続部品用アルミニウム合金板およびその製造方法 | |
| US20150041211A1 (en) | Low resistance insert | |
| JP5530464B2 (ja) | パワーコントロールユニット用バスバー | |
| CN102661839A (zh) | 架空导线微振模拟实验装置 | |
| CN117373728A (zh) | 导电排、导电排组件及车用电气设备系统 | |
| CN111867324B (zh) | 一种适用于航天器大功率器件的散热结构 | |
| KR900007451B1 (ko) | 내마이그레이션성이 우수한 동합금 | |
| CN109346547A (zh) | 一种柔性导电光伏焊带及其制备方法 | |
| JP7126359B2 (ja) | アルミニウムへの耐接触腐食性に優れた銅合金材及び端子 | |
| EP3605739A1 (en) | Connection structure | |
| Fuhrmann et al. | Comparison between nickel and silver as coating materials of conductors made of copper or aluminum used in electric power engineering | |
| EP4391238A1 (en) | Plug terminal, plug structure and motor vehicle | |
| WO2013134939A1 (en) | High conductivity and high strength copper clad aluminum busbar | |
| CN112072432B (zh) | 铜软连接结构和锂离子电池负极铜极耳结构以及制备方法 | |
| JP2012111999A (ja) | 表面粗化性及び樹脂密着性に優れた電子機器用Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐ系銅合金条材 | |
| CN109100582B (zh) | 一种高温超导带材短直样品基础性测试骨架 | |
| WO2024140777A1 (zh) | 导电杆、导电杆组件、电气系统及车辆 | |
| CN219144507U (zh) | 一种用于电动汽车高压线束及高压模块的铜铝排连接装置 | |
| JP7444845B2 (ja) | 締結構造及びアルミニウム配索材 | |
| CN220984264U (zh) | 一种大电流电阻器 | |
| Liu et al. | Research on a passive non-interventional combined anti-icing method for overhead line structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |