電池包作為新能源汽車開發(fā)中十分重要的部件日益受到重視，趨同的技術(shù)和生產(chǎn)水平與日益飽和的市場使人們更加關(guān)注電池包的壽命。本文針對鋼制電池包下殼體和鋁制電池包下殼體比較成熟的幾種連接方式，包括電阻點焊、冷金屬過渡（Cold Metal Transfer，CMT）焊、攪拌摩擦焊（FrictionStir Welding，F(xiàn)SW）和激光焊等進行介紹并對比分析，對電池包下殼體常見的焊接裝配順序進行介紹。

1. CO2氣體保護焊

CO2氣體保護焊具有操作靈活、簡單、成本低、對油污和銹跡的敏感性差等特點，被國內(nèi)各汽車公司廣泛應(yīng)用，也有一些主機廠用其進行電池包下殼體側(cè)邊框之間的連接，以及底板與側(cè)邊框的連接，某車型電池包下殼體CO2氣體保護焊，如圖所示。

雖然CO2氣體保護焊在技術(shù)和設(shè)備方面已日趨完善，但焊縫成形粗糙、飛濺較大，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，進而影響電池包裝配精度，易產(chǎn)生焊渣，污染環(huán)境且焊接后需要打磨，工序繁瑣，增加生產(chǎn)節(jié)拍。所以CO2氣體保護焊并不是焊接下殼體側(cè)邊框、底板與側(cè)邊框最好的連接方式。

2. 電阻點焊電阻點焊是白車身最主要的連接方式，由于具有成本低、連接強度高、操作性好等優(yōu)點，應(yīng)用最為廣泛。目前，國內(nèi)外新能源汽車主機廠大多采用電阻點焊實現(xiàn)電池包鋼板下殼體的連接。但是，由于電阻點焊需要一定的焊接空間及進出通道才能實現(xiàn)焊鉗可達(dá)，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有較高的要求，而且電池包對于氣密性要求十分嚴(yán)格，使用電阻點焊時需要加膠進行焊接，增加生產(chǎn)成本和生產(chǎn)節(jié)拍。特斯拉多款車型電池包下殼體采用電阻點焊，如圖所示。

電阻點焊和加膠處理如圖所示。

鋁合金下殼體焊接工藝

1. 冷金屬過渡焊技術(shù)CMT技術(shù)是在短路過渡基礎(chǔ)上開發(fā)的新技術(shù)，大幅降低了焊接過程的熱輸入量，沒有汽化爆斷過程，對焊縫無壓力沖擊，不易出現(xiàn)焊接燒穿現(xiàn)象，消除了飛濺產(chǎn)生的因素，可精確控制輸入量，具有高重復(fù)焊接精度，焊接速度高，間隙容忍性好。比亞迪多款車型采用CMT技術(shù)實現(xiàn)電池包下殼體的連接，提高了工作效率。鋁合金下殼體中CMT焊縫，如圖所示。人坐在學(xué)校明心湖邊有樹蔭的草地上，聽鳥叫蟲鳴，看螞蟻在身邊顧自爬行。眼前不遠(yuǎn)處，兩只蝴蝶翩翩翻飛，雙雙戲舞。真想就這樣一向坐著，閉了眼，肆意的享受這份寧靜與安逸。

2. 攪拌摩擦焊FSW是由英國劍橋焊接研究所（The Welding Institute，TWI）于1991年發(fā)明的一種固相連接方法，由于其在汽車及航空工業(yè)中較為重要的地位，F(xiàn)SW現(xiàn)已經(jīng)成為一項很重要的焊接技術(shù)。FSW是利用特殊形狀的攪拌頭，旋轉(zhuǎn)著插入被焊零件，沿待焊界面向前移動，通過對材料的攪拌、摩擦，使待焊材料加熱至熱塑性狀態(tài)，在攪拌頭高速旋轉(zhuǎn)的帶動下，處于塑性狀態(tài)的材料環(huán)繞攪拌頭由前向后轉(zhuǎn)移，同時結(jié)合攪拌頭對焊縫金屬的擠壓，在熱-機聯(lián)合作用下，材料擴散連接形成致密的金屬間固相連接。由于FSW焊接接頭無裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，焊接變形小、焊接強度高、焊縫密封性好等特點，被廣泛用在電池包下殼體焊接中。如圖所示為鋁合金下殼體FSW焊縫。

3. 激光焊接隨著激光技術(shù)的成熟、設(shè)備成本的下降和生產(chǎn)效率的提高，激光焊接在車身制造中被廣泛應(yīng)用，主要被用于汽車車門、前后蓋、頂蓋和側(cè)圍外板、流水槽和側(cè)圍外板等零部件的連接。德國大眾采用激光焊接實現(xiàn)尾燈安裝板與側(cè)圍外板的連接，焊后鈑金變形小、焊縫美觀、質(zhì)量穩(wěn)定，很好地保證了尾燈安裝板與燈具的安裝精度，且大幅提高了工作效率。如圖所示為激光焊在背門焊接中的應(yīng)用。

下圖為激光焊在電池殼體焊接中的應(yīng)用

車身設(shè)計中，輕量化、降成本和性能提升是最重要的目標(biāo)，然而激光焊接不僅設(shè)備成本高，而且對于待焊白車身鈑金件之間的裝配精度具有較高要求，因此，在電池包下殼體側(cè)邊框之間的連接，以及底板與側(cè)邊框的連接中并沒有得到特別廣泛的應(yīng)用。4. 焊接工藝對比對以上各種連接方式從焊接效率、連接成本、對焊接結(jié)構(gòu)的要求、焊縫美觀性以及一次性投入成本等方面進行對比，結(jié)果如表所示。實際生產(chǎn)過程中對連接方式的選擇應(yīng)綜合考慮多種因素。

鋁合金下殼體焊接流程

1. 下殼體主要結(jié)構(gòu)形式主流鋁合金下殼體由底板和邊框組成，底板由2~4塊鋁合金型材采用攪拌摩擦焊拼接而成，邊框分為左側(cè)橫梁、右側(cè)橫梁、前端橫梁和后端橫梁等，所有橫梁均為鋁合金型材，各橫梁之間采用熔化極惰性氣體保護（Metal Inert-Gas，MIG）焊、非熔化極惰性氣體鎢極保護（Tungsten Inert Gas，TIG）焊以及CMT等方法焊接為邊框。

下殼體底板

下殼體邊框

2. 下殼體焊接工藝流程鋁合金下殼體常見焊接工藝流程分為兩種。一種工藝流程通常首先采用FSW拼接底板，同時各橫梁采用MIG焊、TIG焊以及CMT等方法焊接為整體邊框，最后底板和邊框采用FSW進行雙面焊接。焊接工序如圖所示。

由于此種焊接裝配方式中，底板拼焊工序和橫梁焊接為整體邊框工序可以同時在兩個工位分別進行，大幅節(jié)約生產(chǎn)節(jié)拍、提高生產(chǎn)效率，因此在電池包下殼體生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。另一種工藝流程首先采用FSW正、反兩面將底板拼焊，然后將各橫梁采用FSW進行雙面焊接分別焊接在底板上，最后采用 MIG 焊、TIG焊或者CMT等方法進行各個橫梁之間的焊接。焊接工序如圖所示。

此種焊接裝配形式可以減少邊框的焊接變形，保證邊框各橫梁上安裝孔的裝配精度，因此，對于安裝孔精度要求高的電池包，需要采用此方式進行電池包下殼體的焊接。

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