從手動工具，到氣動工具，再到有線電動工具、無線電動工具和自動裝配系統(tǒng)的過程，從以往傳統(tǒng)汽車的裝配過程進(jìn)化史中，我們看到，科技的創(chuàng)新不僅改變了傳統(tǒng)燃油汽車的生產(chǎn)制造，也對電動汽車產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響?，F(xiàn)在，動力電池作為電動汽車的重要零部件，已經(jīng)走在了汽車工業(yè)創(chuàng)新裝配的最前沿。
在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，車輛的電動化已逐漸成為一種潮流。電動汽車?yán)脕碓炊鄻踊碾娔苋〈鷤鹘y(tǒng)的化石能源，不但可以顯著提高能源轉(zhuǎn)化效率，而且有助于減少溫室氣體排放、改善空氣質(zhì)量和降低噪聲污染。此外，車輛的電動化還能提高國家的能源安全性，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，符合多種政策的要求。作為汽車行業(yè)中最具創(chuàng)新性的產(chǎn)業(yè)集群之一，電動汽車還具備增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)競爭力的巨大潛力，提高投資吸引力。
近年來，電動汽車市場在不斷擴(kuò)增，國家政策對電動汽車的扶持力度和汽車產(chǎn)業(yè)在電動汽車業(yè)務(wù)上的擴(kuò)大投入都表明：這一趨勢在未來10年內(nèi)不會減弱。作為純電動汽車的“心臟”，動力電池直接決定了車輛的安全、壽命和性能。隨著電動汽車的普及，不僅其應(yīng)用范圍和數(shù)量不斷擴(kuò)大，單只電池的能量也越來越高，在動力電池能量密度和性能不斷提升的過程中，安全性也成為備受關(guān)注與爭議的話題。
由于動力電池多為鋰電池，其對溫度和安全防護(hù)的要求極高。因此，鋰電池的裝配安全是電動汽車裝配環(huán)節(jié)的重中之重。
動力電池裝配的關(guān)鍵流程
動力電池系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包括電池管理系統(tǒng)、外殼部分和眾多的電池模組。電池包由多個(gè)模組組成，每個(gè)模組又由多個(gè)動力電芯串并聯(lián)組合而成。電池管理系統(tǒng)，對電池進(jìn)行監(jiān)控和管理的系統(tǒng)，通過對電壓、電流和溫度等參數(shù)的采集、計(jì)算，進(jìn)而控制電池的充放電過程，實(shí)現(xiàn)對電池的保護(hù)，保證電池組正常且安全的工作。
動力電池包的裝配主要是對多個(gè)模組進(jìn)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. 高低壓連接器的裝配
電池包或者BMS上分布有很多高低壓連接器，這些接口的裝配都是安全件，需要收集數(shù)據(jù)反饋，必須使用傳感器式工具;接口擰緊時(shí)通常都是單手持工件，單手持工具，因此最好采用槍式工具，握持?jǐn)Q緊最為方便;扭矩范圍不大，易選用緊湊型的工具。
2. 高壓線束的安裝
電池包內(nèi)有總正總負(fù)的高壓線束需要連接裝配，模組充上電時(shí)，這部分連接的電壓高達(dá)數(shù)百伏特。通常工位地面都會做絕緣處理，為高壓防護(hù)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(gè)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(qiáng)度，防止因電池內(nèi)部外力的作用而發(fā)生變形或破壞。電池模組又由多個(gè)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
為了減重，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(gè)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(shí)需要順序擰緊，保證上蓋擰緊應(yīng)力分布均勻。
動力電池的裝配重難點(diǎn)及解決方案
從動力電池的關(guān)鍵裝配流程可以了解到，動力電池的裝配重難點(diǎn)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(shí)或者裝配之后會通過電流，稱之為過流件。這些過流點(diǎn)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(dāng)于在回路中串接了一個(gè)電阻。由于這個(gè)電阻的存在，在流過電流時(shí)，此處將發(fā)熱;流過大電流時(shí)，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。
據(jù)此，建議使用傳感器式電動工具，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)Q緊過程曲線，保證裝配接線端子達(dá)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(jìn)行充放電，安裝和更換模組一般也都是在帶電情況下進(jìn)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(xiǎn)，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(xiǎn)，因?yàn)樵?00～600 V下產(chǎn)生的短時(shí)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(dá)幾百伏特的電壓，在這些位置的螺栓裝配時(shí)，絕緣的處理尤為重要。
因此在使用電動裝配工具時(shí)，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(yán)格遵循工具使用的絕緣要求非常重要。通過可靠且正確的方式使用裝配工具能為生產(chǎn)提供安全、高效的裝配解決方案。
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，主要是由于連接的位置安裝有彈性材料、密封件等導(dǎo)致，所以在裝配的時(shí)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(shí)候還可以選用數(shù)顯扭矩扳手檢測螺栓的殘余扭矩來進(jìn)行質(zhì)量的管控。
如下表所示，針對于不同的扭矩衰減產(chǎn)生的原因，會采用不同的方式緩解。
產(chǎn)生原因 解決方法
被裝配件的表面粗糙度：材料變形─局部嵌入
盡量避免部件的表面粗糙度過大，選擇表面粗糙度較小的零部件
彈性連接材料：尤其是塑料或密封件
1. 降低最終擰緊的速度
2. 分步擰緊，如分步驟設(shè)置目標(biāo)扭矩
3. 使用“擰緊＋反松＋最終擰緊”的方法
過快的裝配速度、不合理的裝配動作
1. 選用合適的工具
2. 多軸同步擰緊
3. 按照擰緊順序來擰緊
其他：如裝配過程中的溫度
1. 避免不合理的摩擦
2. 避免熱膨脹系數(shù)不同或相差過大
4. 擰緊順序問題
電池包上蓋等大平面的零部件擰緊裝配時(shí)需要保證應(yīng)力分布均勻，因此會有擰緊順序要求。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(shí)這也能從一定程度上緩解扭矩衰減的發(fā)生。
通常，工廠里常用的擰緊順序控制是采用人機(jī)工程學(xué)的力臂通過編碼器來實(shí)現(xiàn)對位置點(diǎn)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?yàn)殡姵匕仙w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。在此，Desoutter專門為電池包上蓋螺栓順序擰緊定位設(shè)計(jì)的視覺定位系統(tǒng)能完美解決這一問題，視覺定位系統(tǒng)由紅外攝像頭實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)定位，定位精度高且穩(wěn)定性好，安裝操作十分方便。同時(shí)，它還能完美地與Desoutter的裝配工具進(jìn)行集成。
未來動力電池裝配技術(shù)的展望
現(xiàn)在，動力電池作為電動汽車的重要零部件，已經(jīng)走在了創(chuàng)新裝配的最前沿，我們用到了很多的電動有線工具和無線工具，這些工具能很好地適應(yīng)動力電池的裝配工況，幫助動力電池這一關(guān)鍵部件實(shí)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(如圖2所示)，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)。
除此之外，自動化的裝配系統(tǒng)(如圖3所示)也在動力電池的裝配中得到了廣泛的應(yīng)用，從電池包的上蓋到模組的裝配，自動化的裝配系統(tǒng)幫助客戶提高了防錯(cuò)等級，提高了產(chǎn)品的裝配質(zhì)量，加快了生產(chǎn)節(jié)拍，節(jié)省了人力資源，為動力電池乃至電動汽車走向智能制造往前邁進(jìn)了一大步。
