基于新能源汽车电池包装配策略的研究

摘要：随着我国科学发展观的深入实施，新能源企业具有广阔的发展前景，而电池包是新能源汽车的核心技术，对新能源汽车的性能存在较大的影响。新形势下，电池包的研发与装配受到社会各界的广泛关注。本文重点探讨新能源汽车电池包装配策略相关问题。

关键词：新能源汽车;电池包;装配技术;装配策略;研究

0  引言

新形势下，我国新能源汽车产业实现迅猛发展，但由于不同的车型具有不同的结构，如此就需要配置不同结构的电池包，导致在生产线装配过程中，因为无法兼顾不同种类车型的装配对策而出现负面影响。其次，在装配过程中，为了保证装配质量与水平，需利用机械手或者自动导引小车等工具，这在很大程度上提高了装配难度，影响装配质量与水平。接下来，谈谈对基于新能源汽车电池包装配策略的几点思考。

1  新能源汽车结构种类

1.1 纯电动

纯电动新能源汽车，简称“EV”，具有结构简洁、无排放、噪音小且无运行障碍等优点。一般来说，EV的电池包能够利用外接插口充电的方式来存储电能，驱动车轮的过程中，电能多由电机控制器进行转化为稳定的动能。如果电池包内存储的电能耗尽，那么汽车就不能再行驶，能量大的锂电池是EV最佳选择，其中，三元锂、磷酸铁锂是现阶段运用最广泛的锂电池构造。

1.2 油电混合动力

油电混合动力新能源汽车，简称“HEV”，该中车型不仅具有电动力源，还具有热动力源。其中，电动力源主要依靠电池包、电机提供动力;热动力源主要依靠油箱与汽油机提供动力。发动机驱动汽车车轮，起步、加减速阶段的驱动都是依靠电机辅助发动机。HEV电机能够让发动机在驱动汽车的时候，综合性能始终处于最佳状态，进而大大减少油耗量，实现节能减排目的。其次，汽车在启动、刹车时，电池包能够以存储电能的手段发挥作用，发动机直接把多余或者流失的能量直接转变成电能并有效储存，为下次驱动车轮夯实基础。

1.3 插电混合动力

插电混合动力新能源汽车，简称“PHEV”，该种类型的电动车既具有电动力源，又具有热动力源，油箱与汽油机是热动力源动力的主要供给方式，电池包与电机是电动力源动力的主要供给方式。插电混合动力汽车和油电动力汽车的不同主要体现在：第一，油电混合动力汽车的电池包容量大，电机具有独立驱动行驶的能力，且电池包装配了充电插口，能够充电来存储汽车行驶需要的电量。热动力源系统与电动力源系统既能够独立运行，也能够协调运作。第二，由于PHEV自身作业模式具有多样性、多元化，复杂、系统，在运行过程中，能够不断切换运行方式，控制系统的设计是核心技术。目前市场上，最具代表性的PHEV有丰田普锐斯、比亚迪秦唐等。

2  新能源汽车电池包结构种类

2.1 纯电动汽车电池包

EV多运用纯电力驱动，电池包的储电能力更强，这种电池包质量大、体积大，多安装在汽车的地板下方，在前后悬架之间，安装维修工作压力大，少数纯电动汽车的电池包重量占整车的1/2左右，由于电池包是纯电动汽车驱动的重中之重，因此，对电池包的装配要求也很高。

2.2 油电混合动力汽车电池包

HEV电池包无需独立驱动汽车，只需在启动和制动阶段、加速阶段来进行热动力源系统作业即可，该中类型的电池包冷却系统简洁明了，以自然通风冷却为主，且体积和质量都比较小。电池包多安装在汽车后备箱处，便于安装、维修和养护，还能降低生产组装难度。

2.3 插电混合动力汽车电池包

PHEV多装配电动力源独立运行系统，电池包体积大，占据整车较大的空间，且不同厂商所生产的电池包结构也不同，原则上电池包应放在后备箱，但实际上多放在地板下方。容量加持说明需要增加模组与电芯，确保性能一致性至关重要，需要配置完善的冷却液来促进水冷循环。如果电动力源系统独立运转时，那么需要高压电作支撑，放在地板下方的电池包要制定行之有效的对策来规避碰撞或者涉水而引发的诸多问题。

3  新能源汽车电池包装配具体对策

基于生产制造角度而言，在后续很长时间内，应完成传统燃油汽车和新能源汽车的共线生产工作。由此可见，在制定新能源汽车电池包装配策略时，要坚持以共线生产为基础条件。由于新能源车型不同，其装配的电池包结构也不同，那么，要基于实际的电池结构来制定有针对性的装配策略，具体可从以下几点着手：

3.1 纯电动新能源汽车电池包装配对策

众所周知，纯电动新能源汽车的电池包质量大、体积大，需要占据较大的空间，因此，在装配过程中，应积极发挥AGV的辅助作用。现阶段，纯电动新能源汽车的电池包多直接固定在整车的下方，那么在装配时要利用AGV工具进行一次性完成托举工作，接着拧紧剩下的螺栓装配。在综合比较总装车间生产线布置模式以后发现，要在车子的底盘线进行装配。由于一般车间底盘线工位量不多，那么在选择电池包装配方案前要深入研究其增加的AGV小车数量，然后确定运行轨迹。其次，由于电池包体积很大，必须综合分析电池包线旁配送、运输及上线等诸多情况，防止在搬运时碰撞附近物料进而导致装配方案無法落实。

一般来说，纯电动车的电池包都被安装在整车的底部，完全覆盖了前后悬架总成间的全部地板，整体呈长方形，所以，如果遇到特殊的结构，那么要选则一主一副定位销的定位策略，确保工装定位销Z向达到完全覆盖电池包的高度。另外，由于对车身的精度有非常高的要求，大大提高了装配难度系数，因此，在实际运作过程中，要针对车身和工装、电池包和工装进行分别定位。这些操作方法虽然会增加工装的复杂程度，但大大降低了装配难度系数，特别是在电池包打开后吊装至工装过程中，工作人员要确保电池的定位销和定位孔完全配合，同样，在举升工装时，工作人员要确保前方工装和车身的定位销与定位孔完全配合，如此一来，有利于大大提高纯电动新能源汽车电池包装配质量与水平。

3.2 油电混合动力汽车电池包装配对策

一般情况下，油电混合动力汽车的电池包安装位置以汽车的后备箱为主，结合电池包结构与整车的实际情况，设计出两种操作性、有效性较高的装配方案，具体如下：

第一，工作人员借助辅助机械手把电池包成功送进车内，并进行旋转操作直至电池包到达指定位置，接着让工作人员拧紧。基于并线生产的实际情况，要结合总装车间生产线具体位置情况，在装配时应在最终线实现。其次，为了防止在利用辅助机械手移动电池包时损伤车身，工作人员可先将车门拆卸再操作。另外，要利用相关物品包好车身的B、C立柱，进而对其进行有效防护。在电池包装进车身后，工作人员要利用机械手朝着X方向移动，由于车身空间很小，确保电池包能够一次性移动到位至关重要，所以，车身和电池包要实现有限位装置，可基于实际情况在车身设计限位结构，或者安装支架设计限位凸台，如此才能有效确保电池包移动到位并成功装配。就电池包的定位工作，我们建议在前方设置定位基准，即在车身内人员操作处设置主副基准孔，在电池包的后方（后备箱）处不对孔位大小进行限制，确保能够成功安装。

第二，工作人员借助机械手在后备箱方向把电池包一次性移动到位，如此一来，能够迅速移动或者撤回机械手，相比第一种装配方案，该方案更简便、快捷、有效，只不过在移动电池包时，切忌让机械手划伤汽车的后背门。其次，为了确保电池包能够一次性移动到位，我们可以在车身和电池包上安装限位装置。在定位方案方面，可直接参考第一种方案，值得一提的是，要在后备箱处设置定位基准，如此有利于降低拧紧装配操作难度系数。

对比上述两种方案，第二种方案更科学有效、性价比高，应首先考虑。

3.3 插电混合动力汽车电池包装配对策

众所周知，插电混合动力汽车不仅有新能源汽车专用零件，还有燃油车零件，整车的布置空间狭窄、较小。如果电池包设在了后备箱，那么电池包的装配对策、定位方案可直接选择上述油电混合动力汽车的装配对和与定位方案。如果电池包设在了整车地板下方中通道位置，且电池包为“1”字型或者“T”字型，可采用同样的装配对策，具体如下：

在比较总装车间生产线的布置模式以后发现，混合动力车型的电池包装配只有在底盘线才能实现，再者，绝大多数车都属于前置前驱结构的车型，但前置的动力总成模块仍然智能在底盘线进行装配，还要利用高压线束和电池包进行连接。由此可见，插电混合动力汽车电池包必須在底盘线的前端才能成功装配，也就是说必须在动力总成模块之前才能进行装配，且要完成相应高压线束的插接工作。

由于插电混合动力汽车电池包结构具有不规则形，因此，为了确保电池包顺利、有效装配，在托举电池包并装配至车身时，工作人员要在工装上设置一主一副的定位销，如此才能提高对车身、电池包和定位销定位的精准性、有效性，从而确保电池包能够一次性托举到位。但是在运用这种定位方案的过程中，要注意以下几点：首先，要在车身、电池包的有关位置增设定位孔，从而提高定位销定位的准确性、有效性;其次，着重强调电池包的Z向高度，防止出现由于定位销太短而在托举电池包时不能及时把定位销插进车身的问题，进而导致定位作用无法充分发挥出来;另外，要把电池包定位孔设计在同一侧，如此一来，工作人员在将电池包移动至工装上时才不会出现由于电池包Z向高度过高而不能同时兼顾两个定位销的问题。如此一来，能大大提升插电混合动力汽车电池包装配效率与水平，提高新能源汽车使用寿命，为人们创造更加舒适的行车体验。

4  结束语

综上所述，近年来，我国新能源汽车产业实现跨越式发展，在汽车市场占据较大的份额，且拥有良好的市场竞争能力。电机、电池等新能源汽车核心零部件的研发生产技术不断提升，电池包装配技术与策略对整个新能源汽车的运行具有重要的影响。本文针对三种主要新能源车型电池包装配策略进行深入的研究，对目前新能源汽车市场、生产制造技术的不断完善具有很大的参考价值，对推动新能源汽车产业又好又快发展具有不可替代的作用。

参考文献：

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[4]杜振新，高飞飞.基于主动均衡的纯电动汽车电池管理系统的研究[C]//第十八届中国科协年会——分2，中国新能源汽车产业创新发展论坛，2016.

作者简介：刘政陈（1989-），男，重庆人，助教，研究方向为新能源汽车电池、电机技术运用。