论提升AGM蓄电池耐振性方法

陈 东

（上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，上海 200438）

AGM蓄电池为了增强极柱的耐腐蚀性，一般在极柱中添加锡合金，但是锡的合金材质偏软，强度较低。极柱的铅圈需要固定线束，对强度有要求，因此采用的是铅锑合金。当极柱和铅圈在铸焊时将两种材料进行熔合，但是因为极柱为铅锡合金，铅圈为铅锑合金，两种材料熔合时，熔合度不好，容易发生断裂。一般情况下不会发生断裂，但是当整车的振动量过大时，容易发生极柱断裂的问题。本问题就发生在笔者所开发的一款大型SUV车型上。

1 极柱失效案例

笔者在上汽大通某车型的开发中，在整车路试时出现整车突然断电的问题，此种情况对行车安全有着极大的影响。笔者通过对电池的解剖分析，发现蓄电池极柱断裂了，如图1所示，此案例在业内极其少见。

图1 蓄电池极柱断裂

2 整车振动量分析

针对于笔者遇到的蓄电池极柱断裂的问题，因为在行业内极其少见，笔者首先进行了整车振动量采集分析。

2.1 振动时域分析

通过在整车路试中进行数据采集，选取了典型工况，比利时工况。在比利时路上，蓄电池X向振动加速度高达5.2 g，超出标准3 g。图2为蓄电池振动时域图。但是整车开发已到OTS路试阶段，并且整车也无相应优化措施，只能从蓄电池上进行加强。

图2 蓄电池振动时域图

2.2 振动时频域分析

目前整车上的振动都属于随机振动，为了更好分析振动情况，进行了频域分析，如图3所示。

图3 蓄电池振动频域分析

2.3 振动分析

从整车振动采集分析上看，蓄电池振动已超出设计标准，并且属于随机振动。目前蓄电池的标准中均采用的是定频的振动，并且只有Z方向的振动，因此需要采用其它振动试验方法对此问题在台架上进行复现，然后进行解决及验证。我们通过对频域信号进行分析，做出其功率谱密度曲线，然后乘以一定的倍数，得出的数据见表1。

表1 振动功率谱密度表

通过对比功率谱密度表，发现其与EN50342-1-2015版标准中的振动等级V4标准 （表2）极为相像。为了验证覆盖更多的车型，因此决定采用EN50342-1-2015版标准中的振动标准作为验证的标准。

表2 EN50342-1-2015振动等级V4功率密度表

3 改进方案及验证情况

3.1 改进方案

针对于蓄电池极柱强度的加强，有如下3种措施。

1）措施1：加长焊接深度，将极柱焊接深度由5~7mm提升至8~10mm。

2）措施2：更改极柱的锡含量，将锡的含量由3.5%提升至4.4%，让极柱和铅圈更好地熔合。

3）措施3：在集群处进行滴胶，固定集群，防止晃动，如图4所示。

图4 集群加胶

3.2 改进方案设计

因为改进方案有3种，3种都有不同的水平，如果同时使用，会产生不同组合。为了找出最优的组合，进行了普式分析以优化方案，做出了4种组合，并加入温度噪音因子。

表3 优化方案设计

3.3 改进方案验证

按照3.2设计的方案，我们采用EN50342-1-2015进行了验证，并且加入噪音因子温度。N为噪音因子，N1为25℃，N2为70℃，A代表焊接深度，B代表锡含量，C代表加胶。验证结果见表4。

通过验证结果做出正交图查看SN和β，如图5所示。

从图5a来看 （S／N），信噪比越大系统越稳健，所以选择A1，B1／B2，C1；从图5b来看 （β），β越大效果越好，所以选择A1，B1，C1。综上最优选择是A1，B1，C1：焊接深度9mm+含锡量4.4%+点胶工艺。但是从图形上看，对振动强度影响最大的因子为焊接深度因子。考虑到更改成本，最终选用增加焊接深度的方式。

3.4 改进方案实车验证

笔者将改进后的样品进行了整车路试，改进后的样品可以完成完整的整车耐久路试，证明改进有效成功。

图5 SN和β分析

表4 验证结果

4 结论

本文结合笔者遇到的整车路试过程中出现的蓄电池极柱断裂的问题，采用了DFSS问题分析的思路和相应的分析工具，最终找到了最关键的因子，并且成功解决了问题。以最小的成本，找到最优的解决办法，值得推广。