動力電池組是組成動力電池系統的次級結構之一,動力電池模組是由多個單體電芯串并聯組裝而成,單體電芯之間連接與緊固,要求連接片與電池的極柱接觸電阻小、抗振動、牢靠程度高。而匯流排的焊接可以說是動力電池組焊接比較重要的,所有生產廠家匯流排的使用及厚度都不一樣,所以廠家會根據自己的生產要求來定制電池匯流排激光焊接設備,動力電池制造過程焊接方法與工藝的合理選用,將直接影響電池的成本、質量、安全以及電池的一致性,兆恒機械可以根據客戶要求定制激光焊接設備,并配置合適的工裝夾具以滿足動力電池組自動化生產需求。
1 激光焊接原理
激光焊接是利用激光束優異的方向性和高功率密度等特性進行工作,通過光學系統將激光束聚焦在很小的區域內,在極短的時間內使被焊處形成一個能量高度集中的熱源區,從而使被焊物熔化并形成牢固的焊點和焊縫。
2.動力電池模組匯流排激光焊接要求:
動力電池模組常用的匯流排有:鎳片、銅鋁復合匯流排、銅匯流排、總正總負匯流排、鋁匯流排,也會用到銅軟連接、鋁軟連接、銅箔軟連接等。
匯流排和軟連接的加工質量需要從以下方面去評估:
1)匯流排材料材質是否符合要求,匯流排的材質不達標將會增加電阻率,尤其需要確認是否符合ROHS相關要求。
2)匯流排關鍵尺寸加工是否到位,關鍵尺寸的超差有可能會在裝配過程中導致高壓器件之間的安全距離不夠,并造成嚴重的安全隱患。
3)軟連接與硬區的結合力,以及軟區的應力吸收狀況。
4)實際加工的軟連接及匯流排的過流能力是否達到設計標準,絕緣的熱塑套管部位是否存在破損的情況。
3.動力軟包電池匯流排激光焊接方法:
1)焊接難點:
材料薄,多片疊焊易虛焊,導致強度不夠,導電性不好。
解決方案:
控制來料平整度;
設計優良性能的夾具,控制裝夾間隙。
2)焊接難點:
焊縫連接寬度不夠導致強度不夠。
解決方案:
選用小纖芯光纖激光器,采用擺動焊接。
動力方形電池匯流排激光焊接方法:
1)焊接難點:
材料薄,多片疊焊易虛焊,導致強度不夠,導電性不好。
解決方案:
控制來料平整度;
設計優良性能的夾具,控制裝夾間隙。
2)焊接難點:
焊縫連接寬度不夠導致強度不夠。
解決方案:
選用小纖芯光纖激光器,采用擺動焊接。
4.激光焊接優點:
能量集中,焊接效率高、加工精度高,焊縫深寬比大。激光束易于聚焦、對準及受光學儀器所導引,可放置在離工件適當之距離,可在工件周圍的夾具或障礙間再導引,其他焊接法則因受到上述的空間限制而無法發揮。
熱輸入量小,熱影響區小,工件殘余應力和變形小;焊接能量可精確控制,焊接效果穩定,焊接外觀好;非接觸式焊接,光纖傳輸,可達性較好,自動化程度高。焊接薄材或細徑線材時,不會像電弧焊接般易有回熔的困擾。用于動力電池的電芯由于遵循“輕便”的原則,通常會采用較“輕”的鋁材質外,還需要做得更“薄”,一般殼、蓋、底基本都要求達到1.0 mm 以下,主流廠家目前基本材料厚度均在0.8 mm 左右。
能為各種材料組合提供高強度焊接,尤其是在進行銅材料之間和鋁材料之間焊接的時候更為有效。這也是唯一可以將電鍍鎳焊接至銅材料上的技術。
在新型的電動車上為了車輛在不降低安全系數的前提下實現降低整車重量,以提高電池的續航能力,研發出了新型的Busbar電池模組
Busbar是一種多層復合結構連接排也叫復合母排,可算是配電系統的高速公路。與傳統的、笨重的、費時和麻煩的配線方法相比,Busbar具有易于設計、低阻抗、抗干擾、可靠性好、可節省大量空間、裝配簡潔快捷等特點。
Busbar的作用主要是實現電芯與電芯之間的電連接,從而構成所需要的串、并聯關系,另一方面Busbar本身因為與電芯直接連接,又可以作為電芯電壓和溫度的采樣點。
GPM 生產的EV 方殼Pack 匯流排焊接生產線節拍1.5個模組/分鐘,每天可生產接近2K 電池模組
兆恒機械生產的自動動力電池模組Pack匯流排焊接線,具備精密組裝+高精度搬送裝置+視覺焊接質量檢測+焊接于一體,結合了國內外高端電動汽車廠商對動力電池生產技術的要求不斷優化出來的高速、高效、高質量
的動力電池模組Pack焊接線,本自動焊接線具備高效光纖激光器和高聚光能可以提高加工速度,擁有回流循環式運行加工方式,可多工位同時進行動力電池組的焊接,可以大幅提高產能,同時使用數字振鏡進行高精度定位照射,以確保精準的焊接要求,每一個焊點在焊接后,設備上方的移動式激光檢測會實時針對每一個焊點進行焊接品質檢測,以確保每一組動力電池都是最高質量標準狀態出廠交付于客戶。
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