基于某纯电动车平台的总装工艺设计

黄青斌 韩培培 乐慧杰 陈文剑 陈平

（1.吉利汽车集团制造工程中心；2.广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院）

随着市场需求的不断转变，新能源汽车尤其是纯电动车（EV）正在逐步走入大众的视野，因其兼顾了节能、环保及动力强劲等特点，而被寄希望于取代传统燃油汽车，成为最理想的交通工具。当前，市场在售的一些纯电动车型已经取得了一定的成绩，但这些车型多是在传统燃油车基础上改造而来，这种做法可以节省较大的成本，而且能够将产品快速推向市场，因此被部分厂商青睐。但随着社会的发展，一款优秀的新能源车，不应仅仅只是一个交通工具，还应满足靓丽的外观、充满时尚的气息及科技感的丰富配置等要求。而由传统燃油车改造而来的纯电动车型会因为种种限制因素，使其难以满足人们多样化的需求。另外，平台化概念能够显著地节省企业的研发成本，缩短新产品的开发周期，因此，对于当前国内外的各大汽车厂商来说，能否尽快开发出一个优秀的EV平台，将会对其今后的发展产生重大而深远的影响。文章根据某纯电动车的平台化信息，就总装工艺方面进行了分析和说明，为今后电动车平台化的发展提供了参考。

1 平台化的发展

平台化概念并不是汽车行业所独有，其本质是经验累积和技术应用，并通过计算机仿真出一套适用汽车厂商的产品开发流程，以缩短产品开发周期，提升零部件通用率，最终提高企业的利润率。

当前，国内外各大车企都在积极推崇车型的平台化，并且部分厂商已经取得了一定的成就，其中最为熟知的有大众的MQB平台、丰田的TNGA平台及雷诺-日产联盟的CMF平台等。平台化技术的发展能够给企业自身和消费者带来较大收益；但是发展平台化也有相应的风险，因为平台化概念强调零部件的通用性，一旦其中某款车型发现缺陷，其产生的负面影响将极大地损坏企业的形象，同时，平台化还存在着产品同质化风险。总的来说，平台化发展是汽车产品开发的重要方向,也是当前各大车企的关注重点。但开发平台化车型也存在一定的风险与挑战，企业在具备一定优势及发展机遇的同时，只有合理规划平台布局，严控各个设计环节，生产制造出质量可靠的产品，才能赢得市场的竞争。

2 某纯电动车平台简介

某公司自2006年开始涉足新能源车的研发工作，现经过多年的技术储备，产品范围已经覆盖到了油电混合动力车（HEV）、插电混合动力车（PHEV）、EV及甲醇车等多个类别，其中尤以EV车型销量最为可观。现为了顺应市场的需求，决定开发出独立的EV平台，以支撑后续新能源车型的市场布局。按照车型规划要求，通过调整车身轴距，此平台将能涵盖A0，A及B等多个级别的车型，进而可以根据设计需求而任意调整车身的基础参数，如长、宽、高、轴距及轮距等，图1示出某纯电动车平台架构示意图。

图1 某纯电动车平台架构示意图

同时，为了满足市场多样化的需求，此平台设计之初，就已经规划了含有三厢车（Sedan）、SUV、双门轿跑车（Coupe）及多功能乘用车（MPV）等多种不同类别的车型，并且允许轴距在2 550～2 900 mm之间调整，车身长度也从4 000 mm跨越到了4 900 mm。同时，根据电机驱动的特点，平台也预留了前驱、后驱及四驱等多种布置形式，以丰富平台车型的配置，具体的平台参数信息，如表1所示。

表1 某纯电动车平台参数表

为了最大程度上保证产品竞争力，智能互联及安全环保也将成为此EV平台车型的基本属性，同时，为了追求科技感和时尚感，全景玻璃、旋转座椅及无线充电技术等也都在此平台车型的筹划之中。

3 平台化的总装工艺综述

众所周知，一款新车型在总装车间导入时，需要考虑多个方面的适用性，归纳起来可以分为3个方面：1）总装通过性：它是总装制造可行性的先决条件；2）总装工艺排布的合理性：其决定了新技术和新方案在总装生产制造的可行性；3）工装设备的适用性：它是达成生产质量和生产目标的重要保证。这3个方面基本涵盖了总装车间在导入新车型时所要面对的所有问题。而对于一个全新平台来说，除了要对导入的第1款车型综合考虑以上3个方面外，还要预留新平台作为后续车型导入的优化空间，尤其是对于当前新能源车型尚处于起步阶段，竞品对标资源有限的情况下，总装工艺的开发更要兼具柔性化。

3.1 车身通过性

车身通过性，即车身从涂装转入总装车间后，能够顺利通过总装各条线体的可行性。根据当前总装车间的现代化布置要求，完整的总装车间应包含有车身存储（PBS）线、内饰线、底盘线及最终线等，而为了保证通过性，除了这些区域外，还需要注意转挂过程中的通过性要求。

3.1.1 车身存储（PBS）线

PBS线的基本功能是作为涂装完成后的车身缓存区，用以平衡涂装车间与总装车间的节拍问题，同时，还要能根据总装车间生产调度需求，调整车身被正式送入总装车间生产线的相应顺序。作为额外附加功能，因PBS线能存储较多车身，相应的吊具/滑撬也可在此区域实现存储和分配。图2示出总装车间的PBS线应用示例。

图2 总装车间PBS线应用示例图

针对当前多车型和柔性化的生产需求，从PBS线的应用属性方面，还应设置粗排区和精排区，以准确无误地实现总装上线的精准调度需求，具体规模和数量应根据总装车间的生产数量及混线车型数量而定。目前，国内外总装车间PBS线的载体种类较多，基本可分为：积放链、滑撬输送、立体库以及摩擦输送等，而对于该EV平台来说，采用何种载体的PBS线与传统车并无差别，因此，暂采用当前较为常用的滑撬输送。对于平台车型而言，应首先考虑所规划的最大/最小车型尺寸，以保证撬体能兼顾所有车型。同时，对于PBS线，车身与撬体之间的匹配也多采用前销（子）后托（块）形式。针对该EV平台，要能够兼顾车身不同长度，这就要求撬体的销子与托块的X向距离要适宜，以保证同一撬体能够适应不同车身，而定位销与车身孔的配合，不论是哪一款车身，孔位必须一致，这一点需要在前期车型规划时就要考虑周全。

3.1.2 内饰线

内饰线为总装车间进行零件装配的起始端，主要进行机舱及车身内的零件装配工作，综合特点是车身距离地面较低，多采用地面输送形式。主要载体类型有：积放链和滑板输送等，此处以宽滑板为例，采用摩擦轮电机驱动来“推动”滑板向前运行，为了匹配车身结构，滑板多为长方体形状。此种载体因兼顾了运行平稳、坚固耐用及维护简单的特点，受到当前大多数主机厂的青睐，应用最为普遍。部分现代化车间为了最大化考虑人机性，会在滑板上增加升降机构，以配合不同高度的装配作业，可以有效降低工人操作的疲劳程度。图3示出总装车间的内饰线滑板示例。

图3 总装车间的内饰线滑板示例图

为准确对接从PBS线转挂来的车身，内饰线滑板同样设置了前销（子）后托（块）结构，相关工件的要求同PBS线的滑撬一致，只是后托块的位置有的车型设置在后纵梁，有的车型选择设置在车身侧裙边，而无论后托块处于哪个位置，对于同平台车型来说，都要在前期平台规划时，保证车身尺寸适用于同一托块的可行性，尤其是同平台下不同的车身尺寸在X/Y向差别较大时。

3.1.3 底盘线

虽然EV的底盘结构和传统燃油车有很大不同，但对于底盘线的装配方式来说，并无明显的差别，都是通过在车身下方托举零件的方式进行，因此底盘线需要保证车身能够根据需求处于一定高度。常见的空中悬挂输送线类别有：积放链、摩擦线、摩擦线+链条式输送线（CPC）等，而为了保证装配方案的可行性，底盘线吊具一般都设置有定位基准，结构与内饰线的前销（子）后托（块）较为类似，只是托块位置不同。此处以摩擦线吊具为例，图4示出总装车间的底盘摩擦线示例图。

图4 总装车间的底盘摩擦线示例图

对于燃油车和EV的底盘线装配内容来说，储能装置的变更是其最大的不同点之一，EV的储能装置（电池包），一般都会布置在车身下方，甚至平铺至车身侧围裙边。因此，传统车底盘线的吊具结构未必能够适应EV的需求，尤其是对于同一平台不同车型的车身尺寸来说，车身宽度要尽量做到一致，才能保证车身吊具的通过性。除此之外，还要考虑到不同车型车身下方电池包的尺寸，因为吊具不但要能够兼顾不同车身尺寸，还要考虑装配电池包时的避让空间。以此平台的车身尺寸为例，吊具须能够兼顾1 760～1 970 mm的Y向宽度，即吊具最小宽度要小于1 760 mm，最大处要大于1970mm，则平台中90kW容量的电池包（与1970mm车身匹配）的Y向尺寸更要小于1 760 mm，否则同平台车型共用吊具时，电池包将会与吊具产生干涉，同时还要考虑电池装配过程中左右“晃动”的距离需求，这一深层信息必须在平台规划前期就要明确。

3.1.4 最终线

最终线主要负责内外饰零件的装配及油液加注工作，对于EV和传统车来说，两者并无较大差异。常见的最终线载体类型有：滑板线、地板链及滑板+积放链等，此处以地板链为例，图5示出总装车间的最终线地板链示例图。汽车随地板链行走，对于不同平台车身没有影响，因此该线体无需考虑车身通过性问题。

图5 总装车间的最终线地板链示例图

除了以上主线之外，对于车身通过性，还要考虑转接过程的可行性，包括PBS线转接内饰线、内饰线转接底盘线及底盘线转接最终线等。其中PBS线转接内饰线，因转接不牵涉到地板下方零件的装配，只要保证同平台下不同车身尺寸能够顺利转接即可。而鉴于EV结构的特点，底盘线转接最终线时，车身下方的电池包和电池包护板等都已经装配完毕，除了要确认不同车身尺寸所带来的影响外，还要考虑不同电池包和电池包护板尺寸所带来的局限性，它们极大地增加了车身通过性的难度，此为整个纯电动车平台车身通过性的关键点。

3.2 总装工艺流程设计

EV的整车工艺流程与燃油车基本一致，也是由内饰线、底盘线（含动力分装线）、最终线、OK线及检测线等组成[1]。只是EV取消了传统燃油车的发动机、进排气系统及燃油系统等，并增加了电机、电池包、电控与相应的充电模块及冷却系统，即主要是对动力系统和储能装置进行了更换，并增加了相应附件，因此相应的装配技术可能会与传统车有一定的差别，对当前多种车型和不同配置的纯电动平台来说尤其如此。

3.2.1 内饰线工艺流程设计

总装车间内饰线主要承担着线束和管路的敷设，以及仪表、顶棚及风挡玻璃等模块的装配，对于EV来说，内饰线除了要完成这些常规项零件的装配，还需要增加高压充电口盖、冷却系统及相关零件的装配。

对于EV的充电方式，一般设置为交流和直流充电2种方式，各车型因为目标客户不同，有将充电口设置在左或右侧翼子板上，也有将其设置在左或右后侧围上。虽为高压零件，但就装配工艺而言，并未有特殊要求，只是设置在后侧围的高压充电口，因线束较长，装配后需要考虑预挂，因此需要尽可能的设置在内饰线末端装配。

EV的冷却系统是为了电驱动和电池包的冷却和加热需求所配备的，考虑到布置空间的约束，以及冷却液循环走向的需求，一般都将管路布置在机舱前围板上，因为冷却管路数量较多且走向复杂，使其成为EV内饰线装配工艺的难点。现以EV平台下某款车的结构为例，对其进行内饰线装配工艺流程的设计，如图6所示。

图6 某纯电动车内饰线装配工艺流程图

3.2.2 底盘线工艺流程设计

由于EV底盘的产品结构与传统车存在较大不同，因此针对不同产品结构的装配工艺也会有一定的差别。而对于同一平台下的纯电动车型来说，尤其是对动力分装模块，因工作原理都较为相近，则装配工艺不会有太大的差别。

总装底盘线主要进行的是车身地板下方零件的装配，主要集中在前后副车架模块、电池包、前端模块及高压线束等。对于这些零件，当前欧美等合资企业普遍采用的是较为先进的“一体化”大托盘装配方式，此种装配策略要求车身精度达标，整车装配质量有保证，但是其生产线投资也较为昂贵；而国内自主企业因为种种原因，大多数都采用的是“分体式”装配方案，即对这些零件采用自动导引小车（AGV）或机械手等助力工装分别单独装配，装配工艺繁琐，但是其投资费用也相对降低很多。对平台车型来说，因其底盘结构都较为相似，则装配工艺也较为相近，此处以某款EV底盘线装配策略为例，对其底盘线的装配工艺流程进行简要设计，如图7所示。

图7 某纯电动车底盘线装配工艺流程图

此简要工艺流程是考虑了平台中车身长度较小，但配备的电池包体积较大的情况。因高压线束普遍较粗，自身有一定的韧性，插接电池包的高压线束端子较大，为了顺利实现线束的插接，将其布置在副车架装配工位之前进行装配更为合理。与传统汽车线束插接不同的是，考虑到纯电动车型的高压特性，此高压线束的插接需要借助于绝缘工具进行操作，因此建议由专人专岗负责装配，并对此工位增设安全警示标牌。

而对于副车架模块来说，除了考虑常规的前驱车型外，还需考虑纯电动四驱的结构，即前副车架配备电驱动系统以驱动前轮，后副车架配备电驱动系统以驱动后轮，两者之间没有传动系统连接，都是根据整车控制器发出的指令来输出扭力。布置总装车间分装线时，除了需要考虑常规的前副车架模块分装线，还需要预留后副车架模块的分装空间，同时也还需要注意工位数量、工时、与主线的转接及电驱动系统的油液加注等问题。

另外，对于电驱动系统的分装，尤其需要注意三相线束的装配，其对装配过程中的清洁程度和密封性要求都较高，使得装配过程较为繁琐，属于当前EV装配过程中的节拍瓶颈，因此在产品平台设计及工艺设计过程中需要特别注意对其进行优化改进。

3.2.3 最终线工艺流程设计

最终线主要完成的是内外饰零件装配、机舱管线连接及油液加注等工作，此过程与传统车略有不同，比如传统燃油车的进气系统和燃油加注等操作过程都是EV所没有的。由于EV的结构特点，整车上电和绝缘检测等操作要求也是传统燃油车所不具备的。而针对于EV平台来说，工艺流程都较为相近，现以某款车型为例，最终线的装配工艺流程设计，如图8所示。

图8 某纯电动车最终线装配工艺流程图

3.3 总装设备选型

EV的生产工艺流程和传统燃油车基本类似，在总装车间也都是由主线和分装线组成，只是因为EV的结构特点，使得其对部分工装设备要求不太相同，现分别以常规化工装设备和专用工装设备为对象，对EV生产过程中所需要的工装设备进行说明。

3.3.1 常规化工装设备

对于总装车间来说，生产过程中所需的工装设备种类繁多，为了达到管理过程中的便利性，多以生产线体来区分，而针对某平台下EV的生产要求来说，其常规化的工装设备与传统车的要求较为相近，主要集中在以下几个部分：1）分装线类设备：如仪表、车门、前端及副车架等模块分装线设备；2）助力设备：如拆车门、天窗、座椅、轮胎及风挡玻璃涂胶等设备；3）加注设备：如加注制动液、洗涤液及冷却液等设备，稍有不同的是EV因其自身产品结构特点，无需加注燃油及动力转向油液；4）信息化设备：如Andon系统和MES系统等设备；5）检测设备：如电器检测和四轮定位等检测设备。上述这些工装设备在总装车间应用多年，已经较为普遍，此处不再详述。

3.3.2 专用工装设备

EV相对于传统燃油车，两者在产品结构会有明显的不同，总装车间除了要配备上述常规化的工装设备以支持生产外，还要根据EV产品特点，增加部分专用的工装设备。而实际上对EV的部分零件结构，也并非需要增加特殊的工装设备，如电机与减速器分装托盘、电池包托盘及减速器润滑油加注机等，这些工装设备虽然是针对EV所独有，但是总体而言，其仍应该被归类于常规化工装设备。而此处所指的专用工装设备，是针对于非常规化而言，EV的专用工装设备具体包括充放电检测设备、充电桩、绝缘检测仪及绝缘工具等，下面对其进行简要说明。

1）充放电检测设备。作为电池包的出厂检验及厂商外购电池包入厂检验的一种手段，通过对电池包的电流、电压、绝缘值及工况等各项参数测试，确保电池包在整车装配之前的各项性能都能符合要求。这些设备的开发过程需要由设备供应商、电池包研发人员及电池管理系统（BMS）开发工程师等共同协作才能完成。对于EV平台来说，在设备开发过程中需要注意电池包的容量区间，保证设备能够兼容后续新开发的车型，当前各大厂商有的在物流仓库进行测试，然后配送到总装车间上线装配，也有的在总装车间线旁测试，做法不一，并未形成统一要求。

2）充电桩。是EV必不可少的“能量”输入来源，为保证EV使用方便，当前主流的纯电动车型都配备了快速、慢速充电及随车配送的便携充电等设备。而为了保证车辆在车间装配完成后的各项功能良好，需要对其进行快、慢速充电测试，其目的有2个方面：a.保证充电过程中的各项参数正常，包括信号传递、电流大小及导电性等各个方面；b.补充电量，以保证电池包的电量在出厂后，交付到客户手中时仍具有一定余量。对于EV平台来说，同样需要保证充电桩能够满足后续规划车型的充电需求，包括充电接口、充电时间和充电电流等。同时，对于大批量集中的充电需求，要提前确认变压器等公用动力设施是否满足需求，若常规充电桩已不能满足生产需求时，也可以考虑增设充电站以代替充电桩设备。总装车间的充电桩一般设置在OK线上，但为了考虑节拍需要，也可以将其设置在交检间。

3）绝缘工具。电池包在被配送至总装车间时，自身会携带一定的电量，其在底盘线装配后，还需要进行直流母线插接、BMS装配及整车上电等操作，因这些过程中可能存在拉弧现象，因此，从人身安全角度考虑，装配过程中进行此类操作时，工人必须穿戴绝缘手套、防护眼镜及绝缘鞋等，尤其是在整车检修工位必须按照要求进行，以免发生意外。

4）绝缘检测仪。因为EV自身的高压特性，整车在装配完成后必须进行绝缘检测，其目的是对直流电源的母线及各支路的绝缘内阻进行确认，以保证整车下线后整车绝缘性能良好，避免存在安全隐患。

4 结论

文章根据国内某企业的EV平台参数信息，就总装车间的通过性、工艺流程及工装设备等方面分别进行了初步探讨，对于其他车企实现EV总装工艺设计，具有一定的参考对标价值。同时总结出今后在进行平台化的总装工艺设计过程中，要深入地了解自身的产品结构，切实结合智能制造的战略方针，合理组织生产线布局，以促进EV总装工艺技术的快速发展[2]，提高企业的资源利用率，逐步推动EV产业的发展。