基于新能源汽車電池包裝配策略的研究

摘要：隨著我國科學發展觀的深入實施，新能源企業具有廣闊的發展前景，而電池包是新能源汽車的核心技術，對新能源汽車的性能存在較大的影響。新形勢下，電池包的研發與裝配受到社會各界的廣泛關注。本文重點探討新能源汽車電池包裝配策略相關問題。

關鍵詞：新能源汽車;電池包;裝配技術;裝配策略;研究

0 ?引言

新形勢下，我國新能源汽車產業實現迅猛發展，但由于不同的車型具有不同的結構，如此就需要配置不同結構的電池包，導致在生產線裝配過程中，因為無法兼顧不同種類車型的裝配對策而出現負面影響。其次，在裝配過程中，為了保證裝配質量與水平，需利用機械手或者自動導引小車等工具，這在很大程度上提高了裝配難度，影響裝配質量與水平。接下來，談談對基于新能源汽車電池包裝配策略的幾點思考。

1 ?新能源汽車結構種類

1.1 純電動

純電動新能源汽車，簡稱“EV”，具有結構簡潔、無排放、噪音小且無運行障礙等優點。一般來說，EV的電池包能夠利用外接插口充電的方式來存儲電能，驅動車輪的過程中，電能多由電機控制器進行轉化為穩定的動能。如果電池包內存儲的電能耗盡，那么汽車就不能再行駛，能量大的鋰電池是EV最佳選擇，其中，三元鋰、磷酸鐵鋰是現階段運用最廣泛的鋰電池構造。

1.2 油電混合動力

油電混合動力新能源汽車，簡稱“HEV”，該中車型不僅具有電動力源，還具有熱動力源。其中，電動力源主要依靠電池包、電機提供動力;熱動力源主要依靠油箱與汽油機提供動力。發動機驅動汽車車輪，起步、加減速階段的驅動都是依靠電機輔助發動機。HEV電機能夠讓發動機在驅動汽車的時候，綜合性能始終處于最佳狀態，進而大大減少油耗量，實現節能減排目的。其次，汽車在啟動、剎車時，電池包能夠以存儲電能的手段發揮作用，發動機直接把多余或者流失的能量直接轉變成電能并有效儲存，為下次驅動車輪夯實基礎。

1.3 插電混合動力

插電混合動力新能源汽車，簡稱“PHEV”，該種類型的電動車既具有電動力源，又具有熱動力源，油箱與汽油機是熱動力源動力的主要供給方式，電池包與電機是電動力源動力的主要供給方式。插電混合動力汽車和油電動力汽車的不同主要體現在：第一，油電混合動力汽車的電池包容量大，電機具有獨立驅動行駛的能力，且電池包裝配了充電插口，能夠充電來存儲汽車行駛需要的電量。熱動力源系統與電動力源系統既能夠獨立運行，也能夠協調運作。第二，由于PHEV自身作業模式具有多樣性、多元化，復雜、系統，在運行過程中，能夠不斷切換運行方式，控制系統的設計是核心技術。目前市場上，最具代表性的PHEV有豐田普銳斯、比亞迪秦唐等。

2 ?新能源汽車電池包結構種類

2.1 純電動汽車電池包

EV多運用純電力驅動，電池包的儲電能力更強，這種電池包質量大、體積大，多安裝在汽車的地板下方，在前后懸架之間，安裝維修工作壓力大，少數純電動汽車的電池包重量占整車的1/2左右，由于電池包是純電動汽車驅動的重中之重，因此，對電池包的裝配要求也很高。

2.2 油電混合動力汽車電池包

HEV電池包無需獨立驅動汽車，只需在啟動和制動階段、加速階段來進行熱動力源系統作業即可，該中類型的電池包冷卻系統簡潔明了，以自然通風冷卻為主，且體積和質量都比較小。電池包多安裝在汽車后備箱處，便于安裝、維修和養護，還能降低生產組裝難度。

2.3 插電混合動力汽車電池包

PHEV多裝配電動力源獨立運行系統，電池包體積大，占據整車較大的空間，且不同廠商所生產的電池包結構也不同，原則上電池包應放在后備箱，但實際上多放在地板下方。容量加持說明需要增加模組與電芯，確保性能一致性至關重要，需要配置完善的冷卻液來促進水冷循環。如果電動力源系統獨立運轉時，那么需要高壓電作支撐，放在地板下方的電池包要制定行之有效的對策來規避碰撞或者涉水而引發的諸多問題。

3 ?新能源汽車電池包裝配具體對策

基于生產制造角度而言，在后續很長時間內，應完成傳統燃油汽車和新能源汽車的共線生產工作。由此可見，在制定新能源汽車電池包裝配策略時，要堅持以共線生產為基礎條件。由于新能源車型不同，其裝配的電池包結構也不同，那么，要基于實際的電池結構來制定有針對性的裝配策略，具體可從以下幾點著手：

3.1 純電動新能源汽車電池包裝配對策

眾所周知，純電動新能源汽車的電池包質量大、體積大，需要占據較大的空間，因此，在裝配過程中，應積極發揮AGV的輔助作用。現階段，純電動新能源汽車的電池包多直接固定在整車的下方，那么在裝配時要利用AGV工具進行一次性完成托舉工作，接著擰緊剩下的螺栓裝配。在綜合比較總裝車間生產線布置模式以后發現，要在車子的底盤線進行裝配。由于一般車間底盤線工位量不多，那么在選擇電池包裝配方案前要深入研究其增加的AGV小車數量，然后確定運行軌跡。其次，由于電池包體積很大，必須綜合分析電池包線旁配送、運輸及上線等諸多情況，防止在搬運時碰撞附近物料進而導致裝配方案無法落實。

一般來說，純電動車的電池包都被安裝在整車的底部，完全覆蓋了前后懸架總成間的全部地板，整體呈長方形，所以，如果遇到特殊的結構，那么要選則一主一副定位銷的定位策略，確保工裝定位銷Z向達到完全覆蓋電池包的高度。另外，由于對車身的精度有非常高的要求，大大提高了裝配難度系數，因此，在實際運作過程中，要針對車身和工裝、電池包和工裝進行分別定位。這些操作方法雖然會增加工裝的復雜程度，但大大降低了裝配難度系數，特別是在電池包打開后吊裝至工裝過程中，工作人員要確保電池的定位銷和定位孔完全配合，同樣，在舉升工裝時，工作人員要確保前方工裝和車身的定位銷與定位孔完全配合，如此一來，有利于大大提高純電動新能源汽車電池包裝配質量與水平。

3.2 油電混合動力汽車電池包裝配對策

一般情況下，油電混合動力汽車的電池包安裝位置以汽車的后備箱為主，結合電池包結構與整車的實際情況，設計出兩種操作性、有效性較高的裝配方案，具體如下：

第一，工作人員借助輔助機械手把電池包成功送進車內，并進行旋轉操作直至電池包到達指定位置，接著讓工作人員擰緊。基于并線生產的實際情況，要結合總裝車間生產線具體位置情況，在裝配時應在最終線實現。其次，為了防止在利用輔助機械手移動電池包時損傷車身，工作人員可先將車門拆卸再操作。另外，要利用相關物品包好車身的B、C立柱，進而對其進行有效防護。在電池包裝進車身后，工作人員要利用機械手朝著X方向移動，由于車身空間很小，確保電池包能夠一次性移動到位至關重要，所以，車身和電池包要實現有限位裝置，可基于實際情況在車身設計限位結構，或者安裝支架設計限位凸臺，如此才能有效確保電池包移動到位并成功裝配。就電池包的定位工作，我們建議在前方設置定位基準，即在車身內人員操作處設置主副基準孔，在電池包的后方（后備箱）處不對孔位大小進行限制，確保能夠成功安裝。

第二，工作人員借助機械手在后備箱方向把電池包一次性移動到位，如此一來，能夠迅速移動或者撤回機械手，相比第一種裝配方案，該方案更簡便、快捷、有效，只不過在移動電池包時，切忌讓機械手劃傷汽車的后背門。其次，為了確保電池包能夠一次性移動到位，我們可以在車身和電池包上安裝限位裝置。在定位方案方面，可直接參考第一種方案，值得一提的是，要在后備箱處設置定位基準，如此有利于降低擰緊裝配操作難度系數。

對比上述兩種方案，第二種方案更科學有效、性價比高，應首先考慮。

3.3 插電混合動力汽車電池包裝配對策

眾所周知，插電混合動力汽車不僅有新能源汽車專用零件，還有燃油車零件，整車的布置空間狹窄、較小。如果電池包設在了后備箱，那么電池包的裝配對策、定位方案可直接選擇上述油電混合動力汽車的裝配對和與定位方案。如果電池包設在了整車地板下方中通道位置，且電池包為“1”字型或者“T”字型，可采用同樣的裝配對策，具體如下：

在比較總裝車間生產線的布置模式以后發現，混合動力車型的電池包裝配只有在底盤線才能實現，再者，絕大多數車都屬于前置前驅結構的車型，但前置的動力總成模塊仍然智能在底盤線進行裝配，還要利用高壓線束和電池包進行連接。由此可見，插電混合動力汽車電池包必須在底盤線的前端才能成功裝配，也就是說必須在動力總成模塊之前才能進行裝配，且要完成相應高壓線束的插接工作。

由于插電混合動力汽車電池包結構具有不規則形，因此，為了確保電池包順利、有效裝配，在托舉電池包并裝配至車身時，工作人員要在工裝上設置一主一副的定位銷，如此才能提高對車身、電池包和定位銷定位的精準性、有效性，從而確保電池包能夠一次性托舉到位。但是在運用這種定位方案的過程中，要注意以下幾點：首先，要在車身、電池包的有關位置增設定位孔，從而提高定位銷定位的準確性、有效性;其次，著重強調電池包的Z向高度，防止出現由于定位銷太短而在托舉電池包時不能及時把定位銷插進車身的問題，進而導致定位作用無法充分發揮出來;另外，要把電池包定位孔設計在同一側，如此一來，工作人員在將電池包移動至工裝上時才不會出現由于電池包Z向高度過高而不能同時兼顧兩個定位銷的問題。如此一來，能大大提升插電混合動力汽車電池包裝配效率與水平，提高新能源汽車使用壽命，為人們創造更加舒適的行車體驗。

4 ?結束語

綜上所述，近年來，我國新能源汽車產業實現跨越式發展，在汽車市場占據較大的份額，且擁有良好的市場競爭能力。電機、電池等新能源汽車核心零部件的研發生產技術不斷提升，電池包裝配技術與策略對整個新能源汽車的運行具有重要的影響。本文針對三種主要新能源車型電池包裝配策略進行深入的研究，對目前新能源汽車市場、生產制造技術的不斷完善具有很大的參考價值，對推動新能源汽車產業又好又快發展具有不可替代的作用。

參考文獻：

[1]丁玉章.新能源汽車動力電池包液冷散熱特性仿真研究[D].重慶交通大學，2017.

[2]程凡.基于專利分析的新能源汽車電池發展研究[D].華中師范大學，2017.

[3]馬亮，仲偉俊，梅姝娥.基于續航能力需求的新能源汽車產業鏈補貼策略研究[J].系統工程理論與實踐，2018，38（7）：1759-1767.

[4]杜振新，高飛飛.基于主動均衡的純電動汽車電池管理系統的研究[C]//第十八屆中國科協年會——分2，中國新能源汽車產業創新發展論壇，2016.

作者簡介：劉政陳（1989-），男，重慶人，助教，研究方向為新能源汽車電池、電機技術運用。