基于新能源汽車電池包裝配策略的研究

李新

東軟睿馳汽車技術(shù)（沈陽）有限公司 遼寧沈陽 110179

近年來，電動汽車市場在不斷擴增，國家政策對電動汽車的扶持力度和汽車產(chǎn)業(yè)在電動汽車業(yè)務(wù)上的擴大投入都表明：這一趨勢在未來10年內(nèi)不會減弱。作為純電動汽車的“心臟”，動力電池直接決定了車輛的安全、壽命和性能。隨著電動汽車的普及，不僅其應(yīng)用范圍和數(shù)量不斷擴大，單只電池的能量也越來越高，在動力電池能量密度和性能不斷提升的過程中，安全性也成為備受關(guān)注與爭議的話題。由于動力電池多為鋰電池，其對溫度和安全防護的要求極高。因此，鋰電池的裝配安全是電動汽車裝配環(huán)節(jié)的重中之重[1]。

1 電動車電池箱后安裝點描述

1.1 電動車前后地板高度

乘用車的前、后地板一般存在200mm左右的高度差，后地板位置偏高，上方布置后座椅坐墊，下方布置燃油箱。大部分電動車是在傳統(tǒng)車基礎(chǔ)上進行改款，一般也保留前地板位置低、后地板位置高的狀態(tài)。后地板位置偏高，可以滿足后排人機需求，也可以達到在后地板下方多裝載動力電池的目的。

1.2 動力電池箱安裝點布局

動力電池箱一般由下殼體和上殼體組成。上殼體的主要功能是密封，下殼體除了密封，還具有承重功能。動力電池箱的固定點一般位于下殼體上，某動力電池箱固定點布局為左右側(cè)各4個，前后側(cè)各2個，且所有固定點的Z向高度大致相同。

1.3 動力電池箱后安裝點位置

由于車身前、后地板Z向間有較大落差，電池箱的前后固定點幾乎處于同一水平面，因此電池箱的后固定點與后地板在豎直方向距離較遠，處于懸空狀態(tài)。該位置在車身上難以找到合適的固定點，若從車身后地板向下伸出固定支架容易產(chǎn)生尺寸偏差，也會導(dǎo)致電池箱合裝的錯孔問題[2]。

2 動力電池的裝配重難點及解決方案

2.1 過流件問題

動力電池中有很多部件在裝配時或者裝配之后會通過電流，稱之為過流件。這些過流點通常為接線端子，接線端子未鎖緊，會造成端子連接處的接觸不好，有較大的接觸電阻，相當于在回路中串接了一個電阻。由于這個電阻的存在，在流過電流時，此處將發(fā)熱；流過大電流時，接線端子上會有較大壓降，此處會過熱，有可能燒毀接線端子。據(jù)此，建議使用傳感器式電動工具，實時監(jiān)控擰緊過程曲線，保證裝配接線端子達到正確的扭矩，防止假貼合、假扭矩等情況發(fā)生。

2.2 孔型工件裝配需求

液流電池中的液流框板作為方便碳氈等材料最終固定的外框板件，其外圈具有20幾個內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，依據(jù)不同電池電堆設(shè)計的需求，這些孔結(jié)構(gòu)或為內(nèi)螺紋孔或為光滑通孔。本文中所用液流框板四周孔都為光滑通孔，尺寸直徑在15mm-20mm之間，孔徑公差為±0.5mm。多個孔疊加裝配存在誤差累積現(xiàn)象，因此，需要通過對孔位置數(shù)據(jù)以及邊緣輪廓點至中心位置點距離大小的統(tǒng)計分析，分析多個板件疊加是否可用。

2.3 絕緣問題

電池模組在生產(chǎn)工廠中會進行充放電，安裝和更換模組一般也都是在帶電情況下進行操作。因此使用手持式有線工具就存在導(dǎo)電金屬導(dǎo)通，最終形成回路的風險，電勢差經(jīng)由螺栓到擰緊工具，再到控制器，人手持著工具也會被串聯(lián)到回路中。這種工況存在著很大的風險，因為在400-600V下產(chǎn)生的短時電流就可以讓人致命。而電池包的裝配中存在著很多裝配位置會有高達幾百伏特的電壓，在這些位置的螺栓裝配時，絕緣的處理尤為重要。因此在使用電動裝配工具時，為了預(yù)防人員傷害，杜絕環(huán)境的危害和產(chǎn)品責任案件，嚴格遵循工具使用的絕緣要求非常重要。通過可靠且正確的方式使用裝配工具能為生產(chǎn)提供安全、高效的裝配解決方案。Desoutter電動工具給出了專業(yè)的絕緣工具解決方案，工具采用專為電池包設(shè)計的絕緣輸出頭：絕緣輸出頭完全內(nèi)置集成，防止錯用常規(guī)套筒；保護操作者，防止放電打火；通過國際電工委員會認證（IEC），有效絕緣電壓高達1000V/AC和1500V/DC[3]。

2.4 擰緊順序問題

電池包上蓋等大平面的零部件擰緊裝配時需要保證應(yīng)力分布均勻，因此會有擰緊順序要求。通過控制擰緊螺栓的先后順序，保證應(yīng)力分布得盡可能均勻，同時這也能從一定程度上緩解扭矩衰減的發(fā)生。通常，工廠里常用的擰緊順序控制是采用人機工程學的力臂通過編碼器來實現(xiàn)對位置點的控制。這種方式比較常規(guī)，但是對于電池包上蓋的螺栓定位并不是最優(yōu)解，因為電池包上蓋通常尺寸范圍比較大，用力臂覆蓋布置會很困難，人員操作也很困難，且容易有覆蓋死角。在此，Desoutter專門為電池包上蓋螺栓順序擰緊定位設(shè)計的視覺定位系統(tǒng)能完美解決這一問題，視覺定位系統(tǒng)由紅外攝像頭實現(xiàn)三維坐標定位，定位精度高且穩(wěn)定性好，安裝操作十分方便。

3 結(jié)語

現(xiàn)在，動力電池作為電動汽車的重要零部件，已經(jīng)走在了創(chuàng)新裝配的最前沿，我們用到了很多的電動有線工具和無線工具，這些工具能很好地適應(yīng)動力電池的裝配工況，幫助動力電池這一關(guān)鍵部件實現(xiàn)全裝配擰緊數(shù)據(jù)的可靠追溯。從電池包的上蓋到模組的裝配，自動化的裝配系統(tǒng)幫助客戶提高了防錯等級，提高了產(chǎn)品的裝配質(zhì)量，加快了生產(chǎn)節(jié)拍，節(jié)省了人力資源，為動力電池乃至電動汽車走向智能制造往前邁進了一大步[4]。