动力电池箱MIG焊的数值模拟及变形控制研究*

胥军，邓峰，苏田，李刚炎

武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉 430070

当前，纯电动汽车已成为未来汽车工业发展的主流方向。动力电池系统是纯电动汽车的核心单元［1］，主要由动力电池模组、冷却模块和电池管理模块组成。系统的封装及承载依赖结构尺寸大、散热性能好的动力电池箱。由于动力电池箱布置于纯电动汽车车身底板下方，所处环境十分恶劣，箱体的整体强度和防护等级直接关系着动力电池系统乃至整车安全。

为满足轻量化设计要求，目前市场上主流的动力电池箱产品多由铝合金型材经熔化极惰性气体保护（MIG，melt inert-gas） 焊接加工而成。由于铝型材热膨胀系数大、热传导性能高且散热速率快［2］，若采用的焊接工艺不当，极易因较大的焊接残余应力引起箱体内壁严重变形，若箱壁内缩变形量超过工艺规范要求的2 mm，将严重影响后续吊耳与边框侧面的焊装，为动力电池系统的安全运行带来极大隐患。

为此，本文以采用6005A 铝型材的850 型动力电池箱为例，采用数值模拟方法［3］对其MIG 焊接顺序方向、焊接加工约束方案进行仿真分析，获取多种候选方案、并以等效变形量均值最小为原则确定其中的优选方案，通过实验对优选方案的应用效果进行验证。

1 典型焊缝温度场数值模拟

1.1 动力电池箱典型焊缝提取

850 型动力电池箱由短边箱壁、长边箱壁和底板焊接加工而成，其整体结构尺寸（1 900 mm×850 mm×92 mm） 较大，焊缝种类与数量较多。为有效利用焊接数值模拟方法优化焊接工艺，需提取动力电池箱中具有独特特征的典型焊缝，所提取的典型焊缝区域面积应大于焊接热影响区面积。……