傳統(tǒng)整車廠總裝車間轉(zhuǎn)型零排放初探

摘要：聚焦傳統(tǒng)燃油車整車廠總裝車間的轉(zhuǎn)型，探討了將其改造為新能源電動汽車總裝車間的前期方案。旨在以前瞻性和精益生產(chǎn)理念為指引，以柔性和高效為目標(biāo)，避免傳統(tǒng)燃油車與新能源電動汽車共線生產(chǎn)的低效與重復(fù)改造問題，為后續(xù)項目生產(chǎn)明確方向。

關(guān)鍵詞：新能源轉(zhuǎn)型；零排放；總裝車間

隨著全球氣候變化問題的日益嚴峻，環(huán)境保護成為全球關(guān)注的焦點。交通運輸行業(yè)作為溫室氣體排放的重要來源，承受著巨大的減排壓力。傳統(tǒng)燃油車因其高排放特性，面臨著日益嚴苛的排放法規(guī)和監(jiān)管。與此同時，新能源技術(shù)如電動汽車和氫燃料電池汽車迅速崛起，憑借其在減少碳排放、提升能源利用率和降低運行成本等方面的顯著優(yōu)勢，逐漸成為汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。各國政府紛紛出臺補貼和稅收優(yōu)惠政策，積極推動新能源電動汽車的普及和發(fā)展。

市場需求的變化也在驅(qū)動著傳統(tǒng)燃油車整車廠的轉(zhuǎn)型。消費者環(huán)保意識的增強和對新能源汽車認可度的提高，促使新能源汽車市場需求呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，而傳統(tǒng)燃油車市場則逐漸萎縮。在此背景下，傳統(tǒng)燃油車整車廠必須積極應(yīng)對，尋求轉(zhuǎn)型升級，以適應(yīng)市場的變化和行業(yè)的發(fā)展趨勢。

基于作者多年的整車廠總裝工藝開發(fā)經(jīng)驗，本文深入探討了傳統(tǒng)燃油車整車廠總裝車間向新能源電動汽車總裝車間轉(zhuǎn)型的前期方案，致力于實現(xiàn)前瞻性和精益生產(chǎn)，追求柔性和高效，擺脫傳統(tǒng)車與新能源電動汽車共線生產(chǎn)過程中的低效和重復(fù)改造難題。

新能源汽車專有部件系統(tǒng)

1.能源系統(tǒng)

新能源電動汽車的能源系統(tǒng)由油箱轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿﹄姵亟M（見圖1）。動力電池組的安裝通常在總裝底盤裝配線上進行，需要將大型動力電池組精確安裝于車身底部或特定位置，這要求高精度的定位和固定工藝，以保障其穩(wěn)定性和安全性。裝配過程中還需集成液冷或風(fēng)冷管道，并進行冷卻液的充注和密封處理。

為滿足動力電池的安裝需求，總裝車間需在傳統(tǒng)燃油車生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上進行適應(yīng)性改造，并投入特定設(shè)備：

（1）工位改造" "例如，在底盤拼合工位前增設(shè)高度為 1.8m - 2m 的物理工位，通過拼合升降臺將動力電池與車身進行拼合。對于一個 45JPH 的工廠，需要增加三個電池拼合的高工位。

（2）設(shè)備新增" "配備高精度動力電池抓取定位機械手，用于抓取和轉(zhuǎn)移動力電池；配備高精度動力電池拼合升降臺，用于將動力電池頂升至車身高度位置并精確拼合；配備自動拼合緊固工裝及工具，確保在有限工位中同時高精度拼合及緊固多個電池點，保證裝配線流暢及電池穩(wěn)定性和安全性。同時，需配備專用充電樁，在整車下線后進行電量測試及補電操作。此外，還需根據(jù)設(shè)計增加相應(yīng)的冷卻液加注單元，在動力電池拼合到車身后對其冷卻系統(tǒng)進行冷卻液充注。

2.動力系統(tǒng)

新能源電動汽車的動力系統(tǒng)由電動機（見圖2）取代發(fā)動機。電動機通常體積較小、質(zhì)量較輕，但需要精確對齊驅(qū)動軸和車輪。

電動機與控制系統(tǒng)之間的高壓電纜和數(shù)據(jù)線連接需要特殊處理，以確保安全可靠。電控系統(tǒng)包括電動機控制器和逆變器等，需要在裝配過程中精確集成并經(jīng)過嚴格測試。

由于電動機結(jié)構(gòu)與發(fā)動機變速箱結(jié)構(gòu)差異較大，電動機無需變速箱，但需與逆變器和高低壓管路預(yù)集成，因此需要對發(fā)動機線進行工位改造：

（1）工位改造" 因與發(fā)動機吊耳和吊點位置不同，發(fā)動機線需改造吊具吊鏈，并新增逆變器及管路的專用裝配臺。鑒于發(fā)動機零件較為復(fù)雜，而電動機少了三元催化進排氣等部件的裝配，可根據(jù)實際情況考慮縮短發(fā)動機線體。

（2）設(shè)備新增" 電控系統(tǒng)包括電機控制器、逆變器等，需增加助力機械臂輔助安裝，并使用精確扭矩控制動力工具進行緊固及記錄用于終身追溯。部分電動機需添加專用變速箱液，因此需增加變速箱液加注單元。電動機與控制系統(tǒng)之間的連接需進行特別的氣密性檢測，需要根據(jù)設(shè)計要求增加氣密性檢測裝置，以保障安全和可靠性。

3.高壓系統(tǒng)

新能源電動汽車擁有 400V/800V 的高壓系統(tǒng)，其高壓電纜必須精確安裝和固定，并確保良好的絕緣和防護措施，以防止電氣故障和安全隱患。

（1）工位改造 高壓管路通常布置在艙底（見圖3），位于總裝生產(chǎn)線的底盤線工位，對產(chǎn)品的耐久性和防水特性提出了較高要求，同時對總裝在車底的操作工時也帶來了較大挑戰(zhàn)。

總裝底盤線傳統(tǒng)車管路布置一般包含燃油制動管組，部分車型配置空簧氣管管組，而新能源電車特有的高壓電纜/充電線等操作會超出底盤工位的工時規(guī)劃，需要增加物理工位，具體根據(jù)增加工作的 BEC 及工廠線速度做具體計算公式如下：

新增工位數(shù)=操作工時/JPH/工作效率系數(shù)/設(shè)備開動率

（2）設(shè)備新增" 高壓系統(tǒng)安全檢測需要電器測試設(shè)備、絕緣測試設(shè)備及氣密性檢測設(shè)備，并使用精確扭矩控制動力工具進行緊固及記錄，以確保高電壓下的穩(wěn)定連接和安全性。

4.充電系統(tǒng)裝配

車載充電系統(tǒng)（見圖4）需要集成到車輛內(nèi)部，并確保與外部充電接口的兼容性和安全性。充電接口的安裝和測試必須嚴格依照標(biāo)準(zhǔn)進行，以保證與充電樁的兼容性和充電安全。

（1）工位改造 增加高度為 0.9 - 1.1m 的物理工位，用于充電座的安裝和緊固；增加高度 1.8m 的高工位用于車底充電線的管路布置及緊固。

（2）設(shè)備新增 配備氣密性檢測工裝對充電接口進行安全性測試，確保與充電樁的兼容性和充電安全。

廠房載荷改造

由于當(dāng)前主流電動車的動力電池能量密度平均在 120Wh/kg，以一輛車電量 90kWh 為例，電池質(zhì)量約為 750kg，整車整備質(zhì)量較傳統(tǒng)燃油車顯著增加。以某知名傳統(tǒng)主機廠總裝車間底盤線區(qū)域載荷為例，原設(shè)計為 2.0t，保險系數(shù)取 0.9 可滿足傳統(tǒng)車整備質(zhì)量的要求。新能源電車所增加的電池質(zhì)量致使整體所需載荷超限，需依據(jù)廠房參數(shù)對支撐結(jié)構(gòu)進行加固，可通過增加梁柱截面尺寸、增加梁柱間連接件、增加支撐墻或支撐柱等方式，提高廠房的承載能力。

結(jié)語

本文初步探討了傳統(tǒng)燃油車整車廠向新能源電動汽車總裝車間的轉(zhuǎn)型方案。受篇幅所限，未詳細闡述具體的投資細節(jié)和費用。重點分析了新能源汽車專有部件系統(tǒng)的裝配工藝和總裝車間的改造需求，涵蓋了動力電池、電動機、高壓系統(tǒng)、充電系統(tǒng)的裝配要求以及對廠房載荷的整體評估和改造方向。通過對各關(guān)鍵裝配工藝和改造需求的剖析，凸顯了在轉(zhuǎn)型進程中推行全面規(guī)劃和設(shè)備更新的重要性。這為后續(xù)項目的生產(chǎn)提供了初步指引，奠定了基礎(chǔ)。未來，隨著技術(shù)的不斷進步和市場的持續(xù)變化，傳統(tǒng)燃油車整車廠的轉(zhuǎn)型之路仍需不斷探索和創(chuàng)新，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和綠色制造的目標(biāo)。