基于純電動汽車總裝工藝分析

賴學明

摘要：近年來我國新能源汽車產業發展迅猛，在新產品開發、配套設施、政策變化等影響較為突出。本文簡要介紹了我國純電動汽車發展現狀，提出純電動汽車總裝工藝差異性分析邊界條件，分析純電動汽車與傳統汽車的工藝差異，并對純電動汽車總裝工藝發展趨勢進行了預測和分析。新能源汽車發展趨向于智能化、網絡化。

關鍵詞：新能源;電動汽車;產業發展;總裝工藝;發展趨勢

1? 我國純電動汽車產業發展現狀

我國新能源汽車研究起步于國家“863”計劃。“電動汽車重大科技專項”確立了以混合動力汽車、純電動汽車、氫燃料電池汽車為“三縱”，以多能源動力總成控制系統、驅動電機和動力電池為“三橫”的“三縱三橫”研發布局。我國在純電動汽車相關領域研發項目中投入巨額資金，推動純電動汽車技術不斷發展。目前我國純電動汽車整體技術已能夠達到或非常接近國際水平，部分產品性能指標已達國際先進水平，續航里程、可靠性、安全性、動力性水平不斷提升，經濟和社會效益持續優化。相對于特斯拉、寶馬、日產等國際一流純電動生產企業，在新產品開發上，國內絕大部分電動汽車都是基于傳統車型底盤改制開發的，缺少全新設計的一體化電動底盤，車輛平臺化、模塊化、整體性有待進一步提高;在輕量化新材料應用方面，我國的輕量化設計技術相對落后，輕量化新材料應用有限[1]。

2? 總裝工藝差異性分析邊界條件

電動汽車類型按照動力與能源提供方式的不同，可分為燃料電池汽車（FCV）、增程式電動汽車（EREV）、插電式混合動力汽車（PHEV）、純電動汽車（EV）、混合電動汽車（HEV）5種類型，本次討論的總裝工藝差異分析僅以純電動汽車（EV）為基礎。近些年，國內外各大車企都在積極推動車型的平臺化，并且部分廠商已經取得了一定的成就，其中最為熟知的有大眾的MQB平臺、豐田的TNGA平臺及雷諾-日產聯盟的CMF平臺等。所謂的共平臺車型，對于總裝車間的通過性分析而言，最重要的幾個底盤參數是一致的。例如：車身底盤主定位銷孔的X/Y方向尺寸和孔徑、車身裙邊寬度、車身后部（如縱梁）可支撐位置等，為最大程度降低新車型開發與制造成本。根據市場的需求，現階段各主機廠推出的純電動汽車往往是在燃油車的基礎上進行改造，在生產往往需要混線共線多款車型;本文討論的三種車型分屬于三個不同的車型平臺，包括6款車型，三個平臺車型的基本參數如表1所示。

國內主流汽車主機廠總裝車間的生產線布局方案大致有方案一：內飾線-底盤線-終裝線;方案二：內飾線-底盤線-底盤線-終裝線;方案三：內飾線-底盤線-終裝線三種形式，如圖1所示。不同的工藝布局方案對節拍與產能影響較大。

3? 純電動汽車與傳統汽車的差異工藝分析

3.1 電機裝配懸置差異

電機有左懸置和右懸置，電動汽車的動力總成（電機+變速箱）有前懸置、后懸置、左懸置（或右懸置）;前后懸置與車身或副車架的連接在裝配工藝上需根據產品結構進行設計，需要對傳統的底盤大總成合裝工藝需進行一定的改造，并設置獨立的電機合裝AGV顯得靈活度更高。

3.2 電機裝配前后驅動方式差異

傳統乘用車的驅動方式多為前置前驅，前置后驅，前置四驅，整車只有一個發動機;當對于新能源車而言，由于電機驅動機械結構與電氣控制的簡單化，多采用前置前驅、后置后驅，前后軸獨立驅動，四輪獨立驅動，整車可以存在一個或多個電機;動力總成布置位置的靈活性更高，對混線生產工裝設計的要求更高;特別是后驅時，動力總成與車身的連接工藝將是最關鍵的部分，通過分析表明，動力總成獨立合裝的靈活性要更好。

3.3 電機裝配整車配重問題

當動力總成、副車架、后橋和動力電池已獨立的形式單獨合裝，而底盤吊具的吊掛位置位于車身中部時，整車必須考慮前后端的配重問題，特別是針對后置后驅的車輛，底盤總裝合裝工藝較優的路線：電機總成-前橋總成-后橋總成-動力電池總成[2]。

4? 純電動汽車裝配工藝特點分析

4.1 動力電池

純電動汽車動力電池的裝配有三種類型：電池包與車身一體式電池，固定裝配式電池，可換電式電池。隨著生產節拍的持續提升，電池的吊運節拍將成為瓶頸工序，必須考慮一定的自動化輸送與轉接設備，動力電池在主機廠的線前檢測也是很有必要的。

純電動汽車的充電工藝規劃包括：充電樁的布置位置、快慢充樁的數量分配比例。快慢充樁的設置數量受到的影響有：動力電池種類、設計整車要求入庫帶電量、環境溫度、SOC電量標定、電池入庫帶電量、整車路試需求、庫存時間等。充電樁工藝規劃時必須充分考慮電池的供貨狀態和產能規劃需求。

4.2 控制系統

電動汽車控制模塊具有可移植性特點，根據整車開發時的產品定位與制造成本，設計人員會對各控制模塊進行組合搭配，形成不同的高壓模塊布置方式。對總裝工藝設計的影響主要是混線生產的工位平衡問題，以及搬運機械手的夾具通用性。純電動汽車一般有10-15個控制程序，由于控制策略的不斷完善，需要對某些控制程序（VBU、MCU、BMS等）進行升級;每一次程序的升級，都需要對庫存零部件、在制品、庫存整車進行程序刷寫，都會產生不小的工作量;目前國內電動汽車多采用P-CAN通過OBD接口進行單車程序刷寫，效率較低;開發遠程在線升級非常有必要，特別是針對市場已售車輛的程序升級。電動汽車上配置自適應巡航、自動緊急制動、盲點監測、車道偏離預緊系統、全景影像、自動泊車等功能越來越普及，總裝工藝規劃需要考慮各控制模塊的檢測與標定，在規劃時需根據標定模塊的多少評估工時，從而決定需設置設備的臺數。

4.3 整車測試與平臺監控

針對純電動汽車動力電池的特殊要求，主機廠會設計一系列工藝流程，例如動力電池檢測、整車淋雨底噴試驗、安規檢測、路試涉水試驗、快慢充檢測。電動汽車裝配由數據采集器與SIM卡，可實時采集車輛各控制器的運行參數，并通過SIM卡發送給遠程監控平臺;為實現監控平臺對整車的綁定，需在生產過程中通過MES對各控制器（電機、電池、PDU、MCU等）的產品編號進行采集，與整車VIN碼綁定后統一上傳至監控平臺;為避免采集到“虛假”的參數而誤導監控平臺，在整車入庫前需對各控制器進行故障碼清除（清除故障碼需使用專用的故障針對儀）。

4.4 定制化生產與整車庫存管理

由于電動汽車控制模塊的可移植性及驅動模塊的簡化，使得同一車型可以衍生出很多不同配置的車型，特別是針對分時租賃汽車或共享汽車公司的定制化需求，對于PBOM的配置化管理和工藝文件的維護提出很大的挑戰，因此，開發滿足定制化需求的BOM管理系統成為必需。整車庫存的管理，主要是對“大小電池”的管理-動力電池與12V蓄電池;針對不同類型的動力電池，在長時間靜止放置的情況下，會造成動力電池單體電芯的壓差，對電池產生不可逆的損傷;由于SIM卡的運行，以及12V蓄電池的自放電，時間較長的情況下，會造成蓄電池的虧電，影響車輛啟動。

5? 純電動汽車總裝工藝發展趨勢分析

5.1 車身結構變化

隨著針對純電動汽車正向開發的車身越來越多，純電動汽車車身在前機艙、駕駛室、底盤將發生很大的變化。

5.2 動力系統高效化

電機、減速機、傳動系統、控制模塊的集成優化，進一步提高動力系統的綜合效率與整車能量效率，以及輪轂電機在純電動汽車上的逐步應用。在未來一段時間，隨著各品牌電動汽車的陸續上市，以及針對純電動汽車的車身開發，動力系統將是底盤模塊中變化最大的部分，這對傳統底盤大總成的裝配將產生更大的挑戰。

5.3 車身及零部件設計輕量化

電動汽車車身逐步由傳統車型改制而來轉變為全新開發，并大量應用鋁合金擠壓件、沖壓件和鑄件，客車車身逐步實現全鋁骨架，乘用車可實現碳纖維材料與鋁合金、高強度鋼混合的車身結構。車門、機艙罩、翼子板等部件應用碳纖維增強復合材料。在電動汽車的輕量化中，動力電池系統的輕量化舉足輕重，電池包機械結構設計與車身結構設計相結合，最大限度地提升電池包的安全性和電池包的比能量，從而在保證安全的前提下，顯著提升整車的輕量化水平[3]。

5.4 電動車輛網聯化與智能化

出于安全性和電動汽車能量控制的需要，電動汽車需要智能化傳感器設備搭載、高清地圖應用、多源信息融合，實施與車輛外界的高速通信以及智能電網的高度融合。同時，電動汽車也是智能化、網聯化最佳的車輛平臺。

6? 結論

隨著全球能源日益緊張，我國近些年加大政策配套支持和技術研發力量，取得了一定成效。新能源技術發展較快、續航里程能力逐步提升，配套設施基礎建設逐步完善，新能源汽車發展將更趨向于智能化、網絡化。因此，工藝規劃得根據產品升級迭代而不斷向縱深分析。

參考文獻：

[1]黃青斌，韓培培，樂慧杰，等.基于某純電動車平臺的總裝工藝設計[J].汽車工程師，2017（8）：30-34.

[2]黃石.基于與傳統汽車比較的純電動汽車總裝工藝分析[J].南方農機，2017，048（020）：73.

[3]黃青斌，韓培培，樂慧杰.淺析某純電動車平臺的總裝工藝及規劃[J].汽車工業研究，2017（07）：26-33.