前言：

    動力電池是所有新能源汽車的核心部件，與新能源汽車的續(xù)航能力安全性相關(guān)。動力電池的可靠程度直接決定了新能源汽車是否為廣大消費(fèi)者所接受。德國寶馬公司在2013年推出了寶馬首tai電動汽車i3, 在其動力電池產(chǎn)線上也大規(guī)模使用了動力電池激光焊接工藝。為了保證動力電池激光焊接質(zhì)量與長時(shí)間的穩(wěn)定性，德國寶馬公司在近年引入了Ophir公司的BeamWatch激光光束品質(zhì)分析儀，得以在上料下料時(shí)間內(nèi)即可快速的完成焊接激光綜合參數(shù)的測量，從而保證每個動力電池的最you焊接質(zhì)量，并進(jìn)一步保證了動力電池在整個壽命期間內(nèi)的安全性。

    激光焊接在動力電池單元生產(chǎn)中需要絕對的精度。焊接前需要定期檢查焊接激光的關(guān)鍵參數(shù)，Ophir公司的Helios在線激光功率計(jì)可以實(shí)時(shí)的反饋當(dāng)前激光功率值。
 

Ophir Helios在線激光功率計(jì)

    如果精益求精的考量，實(shí)時(shí)檢測激光功率就夠了么？顯然不是！因?yàn)樵诤附舆^程中，直接影響到焊接質(zhì)量的不單單是激光功率這一點(diǎn)。焊縫處的激光功率密度更為重要，只有保證了焊縫處的激光功率密度穩(wěn)定和統(tǒng)一，才能保證所有動力電池焊縫的高質(zhì)量和長壽命。影響到焊縫處焊接激光功率密度的因素就遠(yuǎn)不止激光功率這一點(diǎn)了，我們簡單的羅列一下，至少會包含：
 

激光功率

激光焦斑大小

激光焦斑位置

激光焦斑的位置漂移

    Ophir公司的BeamWatch Integrated在線式激光光束品質(zhì)分析儀可以集成在激光焊接機(jī)上，測量速度快到可以在上料下料周期內(nèi)（此時(shí)焊接激光并不作用在工件焊縫上）完成上述所有激光參數(shù)的自動測量，并自動給出可繼續(xù)焊接的建議或者給出警示，提醒產(chǎn)線人員清潔鏡片或調(diào)整激光。BeamWatch Integrated是利用高能激光在空氣中傳輸時(shí)，在空氣中的產(chǎn)生的微小散射來完成其非接觸的測試，可以在秒的量級內(nèi)完成激光絕對功率，焦斑大小，焦斑位置，焦斑漂移，激光發(fā)散角，激光傾斜角，激光m²因子等綜合參數(shù)測量并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。
 

BeamWatch Integrated在線式激光光束品質(zhì)分析儀

熱漂移：

    在動力電池激光焊接生產(chǎn)中觀察到，激光焦斑是會有緩慢漂移的，而激光焦斑的漂移會直接影響到焊接深度的一致性，當(dāng)激光焦斑漂移達(dá)到毫米級別時(shí)，建議適時(shí)調(diào)整激光與光路。
 

鏡片污染：

    高功率激光焊接機(jī)在實(shí)施焊接過程中不可避免的會產(chǎn)生飛濺，為此一般會設(shè)置保護(hù)玻璃盡量保護(hù)激光輸出光路不被污染。在激光焊接生產(chǎn)過程中還發(fā)現(xiàn)到，逐漸骯臟的保護(hù)玻璃會小幅度影響到有效焊接激光功率，更為重要的時(shí)，離散的飛濺物對于保護(hù)玻璃的污染，還會直接影響到焦斑直徑和焦斑位置漂移，從而比前文提及激光功率減弱更嚴(yán)重的影響到了作用到焊縫上的有效激光功率密度，結(jié)果是導(dǎo)致焊接深度明顯過淺。而我們可以在BeamWatch Integrated操作軟件上設(shè)置閾值，超過閾值即給出警示，產(chǎn)線人員得以及時(shí)清潔保護(hù)窗片或激光鏡片，保證激光焊接與焊縫質(zhì)量的長時(shí)間穩(wěn)定性。
 

BeamWatch Integrated實(shí)時(shí)測量界面

    Ophir公司的BeamWatch Integrated在線式激光光束品質(zhì)分析儀已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置在全球所有生產(chǎn)寶馬第五代電池模塊的自動化生產(chǎn)線中，如前文所言，在上料下料周期內(nèi)完成焊接激光的綜合參數(shù)測試，并實(shí)時(shí)反饋給中央控制器。另外在全負(fù)荷,滿速度生產(chǎn)時(shí)，還可設(shè)定比如每五個或每十個動力電池模塊焊接后自動做一次綜合測試等設(shè)置。

參考文獻(xiàn)來源：
 “ Autom o bile manufacturer counts on 100% inspection with Ophir BeamWatch Integrated systems"--  Casestudy_BMW_01/23 @MKS Instruments, Inc.

編譯人：
北京卓立漢光儀器有限公司 業(yè)務(wù)發(fā)展部 吳京航