汽車用電池包生產(chǎn)難點

動力電池作為電動汽車的重要零部件，對于溫度、安全、性能的要求都非常之高。因此，動力電池的裝配問題也成為了電動汽車裝配環(huán)節(jié)的重點。

今天我們再從裝配的角度出發(fā)，來看看有哪些重難點問題。動力電池裝配關(guān)鍵流程

動力電池系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，由BMS電池管理系統(tǒng)、多個電池模組以及殼體等部件組成。其中電池包由多個模組組成，每個模組又由多個電芯串并聯(lián)組合而成。動力電池包的裝配主要是對多個模組進行排列、緊固，檢測接線盒。在裝配過程中，有很多工位都涉及到安全連接，這些裝配過程直接關(guān)系到整車和乘員的安全。

動力電池包的關(guān)鍵裝配流程具體如下：

1.高低壓連接器裝配 電池包和BMS上都有很多的高低壓連接器，這些接口的裝配特點包括：

• 安全件需要收集數(shù)據(jù)反饋，須使用傳感器式工具；
• 擰緊時通常是一手持件，一手持工具，最好采用槍式工具，方便握持擰緊；
• 扭矩范圍不大，最好選用緊湊型的工具。

2.高壓線束的安裝

電池包內(nèi)有總正總負的高壓線束需要連接裝配，模組充上電時，這部分連接的電壓高達數(shù)百伏特。通常工位地面都會做絕緣處理，為高壓防護工位。除此之外，在裝配上也需要做絕緣處理，這部分工位的絕緣處理不僅影響著電池的安全，更影響著操作者的生命安全。

3.高壓銅巴的連接安裝

高壓銅巴用于連接模組之間的導(dǎo)通，電流大且使用密集，裝配復(fù)雜，作為電池導(dǎo)通的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，裝配安全同樣至關(guān)重要，裝配的疏忽很有可能導(dǎo)致電池發(fā)生短路。

4.模組安裝

電池包由多個電池模塊組成，電池模塊的裝配要求松緊度適中，各結(jié)構(gòu)部件具有足夠的強度，防止因電池內(nèi)部外力的作用而發(fā)生變形或破壞。

電池模組由多個動力電芯串并聯(lián)組合而成，電池模塊的裝配需要將電池模塊固定在鋁制箱體里，一般使用長螺栓穿過模組固定到箱體底部的螺母上；也有電池包為了節(jié)約空間，采用雙層模組的形式，會有安裝模組支架用于固定上層模組。

5.上蓋安裝

為了滿足輕量化、提高效率的需求，電池包通常采用鋁制殼體。電池包鋁制殼體上蓋和下箱體之間通過數(shù)十個螺栓連接裝配，螺栓數(shù)量多且分布規(guī)則，擰緊方向都為垂直向下，在裝配時需要順序擰緊，保證上蓋擰緊應(yīng)力分布均勻。

動力電池的裝配重點及解決方法

從以上5個動力電池的關(guān)鍵裝配流程可以了解到，動力電池的裝配重難點主要集中在以下幾方面：

1.過流件問題

動力電池中有很多部件在裝配時或者裝配之后會通過電流，稱之為過流件。

這些過流點通常為接線端子，接線端子未鎖緊，會造成端子連接處的接觸不好，有較大的接觸電阻，相當于在回路中串接了一個電阻。

由于這個電阻的存在，在流過電流時，此處將發(fā)熱;流過大電流時，接線端子上會有較大壓降，此處會過熱，有可能燒毀接線端子。

解決方法：

據(jù)此，建議使用傳感器式電動工具，實時監(jiān)控擰緊過程曲線，保證裝配接線端子達到正確的扭矩，防止假貼合、假扭矩等情況發(fā)生。

2.絕緣問題

電池模組在生產(chǎn)工廠中會進行充放電，安裝和更換模組一般也都是在帶電情況下進行操作。

因此使用手持式有線工具就存在導(dǎo)電金屬導(dǎo)通，最終形成回路的風(fēng)險，電勢差經(jīng)由螺栓到擰緊工具，再到控制器，人手持著工具也會被串聯(lián)到回路中。

這種工況存在著很大的風(fēng)險，因為在400-600V下產(chǎn)生的短時電流就可以讓人致命。而電池包的裝配中存在著很多裝配位置會有高達幾百伏特的電壓，在這些位置的螺栓裝配時，絕緣的處理尤為重要。

解決方法：

在使用電動裝配工具時，為了預(yù)防人員傷害，杜絕環(huán)境的危害和產(chǎn)品責(zé)任案件，嚴格遵循工具使用的絕緣要求非常重要。

此外，可以采用一些絕緣工具，諸如Desoutter等品牌均有一些專門針對電池包生產(chǎn)裝配而設(shè)計的絕緣輸出頭工具。

以Desoutter為例，上圖中的這款工具就內(nèi)置集成了絕緣輸出頭，可以防錯使用常規(guī)套筒，保護操作者；此外還具有防止放電打火的作用，且有效絕緣電壓高達1000V/AC和1500V/DC。

3.殘余扭矩問題

在電池包的裝配中，上蓋工位、連接器裝配工位等特別容易出現(xiàn)扭矩衰減的問題。這主要是由于連接的位置安裝有彈性材料、密封件等原因?qū)е拢?/span>所以在裝配的時候要尤為注意螺栓擰緊的先后順序，并需采用多段不同的螺栓裝配擰緊速度，從而緩解螺栓的扭矩衰減。必要的時候還可以選用數(shù)顯扭矩扳手檢測螺栓的殘余扭矩來進行質(zhì)量的管控。

解決方法：

如下表所示，不同原因產(chǎn)生的扭矩衰減，需要采用不同的方式來解決：

殘余扭矩產(chǎn)生的原因及解決方法

原因		解決方法
表面粗糙度材料變形-局部嵌入		盡可能避免部件表面粗糙度過大，應(yīng)選用表面粗糙度較小的零部件。
彈性連接材料尤其塑料件/密封件		降低最終擰緊速度； 分步擰緊，比如分步驟設(shè)置目標扭矩； 使用“擰緊-反送-最終擰緊”的方法。
裝配速度過快裝配動作不合理		更換更合適的工具； 多軸同步擰緊； 按擰緊順序擰緊。
其他如裝配溫度不合理		盡可能避免不合理的摩擦； 避免熱膨脹系數(shù)不同或相差過大。

通過控制擰緊螺栓的先后順序，保證應(yīng)力分布得盡可能均勻，同時這也能從一定程度上緩解扭矩衰減的發(fā)生。

解決方法：

通常，工廠里常用的擰緊順序控制是采用人機工程學(xué)的力臂通過編碼器來實現(xiàn)對位置點的控制。這種方式比較常規(guī)，但是對于電池包上蓋的螺栓定位并不是最優(yōu)解。

因為電池包上蓋通常尺寸范圍比較大，用力臂覆蓋布置會很困難，人員操作也很困難，且容易有覆蓋死角。

有一些廠商采用了視覺定位系統(tǒng)的解決方案：通過視覺定位系統(tǒng)，由紅外攝像頭實現(xiàn)三坐標定位，提高定位精度和穩(wěn)定性。

上文所說的Desoutter就有專門為電池包上蓋螺栓順序擰緊定位設(shè)計的視覺定位系統(tǒng)，同時還能和裝配工具進行集成，提高效率。

未來動力電池裝配技術(shù)展望

動力電池作為電動汽車的重要零部件，已經(jīng)走在了裝配技術(shù)創(chuàng)新的前沿，各類工具都可以更好地適應(yīng)動力電池的裝配工況，幫助動力電池這一關(guān)鍵部件實現(xiàn)全裝配擰緊數(shù)據(jù)的可靠追溯。

特別是無線電動工具，針對于動力電池扭矩不太大、產(chǎn)品操作范圍較大的情況，能很好地兼顧便攜靈活性與高性能的表現(xiàn)。