基于新能源汽車電池包裝配方案的研究

朱 江

天津力神電池股份有限公司

基于新能源汽車電池包裝配方案的研究

朱 江

天津力神電池股份有限公司

電池包作為最核心的零部件必須具備與車型相互匹配的結(jié)構(gòu)。因不同車型之間的裝配策略不同，造成電池包結(jié)構(gòu)及裝配策略差異較大而不能同時匹配多種車型。電池包裝配必須借自動引導(dǎo)小車(AGV)和機(jī)械手的輔助才能保證裝配的品質(zhì)，裝配難度較大。綜上所言，新能源汽車的電池包裝配策略方案優(yōu)化，對生產(chǎn)線整車裝配品質(zhì)和電池包裝配效率提高都具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

新能源汽車；電池；方案研究

一、新能源汽車結(jié)構(gòu)類別

1、油電混合動力

HEV(Hybrid Electrical Vehicle)即油電混合動力新能源汽車，是兼具熱動力源和電動力源的車型。熱動力是通過汽油機(jī)和油箱提供動力，而電動力源是通過電機(jī)和電池包提供動力。車輪仍然是由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，根據(jù)不同的驅(qū)動需求(起步階段、加速階段、減速階段)由電機(jī)輔助發(fā)動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。電機(jī)的作用是可以保持發(fā)動機(jī)始終在綜合性能最佳狀態(tài)下驅(qū)動汽車，從而做到降低油耗、節(jié)能減排的效果。除此之外，汽車啟動行駛、剎車制動時，電池包便能以儲存電能的方式發(fā)揮作用。由發(fā)動機(jī)將原本流失的能量和多余的能量轉(zhuǎn)化成電能保存下來，再次供給發(fā)動機(jī)輔助驅(qū)動車輪。

2、插電混合動力

PHEV(Plug-in Hybrid Electrical Vehicle)即插電混合動力汽車，同樣是兼具熱動力源和電動力源的車型。同樣熱動力是通過汽油機(jī)和油箱提供動力，而電動力源是通過電機(jī)和電池包提供動力。插電混合動力汽車與有點(diǎn)混合動力汽車的不同點(diǎn)在于以下幾個方面：

a、油電混合動力汽車的電池包容量更大，電機(jī)可以獨(dú)立驅(qū)動行駛。電池包配有充電插口，可以進(jìn)行充電并儲存一定電量。電動力源系統(tǒng)和熱動力源系統(tǒng)既可以可以像有點(diǎn)混合動力汽車一樣協(xié)調(diào)作業(yè)也可以各自獨(dú)立作業(yè)。

b、因自身工作模式的復(fù)雜性和多樣性，運(yùn)行中頻繁切換運(yùn)行模式，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是集成整車的核心技術(shù)之一。榮威550、比亞迪秦/唐、豐田普銳斯是目前插電混合動力汽車的典型車型。

3、純電動

EV(Electrical Vehicle)即純電動汽車，其優(yōu)勢是噪音小、零排放、結(jié)構(gòu)簡單及運(yùn)行平順。只具備電池包和電機(jī)的電動力驅(qū)動能力。純電動車的電池包可以通過外接插口充電并儲存電能，驅(qū)動車輪時是通過電機(jī)控制器將電能轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的動能使用。電池包內(nèi)儲存的電能一旦消耗完畢，汽車無法繼續(xù)驅(qū)動行駛。能量較高的鋰電池是純電動汽車不錯的選擇，磷酸鐵鋰和三元鋰等都是常用的鋰電池構(gòu)造。

二、新能源汽車電池包結(jié)構(gòu)分類

1、油電混合動力汽車電池包

僅需在起步、加速、制動階段發(fā)揮輔助熱動力源系統(tǒng)作業(yè)，不需要獨(dú)立驅(qū)動汽車。電池包的質(zhì)量輕、體積小，冷卻系統(tǒng)簡單，通常是自然通風(fēng)冷卻。一般電池包置于車輛后備箱位置，方便保養(yǎng)維護(hù)的同時也利于生產(chǎn)組裝。

2、插電混合動力汽車電池包

因插電混合動力汽車需要具備電動力源獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，電池包需具備較大的儲存容量，體積較大。各個廠商之間的電池包結(jié)構(gòu)也略有不同，或是置于后備箱但通常置于地板下方位置。容量加持意味著模組和電芯的增加，其性能的一致性特別重要，必須匹配更為復(fù)雜的冷卻液進(jìn)行水冷循環(huán)。當(dāng)電動力源系統(tǒng)獨(dú)立工作時是需要高壓電輔助作業(yè)，置于地板下方的電池包必須在涉水和碰撞角度嚴(yán)加防范。

3、純電動汽車電池包

僅憑純電力驅(qū)動的純電動汽車電池包具有更強(qiáng)的儲電功能，體積相對龐大，質(zhì)量也較大。一般考慮安裝和維修，置于車身地板下方在前懸架和后懸架之間。部分車型的電池包質(zhì)量甚至可以達(dá)到整車的40%-50%。電池包是純電動汽車的驅(qū)動核心，電池包的裝配質(zhì)量要求也最高。

三、電池包裝配方案研究

1、油電混合動力汽車電池包裝配方案

首先是機(jī)械手從兩側(cè)后車門送入并旋轉(zhuǎn)放置到位，再由人工操作擰緊。并線生產(chǎn)中，裝配過程參考總裝車間生產(chǎn)線布置信息在最終線完成。在機(jī)械手操作過程中謹(jǐn)防對車身產(chǎn)生損壞刮傷，需先拆卸車門再進(jìn)行作業(yè)。另外，裝配過程中適當(dāng)增加車身內(nèi)立柱的包覆物可以更好保護(hù)車體。其次是機(jī)械手從后備箱移動電池包，機(jī)械手操作更為便捷。裝配需保證不剮蹭后背門。同樣做適當(dāng)?shù)陌参锖拖尬谎b置，保證裝配過程順利實(shí)現(xiàn)。

2、插電混合動力汽車電池包裝配方案

裝配過程參考總裝車間生產(chǎn)線布置在底盤線完成。插電混合動力汽車以前置前驅(qū)結(jié)構(gòu)為主，動力總成模塊在底盤線完成裝配并通過高壓線束與電池包連接。所以電池包裝配應(yīng)在動力總成模塊前完成，使用高壓線束插接。電池包裝配過程中需在工裝上安裝一主一副定位銷，確保定位銷、電池包、車身的精準(zhǔn)位置。

四、結(jié)束語

新能源汽車產(chǎn)業(yè)正蓬勃發(fā)展，市場接受度越來越高。本文對國內(nèi)三種主要新能源車型電池包裝配策略的研究，對新能源汽車制造技術(shù)具有現(xiàn)實(shí)的參考意義。

[1]陳育偉. 我國新能源汽車動力電池標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J]. 工程技術(shù)：全文版， 2016(10)：00213-00213.

[2]劉浩華. 新能源汽車關(guān)鍵零部件動力電池供應(yīng)風(fēng)險識別與評估研究[J]. 科技管理研究， 2016(24)：189-195.

[3]侯元元， 劉彤， 黃裕榮，等. 基于專利分析的電動汽車電池技術(shù)發(fā)展態(tài)勢研究[J]. 科技管理研究， 2016， 36(22)：157-161.