新能源汽車動(dòng)力電池組焊接工藝的滲透

文/林曉聰，中山漢通激光設(shè)備有限公司

新能源汽車動(dòng)力電池組焊接工藝的滲透

文/林曉聰，中山漢通激光設(shè)備有限公司

在新能源汽車運(yùn)行中，動(dòng)力電池組是一個(gè)重要?jiǎng)恿υO(shè)備。因此，本文主要就動(dòng)力電池組焊接特性分析、點(diǎn)焊參數(shù)試驗(yàn)兩個(gè)方面內(nèi)容進(jìn)行論述，為提高動(dòng)力電池組應(yīng)用水平提供重要數(shù)據(jù)信息參考。

新能源汽車；動(dòng)力電池組；焊接特性；點(diǎn)焊參數(shù)試驗(yàn)

為有效降低對資源和能源消耗，貫徹國家提出的建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)目標(biāo)，大力發(fā)展新能源汽車是一個(gè)重要內(nèi)容。而動(dòng)力電池組是新能源汽車運(yùn)行中一個(gè)應(yīng)用的重要部件設(shè)備，對保障汽車安全、穩(wěn)定發(fā)揮出重要功效。因此，需要專業(yè)化人員對焊接工藝方式進(jìn)行合理化應(yīng)用，即對焊接電流、焊接時(shí)間、主要工藝參數(shù)優(yōu)化，提升新能源汽車動(dòng)力電池組應(yīng)用質(zhì)量。

1 動(dòng)力電池組焊接特性分析

1.1 焊接方式確定

焊接方式對動(dòng)力電池組焊接特性有著重要影響。某型號新能源汽車應(yīng)用動(dòng)力電池組由若干18650單體鋰離子電池經(jīng)過鍍鎳連接片應(yīng)用串聯(lián)、并聯(lián)方式來構(gòu)成，為汽車提供動(dòng)力支持。其中，電池連接片厚度保持為0.2毫米，鋰離子電池外殼厚度保持0.25毫米。其焊接主要方式為：第一，激光焊接方式主要對激光束、聚焦裝置等進(jìn)行有效應(yīng)用，具有焊接質(zhì)量高、效率高等方面特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。但是其成本較高。因此，不用選用這種方式。

第二，釬焊主要是對熔點(diǎn)較低金屬材料進(jìn)行合理化應(yīng)用，最終使得主要部件之間完成焊接目的。但是，這種焊接方式具有加熱緩慢，對電池中內(nèi)部薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞特點(diǎn)，操作較為復(fù)雜、不容易進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。因此，也不能采用這種方式。第三，精密電阻電焊主要是應(yīng)用焊接電流對主要焊接部件進(jìn)行處置，使得最終產(chǎn)生出電阻熱熔化焊件金屬，在電極壓力作用下形成熔核焊點(diǎn)。這種焊接方式在焊接過程中，不需要對焊絲、焊錫等輔助性材料進(jìn)行應(yīng)用，具有操作簡單、成本低、安全環(huán)保等特點(diǎn)，可以在動(dòng)力電池組焊接中進(jìn)行自動(dòng)化應(yīng)用，提升焊接質(zhì)量和效率。

1.2 鍍鎳鋼帶點(diǎn)焊工藝性分析

為有效保障焊接質(zhì)量和水平，降低其危險(xiǎn)程度，需要對鍍鎳鋼帶點(diǎn)焊工藝性進(jìn)行分析。具體來講，對鍍鎳鋼帶鍍層進(jìn)行分析，對動(dòng)力電池組焊接特性進(jìn)行分析，最終對鍍鎳鋼帶材料進(jìn)行良好應(yīng)用，選擇AVIO企業(yè)生產(chǎn)的高頻逆變+靜電儲(chǔ)能式焊接電源，提升焊接水平。

2 新能源汽車動(dòng)力電池組點(diǎn)焊參數(shù)試驗(yàn)

為提升新能源汽車動(dòng)力電池組點(diǎn)焊操作水平，滿足焊接需求，需要進(jìn)行有效性點(diǎn)焊參數(shù)試驗(yàn)活動(dòng)，保障對焊接時(shí)間、電極壓力參數(shù)、焊接電流等進(jìn)行高質(zhì)量精密控制。

2.1 正交試驗(yàn)簡介

專業(yè)化試驗(yàn)人員對正交試驗(yàn)方式進(jìn)行合理應(yīng)用，在實(shí)施過程中有效獲取整個(gè)試驗(yàn)區(qū)中試驗(yàn)信息數(shù)據(jù)，可以在最大程度上減少試驗(yàn)次數(shù)，優(yōu)化主要試驗(yàn)參數(shù)。其具體試驗(yàn)流程為：明確試驗(yàn)?zāi)康呐c要求--試驗(yàn)指標(biāo)--選擇因素明確試驗(yàn)水平--選擇合適正交表--表頭優(yōu)化設(shè)計(jì)--列出試驗(yàn)方案-對試驗(yàn)結(jié)果分析。其主要分析方法有：第一，直觀分析法，即極差法。專業(yè)化人員對計(jì)算機(jī)技術(shù)等進(jìn)行合理化應(yīng)用，對主要試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行直觀、簡單計(jì)算。但是，這種方式在應(yīng)用過程中，受到一定程度限制。第二，方差分析法。這種方式主要是進(jìn)行Fisher偏差平方和加和性進(jìn)行應(yīng)用，有效借助F檢驗(yàn)法對試驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果置信度進(jìn)行評估分析，對影響試驗(yàn)結(jié)果主次因素進(jìn)行排序，簡化計(jì)算方式。其主要流程為：開展試驗(yàn)對結(jié)果記錄--試驗(yàn)結(jié)果極差分析（方差分析）--K值、極差計(jì)算（各列偏差平方和、自由度）計(jì)算--優(yōu)水平優(yōu)組合（列方差分析表、進(jìn)行F檢驗(yàn)）--結(jié)論。

2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升試驗(yàn)質(zhì)量和水平。具體來講，第一，動(dòng)力電池組焊接進(jìn)行試驗(yàn)主要目的是尋求最佳焊接工藝參數(shù)組合，獲得最優(yōu)良焊接接頭，全面性提升焊接加工合格率。第二，對各個(gè)方面因素進(jìn)行有效考慮，選取最佳焊接流程。例如：在焊接試驗(yàn)中需要保障焊接部件具有良好形狀、焊接材料表面具有良好清潔度、焊接電流、焊接時(shí)間、主要電極端面尺寸等被專業(yè)化試驗(yàn)人員進(jìn)行合理化控制。在試驗(yàn)過程中選取日本AVIO企業(yè)生產(chǎn)的高頻逆變+靜電儲(chǔ)能式焊接電源（NRW-PS300+NT-PS300)，電極需要選取直徑為3.2毫米的Cu-AL2O3凸面電極。第三，選擇合適正交表。試驗(yàn)人員需要依據(jù)已經(jīng)制定好因素水平表中因素，對各個(gè)因數(shù)之間交互作用數(shù)量進(jìn)行有效考察。

例如：在選取中需要滿足以下方面條件。對試驗(yàn)中各個(gè)方面因素在向正交表安排中，需要保障其處理數(shù)較少，保障試驗(yàn)正交表中括號內(nèi)底數(shù)具有相等大小，在選取正交表中總自由度、試驗(yàn)各個(gè)因素交互作用之和相等，并且可以應(yīng)用重復(fù)性正交試驗(yàn)對試驗(yàn)所存在誤差進(jìn)行合理化評估。第四，表頭設(shè)計(jì)。在正交表中每一列只能安排1個(gè)試驗(yàn)因素，并且對試驗(yàn)過程中各個(gè)因素之間交互作用進(jìn)行忽略。第五，試驗(yàn)方案編制。在試驗(yàn)過程中，為盡快完成試驗(yàn)、節(jié)省時(shí)間、需要保持試驗(yàn)中主要條件具有穩(wěn)定一致特點(diǎn)，并且對主要試驗(yàn)因素進(jìn)行嚴(yán)格控制。專業(yè)化人員需要進(jìn)行規(guī)范性操作，隨機(jī)對試驗(yàn)運(yùn)行次序優(yōu)化安排，努力排除外界干擾，降低人為因素對試驗(yàn)結(jié)果影響，即采用直接自動(dòng)焊接接頭方式來進(jìn)行試驗(yàn)，對各個(gè)焊接參數(shù)組合數(shù)據(jù)因素進(jìn)行分析、對抗拉強(qiáng)度平均值求解。

3 結(jié)論

動(dòng)力電池組在焊接過程中需要確定焊接方式、對鍍鎳鋼帶點(diǎn)焊工藝性進(jìn)行分析。通過正交試驗(yàn)，可以最終得出焊接最優(yōu)工藝參數(shù)，提升焊接質(zhì)量和水平。同時(shí)，專業(yè)化人員對點(diǎn)焊焊接接頭在顯微組織下進(jìn)行有效觀察，開展硬度測試，對焊接時(shí)間、焊接電流進(jìn)行科學(xué)化選擇，提升了整個(gè)新能源汽車動(dòng)力電池組焊接工藝水平，保障新能源汽車安全、穩(wěn)定應(yīng)用。

[1]馬聰.新能源汽車動(dòng)力電池組焊接工藝研究[D].長春理工大學(xué),2014.

[2]喬勇,楊建東,田春林,張鵬,彭輝.新能源汽車動(dòng)力電池組電阻點(diǎn)焊機(jī)研究[J].機(jī)械工程師,2017,01：21-23.

林曉聰(1979.9-)，男，現(xiàn)供職于中山漢通激光設(shè)備有限公司，法人總經(jīng)理，研究方向：工業(yè)激光焊接。