【導讀】我們知道,18650電池或其他電池組,包括特斯拉汽車的電池組,其工業(yè)化焊接過程中一般要用到點焊機(Spot Welder)。點焊機,顧名思義,就是在某個點或局部地區(qū)進行電氣焊接。點焊機原理眾多,比如電弧點焊或電阻點焊。當然,網上有很多產品,價格從幾百元到幾千元不等。點焊機樣子如下圖:
焊接效果如下圖:
查了查資料,發(fā)現(xiàn)原理其實挺簡單的。作為能讓女生眼前一亮的EE必備技能——電焊,必須要熟練掌握。他的焊接原理一句話概括就是:在某個點處通過很大但很短的脈沖電流,使得局部金屬熔融相接。
圖中電流集中于兩個點處,所以局部會非常紅熱,加上外部壓接的壓力,金屬片就很容易的和電池電極融合,在相應的部位形成焊點:
上圖是說AC焊接比DC焊接更牢靠,但原理似乎不太對(電流反著流效果應該是一樣的)。
好了,下面開始DIY。
首先,我家里有一個壞了的微波爐。拆開,把上面的變壓器拆下來:
這是別人的圖,因為我拆的時候忘了照了,就先用了。這是一個升壓變壓器,一次側220V(或110V),二次側升壓至2000V,額定容量是1000VA。用電鋸鋸掉二次側繞組:
換粗導線,纏繞3圈,就是下面這樣了。一次側接110V后,二次側的輸出是2V(交流有效值)
上面那個方塊是一個固態(tài)繼電器,用Arduino控制一次側開斷。其電路圖如下:
不同的是我用Arduino代替了圖中的Timer,這樣我就可以自己設定脈沖電流的寬度和個數(shù)了。
完成圖:
焊接電極網上也有賣,可惜一次賣10根,一共二十刀,我覺得不劃算,所以就自己用Dremel加工銅條做了兩個:
然后為了對比電極,又做了 一些其他形狀、不同粗細的:
然后開始焊接吧~~~
正好原來做EV的師兄留下來好多壞電池,讓我先練練手:
我需要調節(jié)的變量有這么幾個:焊接壓力(用手控制),電極,脈沖個數(shù),脈沖寬度,脈沖間隔。
反復試驗,發(fā)現(xiàn)雙脈沖效果最好,第一個脈沖100毫秒,然后斷開300毫秒,第二個脈沖250毫秒。
輸出電流理論最大值500A(1000VA/2V),但是實際值肯定小于此值,估計在200A左右(實際焊接電流和電極材料,電池電極材料,焊接壓力,電極形狀都有關系)。
鎳片厚度0.15mm以上建議就不要用普通鎳片了,而要用這種鎳片:
這種鎳片雖然厚,中間卻有條縫,確保了電流90%通過下層電池電極從而形成焊點,否則電流將大部分留過鎳片,自然焊不牢靠啦。如果你要焊接成特斯拉的電池組形狀:
那么需要其他形狀的電極:
就是把金屬絲壓接到電極表面。當然自己DIY可以,但是工業(yè)上是用更高級的方法,比如:
這種接頭自帶內嵌式導線,可以像縫紉機一樣啪啪啪啪,就好了。
整個點焊機我就買了一個固態(tài)繼電器,5美元,其他都是從垃圾堆里刨出來的,所以基本不要錢……
文字來自39度。
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