限制电动汽车(EV)采用增长的因素之一是电池充电所需的时间相对较长。在大多数情况下，电动汽车充满电需要几个小时，而加满一个油箱只需要几分钟。

为了更快地为更大、更强大的电动汽车电池充电，oem必须增加电动汽车充电电路中使用的电缆直径。这是至关重要的，因为更大的电缆直径支持更高的电流，同时散热由导电材料的电阻产生的热量。

如今，更大的电缆直径是实现更快速电池充电的唯一可行方法。它们必须支持高电流，达到当今电动汽车典型充电电流水平的4到5倍。在电缆尺寸方面，这意味着充电电缆的直径从约60平方毫米增加到约250平方毫米，面积增加了四倍多，其中铜是首选材料。

可靠地连接这些直径更大的电缆给汽车制造商带来了重大的技术挑战。而且，在不断发展的电动汽车设计中布线和安置这些更大的充电电缆也引发了电缆长度的问题。理想情况下，充电电路应该尽可能短，但如果充电电缆长度增加，电缆直径也可能需要增加，以增加电阻和散热。随着越来越多的电池组移动到车辆下方的位置，这意味着更大的载流导体将需要被安置和布置在车辆的乘客舱周围和下方。因此，周围的车辆结构不仅必须绝缘导体，还必须安全地消散与快速充电相关的热负荷。

回到连接的挑战:超声焊接直径明显更大的电缆，逻辑上需要使用更高的功率，以及在输送时将部件牢牢固定在原位的能力。对于直径大于约60平方毫米的导体，典型的超声波金属焊接技术可能会出现收益递减的情况。粘接较大导体所需的更高功率水平可能会拉伸或超过当前超声波焊机的能力，因为用于施加夹紧力的典型悬臂驱动器往往会对部件产生并失去强大的抓地力。为了弥补，振幅通常会增加，这往往会加剧问题。其结果是增加了与焊接相关的应力，损坏了导体，并且无法提供可靠的、高质量的焊缝。

原因如下:随着焊接振幅(水平振荡)和功率的急剧增加，会出现几个问题。首先，电缆绞线上的弯曲和拉伸应力也急剧增加，导致绞线疲劳增加和可能的机械故障。

其次，大大增加的工具和电缆股的运动产生了比电缆之间焊接区域所需的更多的摩擦和热量。这种多余的热量从焊接区域扩散到电缆的其他区域，因此这种多余的热量和提供多余焊接振幅所需的额外电能都被浪费了。

最后，焊接工装的可靠性和有效性降低，因为更高的振幅和功率会导致通常应该压缩、夹紧和摩擦电缆股的焊接工装失去夹紧力，并开始滑动电缆股。这种刀具滑移会导致刀具快速过度磨损，增加刀具更换和翻新成本，对焊接设备造成过度压力，并增加能源消耗。

对于由较高振幅和功率引起的刀具滑移，一个合理的补救措施是大大增加焊接过程中使用的夹紧力。然而，测试表明，当焊接电缆直径大于60平方毫米时，目前许多超声波金属焊机中使用的悬臂式压力执行器的压力超过了其机械极限。

更好的选择

因此，需要一种新的方法来确保工具和待焊接部件的安全，以满足有效提供更高功率的技术挑战，同时保持可控的振幅，以可靠地焊接较大的导体。

该最佳解决方案消除了悬臂式压力驱动器，有利于对待焊接部件的直接向下力。直接向下的力在整个功率和振幅范围内提供了对零件的坚固控制，以保持对焊接过程的控制。这种由艾默生开发的解决方案应用于新一代布兰森“直接压机”超声波焊接设备，以布兰森GMX-20-DP焊机为代表。该设备提供了两个基本功能。首先，这种重新设计的设备能够对大型电缆施加高水平的夹紧力，最高可达6100牛顿。其次，它可以有效地管理产生振动运动和摩擦热所需的显著更高的功率水平，以在更高水平的夹紧压力下将大型导体焊接在一起。

与此同时，艾默生开始致力于改进工装，以克服在较高夹紧力的压力下刀具快速磨损的问题。这种新型工具适用于喇叭和铁砧，它结合了新的涂层，可以提高工具的硬度和耐久性，并具有特殊的滚花，可以增加焊接工具对电缆的抓地力。当这种改进的工具与新型“直接压”超声波金属焊机的功能相结合时，结果是比悬臂压焊机可以提供更有效和可重复的大电缆焊接过程。

效率的提高不仅体现在焊缝质量上，还体现在优化后的焊缝具有直接、稳健的下压力和可控的低振幅。再加上新模具的设计和组成，它本身就大大减少了滑移，从而减少了大部分模具磨损，因此模具更改之间的间隔大大增加了。