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ELECTRONICS WORLD・探索与观察
本文针对电动汽车用分流器采用传统钎焊生产工艺，使得产品原材料成本增加、精度低、温度漂移大、生产效率低的问题，设计了一种采用电子束焊接工艺的分流器，通过采用电子束焊接、一次冲压成型、程控自动切削、机器手自动标定等加工等工艺，大大提高了分流器的检测精度及稳定性，降低了产品的温度漂移，提高了生产效率，降低了生产成本。
1  概述
随着国家对新能源汽车的大力推广，汽车电子产品得到了快速的发展。分流器是一种应用于电动汽车电池组主回路电流检测的传感器，是电动汽车电池管理系统（BMS）输入的重要参数之一。
分流器测量电流的原理比较简单，理论依据是欧姆定律。
(1)
当分流器串联在被测电路里，流经分流器的电流就等同于电路电流，分流器电阻已知（为了降低功耗，一般是微欧级的电阻），通过检测分流器两端电压，根据公式(1)，计算出所测电流。所以影响分流器测试精度关键点在于电阻的稳定性。
分流器在通过大电流时会产生热量，使分流器的温度升高，要保证分流器的检测精度，生产分流器的材料必须具有较小的温度漂移，电阻值受温度的影响较小。由于锰铜具有温度性能好、温度漂移小等优点，因此常用来作为生产分流器的材料。传统的分流器生产采用钎焊的生产工艺，是将4-5片锰铜片通过钎焊的方式焊接到底座上。钎焊式分流器如图1
所示：
图1 钎焊式分流器
钎焊工艺需要添加焊料，焊接过程只能手工进行操作，分流器电阻阻值的标定也只能采用手工的方法，对每一片锰铜片进行调阻，调试过程复杂，调试效率较低，生产成本较高，批量一致性也很难保证；同时，由于在生产中添加了焊料，加大了温度漂移，使得采用钎焊方式生产的分流器难以获得较高的精度，精度一般就在1%左右，难以应用于对精度要求较高的检测；另一方面，由于同一个分流器采用了多片锰铜片也增加了产品的材料成本，使得采用传统钎焊生产工艺的分流器的价格偏高，市场竞争力较差。
因此，研制一款检测精度高、温度漂移小、生产工艺简单、成本低廉的分流器是十分必要的。
2  设计方案
2.1  电子束焊接的特点
近年来，由于电子束焊接技术的发展，使得原来应用于高端仪表及设备上的电子束焊接工艺逐步应用于常规产品的焊接。电子束焊接属于高能焊接，具有多方面的优点，具体包括以下几点：抽真空焊接，无杂质气体，避免氧化，焊缝光亮美观；
由于利用加速和聚焦的电子束轰击焊件所产生的热能进行焊接，所以焊接过程无填料，无杂质引入；
焊接速度快，一般在1m/min以上，热影响区小，焊接变形小；
焊缝深宽比大，可实现大厚度材料一次成形；
焊接结构精度高，适合精密部件焊接；
可焊接各种金属，适合活性金属、难熔金属和质量要求高的工件的焊接；
可进行数控精密控制，可焊接复杂几何形状；
焊后不需要进行焊缝表面处理和加工，大大减少加工工作量，焊接速度快，效率高，特别适合大批量生产；
由于电子束焊机焊接具有上述优点，完全能够满足分流器焊接的需要，因此，在本设计中采用电子束的焊接工艺加工分流器。2.2  选材设计
制作高精度低温度系数的分流器，要选择低温度系数、高时间稳定性(年老化率)的材料。铜材料的温度系数约为4‰/℃，低温度系数的锰铜、康铜材料一般可以做到10~50ppm/℃。近些年，随着国内加工
工艺水平的提升，电阻产品的质量逐渐向国外高端水准靠齐，相比于德国Isabellenhuette公司或美国Vishay公司的电阻材料有着更高的性价比。
本文设计的分流器选用国内优质材料：牌号为6J13的锰铜和牌号为TP2的磷脱氧铜（紫铜）。如图2所示中间部分为6J13锰铜，它的电阻率较高，为4.2×10-7Ω.m，性能比较稳定，充当标准电阻，起到测电流的作用；两端为TP2磷脱氧铜（紫铜），电阻率极低，相当于导线，起到加载电流和引出测量端的作用。
2.3  工艺设计
传统分流器大多采用钎焊方式焊接，生产流程控制复杂，需要添加焊料人工焊接，产品一致性差并且不适合批量生产；而电子束焊接工艺参数稳定、焊缝美观，由于没有填料极好的解决了温漂问
电动汽车用分流器的设计
沈阳仪表科学研究院有限公司  张  娜  何  方  袁  峰  王松亭  常  伟
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