1新能源汽车电池包
电池包是新能源汽车的动力来源,为整车提供驱动能源,其主要是由金属材质的电池包架构和多节串并联的电芯组成。内部通过必要的热管理和电气线束连接实现完整的一体化结构,再通过电池管理系统进行监测和外部通讯。电池包结构如图1所示。
图1电池包结构
2新能源汽车常见电池包结构分类
2.1纯电动汽车电池包
纯电动汽车的电池包体积比较庞大,为了拆装及维修方便,一般都布置在车身的地板下方,所覆盖面积为前悬架与后悬架之间,同时,体积庞大的电池包也使得其质量较重,部分车型电池包的质量甚至已经达到了整车质量的40%-50%,因此电池包的装配质量对于纯电动汽车来说就尤为重要。
2.2油电混合动力汽车电池包
油电混合动力汽车电池包体积较小,质量也较轻,目前市场上的油电混合动力汽车电芯多为镍氢电池,冷却系统也相对简单,常采用自然通风冷却装置进行冷却。因其体积不大,车内空间基本可以满足布置需求,因此,常将其放置于座椅后面的后备箱位置,有利于生产装配,同时也方便日常的维护和检修。
2.3插电混合动力汽车电池包
为了实现插电混合动力汽车所需要的纯电动工作模式,其所配备的电池包容量稍大,体积也会相应增加,目前各公司的插电混合动力汽车所配备的电池包结构稍有不同,有的将其布置在后备箱位置,但多数车型都布置在了地板下方中通道位置。电池包容量的增加,意味着其模组数量、电芯都在增加,因此整个电池包性能的一致性就显得尤为重要,所以日常的风冷模式已经不能满足需求,须通过冷却液进行水冷循环。因插电混合动力汽车在实现纯电工作模式时,需要借助高压电,则布置在地板下方的电池包,需要从涉水、碰撞等安全角度考虑对其增加防护。
3新能源汽车电池包装配生产技术
3.1纯电动汽车电池包
由于电池包直接固定在车身下方,因此装配过程中应通过AGV工装实现一次性托举到位,然后再拧紧其余螺栓的装配策略。其必须在底盘线完成装配,而且在确定电池包装配策略之前必须分析所需增加AGV小车的数量并明确其运行轨迹,同时,因电池包体积较大,还需考虑电池包线旁配送、上件、运输等因素,避免在搬运过程中与周边物料发生干涉而影响其装配方案的实施。纯电动汽车的电池包多被置于车身底部,所覆盖区域为前悬架总成与后悬架总成之间的整个地板,且其整体结构也多以长方形为主,因此,对于其特殊的结构形式,若采用一主一副定位销的定位方案,需使工装定位销Z向较长,同时,对车身的精度要求较高,如此反而会增加装配难度。所以,此处建议应对工装与电池包、工装与车身分别独立定位,此种方式虽然使得工装稍微复杂,但是便于装配,尤其是将电池包开箱后吊装到工装时,操作工人只需注意电池的定位孔与定位销配合即可,同理,工装在举升过程中,操作工人只需注意前方工装与车身的定位孔和定位销配合即可。
3.2油电混合动力汽车电池包
油电混合动力汽车电池包的装配方式有两种方案可选:第一种方案为通过辅助机械手将电池包从左\右后车门送入车内,旋转后放置到位,再由工人进行拧紧操作。在并线生产前提下,通过参考总装车间生产线的布置信息,此装配过程需要在最终线实现,同时,为了避免机械手移动电池包过程中对车身产生损伤,建议在车门拆卸的状态下进行,另外,还需要对车身的B、C立柱增加包覆物以达到防护目的。电池包进入车身后,需借助机械手沿X向移动,且因车身内空间狭小,操作工人需要将电池包一次性移动到位,因此,电池包与车身应该有限位装置,可考虑在安装支架做限位凸台或在车身做限位结构,保证电池包在移动到位的情况下实现合理装配。第二种方案为通过机械手将电池包直接从后备箱方向移动到位,此种方式能够实现机械手的便捷移动和撤回,比前一种方案更方便,只是在移动电池包过程中,需注意机械手不能对后背门产生磕碰划伤。为了保证一次性移动到位,也同样需要在电池包与车身内增加限位装置。
3.3插电混合动力汽车电池包
插电混合动力汽车的布置空间相对较紧凑,对于将电池包布置在后备箱的情况,其装配策略及定位方案与油电混合动力汽车情况类似。而对于布置在地板下方中通道位置的“T”型电池包或“1”字型电池包,虽然稍有差异,但就装配性而言,可视为一种。此处主要以“T”型电池包结构进行研讨。考虑到大部分车型都为前置前驱结构,前置的动力总成模块需要在底盘线完成装配,并通过高压线束与电池包连接,因此,其电池包需要在底盘线的前端完成装配,即在动力总成模块之前完成装配,并完成相应高压线束的插接。因其电池包结构不规则,为保证装配顺利,在电池包被托举装配到车身过程中,需要在工装上增加一主一副定位销,来保证定位销与电池包、车身的精确定位,以此实现电池包一次性托举到位。
4电池包装配生产技术设备
4.1预装线
工位输送由单层倍速链装配线完成。人工通过KBK将合格的电池箱转运到预装线第一工位后,完成其它检验合格的零部件装箱,电池箱铭牌及条码的打印、精贴,零部件条码扫描等工作。
4.2总装配线
工位输送由信速链输送机+气动阻挡器完成。人工通过KBK将预装线上的电池箱转运到装配线第一工位后,完成电芯、线束的连接,BMS模块、分电器、压板等的安装,电池箱盖的安装,BMS模块的检测,气密性试验等。
4.3充电线
通过自动输送将带集电功能的带电池包工装板从装配线上的电池包转运到充电线各个充电台位后,由电气占位开关完成充电台车和电池包电缆的插接,充电量模式的选择。电池包随充电台运转的同时完成充电工作。充电结束后检验合格的电池包由货叉堆垛机方式转运到成品输送线,不合格的电池包由货叉堆垛机方式转运到离线返修区进行返修。
4.4成品输送线
成品输送线采用空中辊道输送的方式将合格电池包送往成品立体仓库。
4.5起重机
用于辅助搬运较重物件。
4.6线边设备
4.6.1胶条烘箱
用于电池箱盖密封条,压板缓冲套等橡胶件的加热。
4.6.2激光打码机
用于动力电池包铝质铭牌雕刻。
4.6.3全自动螺栓供给机
用于装配线螺丝自动供给。
4.7信息化控制系统
主要功能:生成生产计划;关键零部件信息采集;装配质量、扭矩、检验数据采集;电压、电流、温度、充电时间、充电量等充电状态控制;将上述信息集成到服务器上,形成电池包的电子档案;根据需要将要展示的信息通过服务器传送到车间显示屏;根据需要将要追溯的信息形成报文打印后随电池包发走。
5结束语
新能源汽车的核心技术主要是电池包,其生产装配质量直接影响新能源汽车的性能。本文从新能源汽车电池入手,论述电池包的结构及装配生产的技术知识。
参考文献
[1]尧永春.虚拟制造技术在汽车装配工艺中的应用[J].汽车实用技术,2020,0(6):155-157
[2]马涛,张凯.浅谈纯电动汽车电池包总装工艺的应用[J].汽车工艺与材料,2018,0(3):22-25.