超聲波焊接技術在電動汽車制造上的應用

2021-05-09 11:25

近年來，我國通過大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)來實現(xiàn)彎道超車的目標，巨大的政策優(yōu)惠使電動車在中國大地快速普及，電動汽車也正在悄悄改變我們的出行方式，與傳統(tǒng)內燃機驅動的汽車相比，大大減少了每公里二氧化碳的排放量。此外，風能和太陽能等可再生能源發(fā)電量的不斷提高，也支持汽車向電動化過渡，而且還有助于進一步全面降低污染水平。然而，對電動汽車(EVs)需求的日益增長，給汽車工業(yè)帶來了許多領域的新挑戰(zhàn)，包括：輕量化車身結構，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量水平，并取得與電動汽車相關的安全和環(huán)境認證，就需要創(chuàng)新和經(jīng)濟的生產(chǎn)解決方案。超聲波焊接技術工藝因為其高效率、高可靠連接和環(huán)境友好等因素，被大家使用和認可。這些特性也正符合電動汽車生產(chǎn)要求。因此，超聲波焊接技術是一種解決許多與電動汽車生產(chǎn)相關問題的理想工藝。

超聲波焊接技術在電動汽車制造上的應用

1、電動汽車高壓線纜的可靠連接
電動汽車使用的電機，要能夠在啟動瞬間提供全功率輸出。這需要車內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，以實現(xiàn)快速充電。這通常對銅、鋁或者兩者組合進行有效焊接，才能實現(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。設計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)工藝難以實現(xiàn)，現(xiàn)在采用超聲波焊接很容易實現(xiàn)可靠連接。

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行預焊，再將極耳引片與預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。整個過程分為極耳預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。軟包電池( 卷繞工藝) 需要將正、負極的極耳引片分別焊接在正、負極片上, 再進行卷繞，形成單只電芯。在此過程中，需用超聲波焊機進行極耳引片焊接, 由于極耳引片較薄，可選用 800 W 左右的焊機焊接。

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

4、用于電氣連接的線束焊接
電動汽車的運動部件較少，這大大降低了維護成本，提高了可靠性。超聲波焊接系統(tǒng)本身非?？煽浚揖S護成本低。因此，當需要可靠的長壽命的電氣連接以達到汽車行業(yè)所要求的高質量標準時，使用超聲波工藝進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)濟和技術優(yōu)勢：過程簡單、成本效益高；低接觸電阻；連接強度高等。且焊接組件非常靈活便于集成到自動化生產(chǎn)線。即使截面只有0.13mm2的非常細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。

5、輕量化結構連接件焊接
輕量化意味著采用更多的高強度工程塑料和復合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬。更薄的塑料保險杠，水冷閥體采用高強度PA塑料，汽車雷達采用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，超聲波技術為車輛輕量化做出了重大貢獻。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，實現(xiàn)生產(chǎn)過程監(jiān)測和高度自動化，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，而且還應該努力利用好這些技術以獲得更大效率。因此，電動汽車和超聲波焊接技術相互促進，在未來將繼續(xù)緊密聯(lián)系在一起。

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