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新能源汽车电池包装配生产技术

范文

曾光

摘要：在新能源汽车上，电池系统发挥着重要的作用。随着新能源汽车的市场需求日益增大，电池包的研发工作和装配生产技术越来越受关注。电池包装配线多布置在单独的车间内，按功能划分为不同生产区，根据产品装配工艺的要求，配备装配、充电、试验、输送等设备，完成合格电池包的装配任务。

关键词：新能源汽车；电池包；装配

中图分类号：TM912 文献标识码：A

0.引言

我国新能源汽车行业正在迅猛发展。新能源汽车的核心技术主要是电池包，其生产装配质量直接影响新能源汽车的性能。目前，我国动力电池的主流是锂离子电池，并广泛应用磷酸铁锂电池，但整体水平落后于美国、日本。本文从新能源汽车动力电池概况入手，论述电池包的结构及装配生产的技术知识。

1.我国新能源汽车电池概况及发展方向

新能源汽车动力电池，按照是否需要充电，分为蓄电池和燃料电池。蓄电池主要应用于纯电动汽车、混合动力汽车、插电混合动力汽车；燃料电池主要应用于燃料电池汽车。本文主要介绍蓄电池。

1.1 铅酸蓄电池

铅酸蓄电池的电极材料为铅及其氧化物，电解液是硫酸溶液。它的优点：电压稳定、价格便宜。它的缺点：比能低、使用寿命短、日常维护频繁。在国内，铅酸蓄电池已经非常广泛地应用到低速电动汽车领域。

1.2 镍氢电池

镍氢电池的阳极材料是氢氧化镍、阴极材料是由钒、锰、镍等金属形成的多成分合金组成，它的能量体积密度约为铅酸电池的3倍，它的比功率约为铅酸电池的10倍。镍氢电池的短板如下：在低温条件下容量减小，在高温条件下充电耐受性差；它的原材料如金属镍非常昂贵；过度放电会造成电池性能永久性损伤，荷电状态受到了很大的限制。镍氢电池在遥控玩具领域得到广泛应用，在混合动力汽车、纯电动汽车领域也有应用车型。

1.3 锂离子电池

高性能、低成本的新型锂离子电池将是新能源汽车动力系统开发工作获取成功的方向。新型锂离子动力电池将采用高电压/高容量正极材料、高容量负极材料和高压电解液替代现有锂离子电池材料，电池成本、比能量和能量密度将具有明显优势，能够大幅度提升新能源汽车经济性和使用的便利性。

未来我们将重点研发制造高比能量高比功率的动力锂电池。此项工作已经纳入2017年国家重点研发计划。我们将主要研究下列问题：制造一致性；成组后的安全性和寿命；高能量和高功率兼容；原材料的筛选。

2.新能源汽车常见电池包的结构分类

根据动力电池对新能源汽车提供动力的方案不同，其电池包的尺寸、重量、规格也不同。根据新能源汽车的车型，电池包结构大致分为以下几类：

2.1 油电混合动力汽车电池包

针对油电混合动力汽车的特点，其所配备的电池包仅在起步、加速、制动等特殊阶段辅助发动机进行工作，因此其电池包相对体积较小，质量也较轻，目前市场上的油电混合动力汽车电芯多为镍氢电池，冷却系统也相对简单，常采用自然通风冷却装置进行冷却，其体积不大，车内空间基本可以满足布置需求，因此，常将其放置于座椅后面的后备厢位置，这样有利于生产装配，同时也方便日常的维护和检修。图1是油电混合动力汽车电池包的常见结构。

2.2 插电混合动力汽车电池包

插电混合动力汽车具有纯电动工作功能，因此它的电池包容量较大，电池包的体积也较大，很多车型把电池包的设计在地板下方中通道。插电混合动力汽车的电池包内部一致性很重要，且发热较高，须采用水冷循环的方式，还需要增加防护功能，防止涉水、碰撞等带来的安全问题。图2是插电混合动力汽车电池包的常见结构。

2.3 纯电动汽车电池包

纯电动汽车完全依靠电池包内的能量来行使，因此它的电池包体积很大，一般布置在车身的地板下方，前悬架与后悬架之间。而且它的电池包重量很大，约占整车质量的1/3，部分车型达到1/2，因此电池包的装配质量稳定性对整车性能有重要影响。图3是纯电动汽车电池包的常见结构。

3.电池包装配线及工艺流程

动力电池包由4个部分组成：电芯、外壳、保护板、辅助材料。电池包装配线承担把上述部件装配成合格电池包的任务。一般电池包的装配在单独的车间内进行，车间分为原料存储区、分装区、总装区、充电区、返修区、成品存放区。产品装配工艺差别不大的两种电池包，可以共线生产。典型的电池包主要装配工艺流程如下：

（1）电池箱吊装上预装线

（2）零部件装入电池箱

（3）电池箱铭牌打印及粘贴

（4）条码打印及扫描

（5）KBK转挂至装配线

（6）零部件整理装配

（7）螺栓连接紧固

（8）质量检验

（9）电池箱盖装配

（10）气密性试验

（11）质量检验

（12）KBK转挂至电池充电线

（13）充电电缆插接、充电

（14）充电后试验

（15）KBK转挂至成品输送线

（16）成品入库

4.电池包装配技术设备

根据电池包产品装配生产技术要求，电池包装配生产线通常由下列设备构成：

4.1 预装线：工位输送由单层倍速链装配线完成。人工通过KBK将合格的电池箱转运到预装线第一工位后，完成其他检验合格的零部件装箱，电池箱铭牌及条码的打印、粘贴，零部件条码扫描等工作。

4.2 总装配线：工位输送由倍速链输送机+气动阻挡器完成。人工通过KBK将预装线上的电池箱转运到装配线第一工位后，完成电芯、线束的连接，BMS模块、分电器、压板等的安装，电池箱盖的安装，BMS模块的检测，气密性试验等。

4.3 充电线：通过自动输送将带集电功能的带电池包工装板从装配线上的电池包转运到充电线各个充电台位后，由电气占位开关完成充电台车和电池包电缆的插接，充电量模式的选择。电池包随充电台运转的同时完成充电工作。充电结束后检验合格的电池包由货叉堆垛机方式转运到成品输送线，不合格的电池包由货叉堆垛机方式转运到离线返修区进行返修。

4.4 成品输送线：成品输送线采用空中辊道输送的方式将合格电池包送往成品立体仓库。

4.5 kbk起重机：用于辅助搬运较重物件。

4.6 线边设备

（1）胶条烘箱：用于电池箱盖密封条，压板缓冲套等橡胶件的加热。

（2）激光打码机：用于动力电池包铝质铭牌雕刻。

（3）全自动螺栓供给机：用于装配线螺丝自动供给。

4.7 信息化控制系统

系统主要功能：生成生产计划；关键零部件信息采集；装配质量、扭矩、检验数据采集；电壓、电流、温度、充电时间、充电量等充电状态控制；上述信息集成到服务器上，形成电池包的电子档案；根据需要将要展示的信息通过服务器传送到车间显示屏；根据需要将要追溯的信息形成报文打印后随电池包发走。

结语

随着新能源汽车技术的日渐成熟与完善，新能源汽车无疑将登上历史的舞台，焕发迷人的魅力，集环保、节能、高效于一体，其电池包的批量生产将成为未来发展的重点。我们需要不断解决在新能源电池包生产中遇到的问题，让我国新能源汽车发展得越来越快。

参考文献

[1]杨帆，孔方方.国内外新能源汽车动力电池发展及供求现状[J].上海汽车，2014（9）：3-8.

[2]付甜甜.新能源汽车电池概述[J].电源技术，2014（12）：2217-2218.

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