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超聲波焊接技術(shù)在電動(dòng)汽車制造上的應(yīng)用

2021-05-09 11:25
近年來，我國通過大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)來實(shí)現(xiàn)彎道超車的目標(biāo)，巨大的政策優(yōu)惠使電動(dòng)車在中國大地快速普及，電動(dòng)汽車也正在悄悄改變我們的出行方式，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車相比，大大減少了每公里二氧化碳的排放量。此外，風(fēng)能和太陽能等可再生能源發(fā)電量的不斷提高，也支持汽車向電動(dòng)化過渡，而且還有助于進(jìn)一步全面降低污染水平。 然而，對電動(dòng)汽車(EVs)需求的日益增長，給汽車工業(yè)帶來了許多領(lǐng)域的新挑戰(zhàn)，包括：輕量化車身結(jié)構(gòu)，電氣和電子部件的制造，電池的生產(chǎn)制造。如果汽車制造商要保證最高質(zhì)量水平，并取得與電動(dòng)汽車相關(guān)的安全和環(huán)境認(rèn)證，就需要?jiǎng)?chuàng)新和經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)解決方案。 超聲波焊接技術(shù)工藝因?yàn)槠涓咝省⒏呖煽窟B接和環(huán)境友好等因素，被大家使用和認(rèn)可。這些特性也正符合電動(dòng)汽車生產(chǎn)要求。因此，超聲波焊接技術(shù)是一種解決許多與電動(dòng)汽車生產(chǎn)相關(guān)問題的理想工藝。

超聲波焊接技術(shù)在電動(dòng)汽車制造上的應(yīng)用


1、電動(dòng)汽車高壓線纜的可靠連接
電動(dòng)汽車使用的電機(jī)，要能夠在啟動(dòng)瞬間提供全功率輸出。這需要車內(nèi)高壓線纜的可靠連接。連接充電樁和高壓電池的電纜和插頭需要可靠的低接觸電阻連接，以實(shí)現(xiàn)快速充電。這通常對銅、鋁或者兩者組合進(jìn)行有效焊接，才能實(shí)現(xiàn)車輛的高壓線纜連接。 截面70、95或120mm²的電纜必須牢固地焊接在大電流連接片上。設(shè)計(jì)工程師要求焊接寬度盡可能窄，以節(jié)省安裝空間。而使用傳統(tǒng)工藝難以實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在采用超聲波焊接很容易實(shí)現(xiàn)可靠連接。
超聲波焊接電動(dòng)汽車高壓線纜

2、軟包電池的極耳超聲波焊接
軟包電池( 疊片工藝) 與鋁殼電池( 疊片工藝) 不同，在制作過程中，軟包電池需對多層極耳進(jìn)行預(yù)焊，再將極耳引片與預(yù)焊后的極耳焊接在一起，極耳引片與鋁殼電池的極柱功能相當(dāng)。 整個(gè)過程分為極耳預(yù)焊和極耳引片焊接兩步。 軟包電池( 疊片工藝) 層數(shù)較少，可用功率較小的超聲波焊接機(jī)。軟包電池( 卷繞工藝) 需要將正、負(fù)極的極耳引片分別焊接在正、負(fù)極片上, 再進(jìn)行卷繞，形成單只電芯。 在此過程中，需用超聲波焊機(jī)進(jìn)行極耳引片焊接, 由于極耳引片較薄，可選用 800 W 左右的焊機(jī)焊接。
軟包電池的極耳超聲波焊接

3、IGBT功率半導(dǎo)體超聲波焊接
另一個(gè)超聲波焊接工藝，用于生產(chǎn)IGBT功率半導(dǎo)體。IGBT是一種能夠以最小損耗快速切換電流，是用于電氣驅(qū)動(dòng)器和電池充電系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵電子部件。超聲波特別適合敏感的陶瓷基板的IGBT的焊接。
IGBT功率半導(dǎo)體超聲波焊接

4、用于電氣連接的線束焊接
電動(dòng)汽車的運(yùn)動(dòng)部件較少，這大大降低了維護(hù)成本，提高了可靠性。超聲波焊接系統(tǒng)本身非常可靠，且維護(hù)成本低。因此，當(dāng)需要可靠的長壽命的電氣連接以達(dá)到汽車行業(yè)所要求的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，使用超聲波工藝進(jìn)行電線連接是首選解決方案。 超聲波線束焊接有明顯的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢：過程簡單、成本效益高；低接觸電阻；連接強(qiáng)度高等。且焊接組件非常靈活便于集成到自動(dòng)化生產(chǎn)線。即使截面只有0.13mm2的非常細(xì)的電纜和用于高速率傳輸數(shù)據(jù)的多股線纜也可以使用超聲波焊接技術(shù)。
用于電氣連接的線束焊接

5、輕量化結(jié)構(gòu)連接件焊接
輕量化意味著采用更多的高強(qiáng)度工程塑料和復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬。更薄的塑料保險(xiǎn)杠，水冷閥體采用高強(qiáng)度PA塑料，汽車?yán)走_(dá)采用PBT外殼封裝，貫穿式車尾燈等等，這些組件生產(chǎn)中無不使用超聲波焊接工藝?？梢哉f，超聲波技術(shù)為車輛輕量化做出了重大貢獻(xiàn)。焊接過程不需要粘合劑和消耗品，能量消耗少，對環(huán)境沒有任何不利影響。

今天的電動(dòng)汽車是高度數(shù)字化的，生產(chǎn)過程也高度數(shù)字化。超聲波焊接系統(tǒng)的工藝參數(shù)和焊接結(jié)果數(shù)據(jù)，都可以通訊協(xié)議上傳到生產(chǎn)管理系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程監(jiān)測和高度自動(dòng)化，給用戶帶來大量的附加值。 汽車制造商不僅努力提高其生產(chǎn)車輛的效率，而且還應(yīng)該努力利用好這些技術(shù)以獲得更大效率。因此，電動(dòng)汽車和超聲波焊接技術(shù)相互促進(jìn)，在未來將繼續(xù)緊密聯(lián)系在一起。