變速箱內(nèi)電氣連接方式介紹

隨著科技發(fā)展，汽車內(nèi)機械結(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一直是攻城獅們頭痛的問題。以濕式自動變速箱為例，濕式變速箱內(nèi)部是個密閉的空間，其中充滿了變速箱油，工作溫度-40oC~150oC，車輛行駛過程中需要應(yīng)對各種各樣的路況，電氣線路需要承受一定的振動量級，振動會使設(shè)計薄弱處產(chǎn)生細(xì)微裂紋或斷裂；變速箱油因考慮潤滑和抵抗壓力以及溫度老化的原因會添加各種添加劑，其中的硫磷等成份會腐蝕電氣線路，不斷改變的工作溫度會對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，執(zhí)行器也有數(shù)十個，TCU還要與ECU互相傳遞信號。用一句話概括就是：需要傳遞的信號多，環(huán)境惡劣。

最簡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非常多，如果采用一大束電纜線來傳遞電信號，不但容易出現(xiàn)磨損或者振動失效，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，以大幅減少電信號數(shù)目的傳遞，也開發(fā)出了各種各樣的連接方式。下面來介紹一下變速箱內(nèi)各種電氣連接的連接方式以及它們的優(yōu)缺點：

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)的油不會通過接插件外部的密封圈和內(nèi)部金屬PIN針流出箱體外部，同時接插件的公端及母端接觸必須保證整個壽命周期的可靠性，這就對接插件供應(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量級都比較低，需要其他介質(zhì)來保護(hù)，最常用的是在焊點周圍封膠，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瞬時的大電流融化兩個金屬端子接觸區(qū)域，從而使兩個金屬端子基材部分融合的一種方法。它能承受的力和振動量級都比錫焊大很多，當(dāng)焊點較大時，適當(dāng)增加柔性設(shè)計，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，使兩個金屬端子一部分融合在一起的方法。它能承受的力和振動量級同樣比較大，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保證其受力和振動符合標(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)計和防護(hù)。

引線框架Leadframe，目前也會代替線束，作為一個功能件和另一個功能件的電氣連接。其工藝為經(jīng)過沖壓等工序?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，今后市場上主流的焊接技術(shù)趨勢是采用激光焊、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。