电动汽车动力电池冷却板新产品开发试制方法

李丽颖 江国华 张跃 李雪飞 魏凌波130011) (中国第一汽车集团有限公司研发总院,长春

Automobile Technology & Material - - Workshop Solution -

摘要:介绍了开发液体冷却系统的原由,并剖析了液体冷却系统的冷却板结构特点,解决了其试制难题,创建了新产品试制工艺方法。通过对大规格冷却板上板和冷却板下板的冲压工艺方法的研究,以及对大规格铝板钎焊工艺方法的研究,确定了大规格冷却板钎焊的试制方SUV案,继而确定了总成方案。开发试制成功后,在某 车型上得到验证。关键词:大规格 冷却板 钎焊 试制U469.72 B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20180134中图分类号: 文献标识码:

电动汽车是靠动力电池供给电机系统能量而行驶的,电动汽车动力电池的可靠与否,决定整车能否正常行驶,由于电池充放电过程是化学反应,所以温度与动力电池性能有密切关系,低温下,会造成充电提前终止;高温下,影响电池使用寿命,且温度过高时,可能引发热失控。为了保证电动汽车可靠行驶,要将电池包的温度控制在一定范围内。目前,常见的电动汽车动力电池冷却方式主要有强制风冷和液体冷却。

1 动力电池液体冷却系统开发原因分析

以前,一汽开发的动力电池冷却系统基本都是风冷系统。其优点是结构易实现、工艺简单、成本低。但缺点也较明显,即冷却效果没有液体冷却系统理想。与风冷系统比较,液体冷却系统制件要求高、成本高,但冷却和加热效果却大大好于风冷系统,且占用空间小,因此,我们决定在某 SUV车型上开发液体冷却系统。液体冷却和强制1风冷的分析如表 所示。

2 面临的的主要问题

产品结构新,我们未经历过此类结构件的开BOM(BILL of发,又几乎没有可查阅的资料,试制用Materials,产品明细表)给到最高级总成,这种情况下,要通过试制摸索产品层级; X> 1 500 mm Y>部件规格大,长、宽、高尺寸: 、900 mm 10-11 mm,、为Z 精度要求高,制件难度大;涉及工艺多,边学习研究,边摸索研究试制方案,为使该结构能够体现在新车型上,需要在有限时间内完成试制,锁定产品。

3 问题解决方案 3.1 得出层级关系清晰的工艺BOM

进行工艺分析,掌握层级关系,是确定正确工2艺方案的关键,见表 。

3.2 明确试制方案

冷却板总成是一个大规格、以铝板为主体

的、含多种工艺的总成件,涉及工艺较多,例如有金属管弯管工艺、机加工艺、冲压工艺、焊接工

Epp(expanded Polypropylene,艺、 聚丙烯塑料发泡材料)发泡工艺等。由于零件在电池包这个特定 3.2.1 - -

上板 冷却板和下板 冷却板的试制方案目前,应用在乘用车上的铝材冲压成形工艺制造的零件实例比较有限,当初参照钢板冲压工艺经

1验,试图用 套成型模完成试制,经理论分析和实际比对发现,实际上钢板冲压工艺的一些经验是不能完全参照的。铝合金冲压成型工艺与钢板冲压成型工艺比较,有较大不同,铝合金冲压成型过程更容易产生冲压缺陷,例如冲压工艺不当时,常出现板材粘到模具上而被撕裂的情况。

另外,冷却板焊接分总成是钎焊结构,零件是在母材之间大面积高精度装配之后,实施一次性钎焊而成,对冲压件精度要求比较高,尤其是对总成的平面度要 封闭的环境中使用,技术要求高,需要从下一级零件满足上一级总成的基本思路出发,去研究和确定试制方案,在完成实物试制的同时,建立技术积累。

2 3, 3求高。最后从 个可行方案中选了方案 具体见表 。

1方案 是原来的方案,参照钢板冲压工艺经验

2 3分析得出;方案 和方案 是根据铝板冲压特点和零件用途等分析制定的。3.2.2 构成总成的小件方案

4构成总成的小件方案如表 所列。3.2.3

焊接分总成方案冷却板焊接分总成的焊接是难点之一,方案中,焊夹结构比较重要,经分析通常有如下主要影响因素:焊接夹具结构、冲压件精度、母材清洁度、钎焊工艺参数。冲压件精度保证后,工艺参数可以通过样件试焊确定,母材清洁属于管理项,在焊接

环节,重点和难点是钎焊夹具的结构方案。

夹具要保证钎焊区的热传导,引起的热量转移对零件的稳定加热降温产生干扰最小,且不妨碍钎料的流动。本次所设计的夹具方案为框架结构,由接触样件的带散热孔的不锈钢材质压板、带 45#散热型腔和散热孔的 钢框架以及夹紧机构构成,这种形式的钎焊夹具特别利于钎焊过程中快速升温、均温和降温。BOM;母材材质见工艺 焊接方法为氮气保护5炉中钎焊;焊接设备为大规格钎焊炉,方案见表 。

接后需要测漏,有测漏工装,由于冷却板是装100%配在电池包当中的,有较高的密封要求,要 进行密封检查。3.2.4 冷却板总成试制方案3.2.4.1 粘贴材料 粘贴隔热垫的不干胶为丙烯酸酯压敏胶,导热垫是自带不干胶层,该件为外采件,由于有较高的导热性能,价格也不菲。3.2.4.2 6)冷却板总成试制方案(表

(上接第34页)

4 结束语

该方案适用于后续同类产品的试制,为了避免大结构件的一些问题,在后来的新产品上,做了2结构方面的改善:将一个大规格的冷却板分成 个

2或个以上小规格的冷却板,结构改善后,试制和批产难度相对降低,样件的质量也较好保证。

通过试制摸索和成功开发的总成焊接夹具,被量产所借鉴:该产品在量产准备时,只需要根据纲领去复制所需数量的夹具即可,总成测漏工装也同样被量产所借鉴,采纳本文方案后,缩短了生产准备周期,对主机厂量产工艺方案制定有指导意义。本文方案对于电动汽车动力电池用冷却板

AT总成的试制和批产都有典型的示范作用。

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