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在全球能源轉(zhuǎn)型的大潮中，新能源汽車以其清潔、高效的特點(diǎn)，正引領(lǐng)著一場交通出行的革命。在這場綠色征途中，“三電”系統(tǒng)——電池、電機(jī)、電控，作為新能源汽車的心臟與大腦，其性能的優(yōu)劣直接決定著車輛的續(xù)航、效率與安全性。
藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合一體激光器，是激光技術(shù)的一次創(chuàng)新性整合。它巧妙結(jié)合了藍(lán)光激光的吸收率高、熱影響小與紅外激光的穿透力強(qiáng)、焊接速度快的優(yōu)點(diǎn)，為高反材料、異種材料等難焊材料的高效精密焊接提供了全新的解決方案。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，無疑為新能源汽車“三電”系統(tǒng)的焊接難題提供了創(chuàng)新思路。
"三電"系統(tǒng)：新能源汽車的命脈
“三電”系統(tǒng)中，電池系統(tǒng)負(fù)責(zé)儲(chǔ)存與釋放能量，電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換電能為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)車輛，而電控系統(tǒng)則是協(xié)調(diào)二者工作的“智慧大腦”。“三電”系統(tǒng)作為新能源汽車的技術(shù)核心，其性能直接關(guān)系到車輛的續(xù)航、動(dòng)力和安全。在這些關(guān)鍵部件的制造中，焊接工藝的先進(jìn)性直接影響著系統(tǒng)的整體效能。
圖1 新能源汽車“三電”系統(tǒng)
創(chuàng)新融合的力量：藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合一體激光器
藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合一體激光器，是激光技術(shù)的一次革命性整合。它巧妙結(jié)合了藍(lán)光激光的高精度、低熱影響與紅外激光的穿透力強(qiáng)、焊接速度快的優(yōu)點(diǎn)，為復(fù)雜材料的高效精密焊接提供了全新的解決方案。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，無疑為新能源汽車“三電”系統(tǒng)的焊接難題提供了創(chuàng)新思路。
圖2 藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合一體激光器(BIRF-800-3000)實(shí)物圖
此款藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合一體激光器(BIRF-800-3000)通過一體化設(shè)計(jì)，雙端光纖輸出800W(800μm芯徑)455nm藍(lán)光和3000W(20μm芯徑)1080nm紅外激光，具有控制一體化、占地面積小、移動(dòng)靈活、方便集成等特點(diǎn)，可應(yīng)用于多種有色金屬、不銹鋼以及異種材料的加工，能實(shí)現(xiàn)銅、鋁等高反材料的無飛濺或少飛濺焊接，焊接部位成形美觀、缺陷少、重復(fù)性好，尤其適用于新能源電池、電動(dòng)汽車三電系統(tǒng)零部件、電力銅排等產(chǎn)品的焊接加工。
藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合一體激光器在新能源汽車“三電”系統(tǒng)焊接中的創(chuàng)新實(shí)踐
01
電池系統(tǒng)：
安全與能量密度的雙重保障
方形鋁殼鋰電池具有結(jié)構(gòu)簡單，抗沖擊性能好，能量密度高，單體容量大等諸多優(yōu)點(diǎn)，一直以來都是國內(nèi)鋰電制造和發(fā)展的主要方向，市場占比在40%以上。
方形鋁殼鋰電池在制造組裝過程中，需要大量應(yīng)用到激光焊接工藝，例如：極柱焊接、轉(zhuǎn)接片焊接、極耳焊接、頂蓋封口焊接、密封釘焊接等等。
圖3 電池部分焊接樣品
01
電池極耳焊接
電池極耳焊接是電池制造中的關(guān)鍵的步驟，直接關(guān)系到電池的電氣性能和內(nèi)阻。
藍(lán)光 +紅外雙光束復(fù)合一體激光器在極耳焊接中，利用藍(lán)光光束在銅、鋁等高反材料上優(yōu)異吸收特性進(jìn)行表面預(yù)熱處理，提高了紅外激光的吸收率和匙孔穩(wěn)定性，大大降低了焊接難度，改善了焊縫成形和焊接熱影響，有效避免了傳統(tǒng)焊接中常見的熱變形、焊接缺陷等問題，顯著提升了焊接質(zhì)量。
圖4 電池極耳焊接（銅）樣品
02
電池殼體頂蓋封口焊接
電池殼體密封性是保障電池性能和安全運(yùn)行的關(guān)鍵。
雙光束復(fù)合激光器能夠利用雙光束的特性，可實(shí)現(xiàn)焊接深度和寬度的精確控制，焊接過程穩(wěn)定，避免各種炸孔、虛焊、焊穿問題，確保了密封焊縫的高強(qiáng)度和氣密性，有效增強(qiáng)了電池在各種環(huán)境條件下的安全性和可靠性。
圖5 電池包殼體密封焊接樣品
03
電池轉(zhuǎn)接片焊接
電池轉(zhuǎn)接片是連接電芯與外部電路的關(guān)鍵部件，其焊接質(zhì)量直接影響電池模塊的電能傳輸效率和整體安全。
藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合焊接，有效防止了焊接過程中的飛濺和熱影響區(qū)擴(kuò)大，提高了焊接效率和成品率，保障了電池模塊的穩(wěn)定性和耐久性。
圖6 電池轉(zhuǎn)接片焊接樣品
02
電機(jī)系統(tǒng)：
效率與穩(wěn)定性的雙重提升
01
扁線電機(jī)焊接
扁線電機(jī)是一種使用扁平形狀銅線而不是傳統(tǒng)的圓形線材的新型高效電機(jī)。在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，特別是新能源汽車行業(yè)。銅扁線（hairpin）焊接是扁線電機(jī)制造中的關(guān)鍵工藝，其性能和效率的影響至關(guān)重要。典型的Hairpin焊接要求包括焊縫的高導(dǎo)電率、高強(qiáng)度、低飛濺、無氣孔以及良好的外觀和低熱輸入。
藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合焊接技術(shù)通過精確調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)銅扁線的超低飛濺焊接，成形美觀，焊接熱影響小，氣孔率低，導(dǎo)電性能和強(qiáng)度高。對(duì)于提升電機(jī)的整體效率、減少能耗以及增強(qiáng)電機(jī)的長期運(yùn)行穩(wěn)定性有著重大意義。
圖6 扁線電機(jī)焊接樣品
03
電控系統(tǒng)：智能控制的基石
01
逆變器焊接
逆變器作為新能源汽車電控系統(tǒng)的核心組件，負(fù)責(zé)將電池的直流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需的交流電。碳化硅（SiC）逆變器是指在其結(jié)構(gòu)中利用碳化硅半導(dǎo)體技術(shù)的逆變器，其制造過程中涉及SiC MOSFET、輸入/輸出銅排等的激光焊接。
傳統(tǒng)激光焊接具有熱影響大、飛濺大等問題，半導(dǎo)體器件有熱沖擊損傷和短路風(fēng)險(xiǎn)。而雙光束激光器憑借其在銅材加工方面超低飛濺的獨(dú)特優(yōu)勢，以及其高穩(wěn)定性、高焊接速度等特點(diǎn)，為逆變器等電控系統(tǒng)的小型化、集成化提供了強(qiáng)有力的支持。
圖6 逆變器焊接樣品
02
IGBT焊接
IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷谲壍澜煌ā⒅悄茈娋W(wǎng)、航空航天、電動(dòng)汽車與新能源裝備等領(lǐng)域應(yīng)用極廣。IGBT 模塊的功率導(dǎo)電端子需要承載數(shù)百安培的大電流，對(duì)電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率有較高的要求，而汽車中的 IGBT 還要承受一定的振動(dòng)和沖擊力，故 IGBT 導(dǎo)電端子的焊接技術(shù)工藝要求十分高。因此，傳統(tǒng)的錫焊工藝、超聲波焊接越來越難滿足 IGBT 導(dǎo)電端子對(duì)高電流、低電阻、高強(qiáng)度的要求。
采用藍(lán)光-紅外雙光束復(fù)合焊接技術(shù)，可以很輕松的獲得大熔合面積、低缺陷率、低飛濺的焊接接頭，為IGBT產(chǎn)品的可靠焊接提供了更高質(zhì)量、更為可靠的解決方案。
圖6 IGBT焊接樣品
綜上所述，目前藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合一體激光器在“三電”系統(tǒng)焊接應(yīng)用上展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢及發(fā)展?jié)摿Α１M管目前藍(lán)光激光尚在起步階段，激光器及相關(guān)配件成本比紅外激光要高，但隨著技術(shù)的日益精進(jìn)和成本的逐漸優(yōu)化，這一雙光束復(fù)合焊接技術(shù)的普及與應(yīng)用勢必拓展至更廣闊的領(lǐng)域。
我們堅(jiān)信，在持續(xù)的技術(shù)演進(jìn)與創(chuàng)新浪潮中，藍(lán)光+紅外雙光束復(fù)合一體激光技術(shù)將成為推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)閃耀未來的強(qiáng)勁引擎，為新能源汽車的制造帶來更為深遠(yuǎn)的影響。
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