电池包过流绝缘问题给装配带来的挑战

近年来，电动汽车市场在不断扩增，国家政策对电动汽车的扶持力度和汽车产业在电动汽车业务上的扩大投入都表明：这一趋势在未来10年内不会减弱。作为纯电动汽车的“心脏”，动力电池直接决定了车辆的安全、寿命和性能。随着电动汽车的普及，不仅其应用范围和数量不断扩大，单只电池的能量也越来越高，在动力电池能量密度和性能不断提升的过程中，安全性也成为备受关注与争议的话题。由于动力电池多为锂电池，其对温度和安全防护的要求极高。因此，锂电池的装配安全是电动汽车装配环节的重中之重[1]。

1 电动车电池箱后安装点描述

1.1 电动车前后地板高度

乘用车的前、后地板一般存在200mm左右的高度差，后地板位置偏高，上方布置后座椅坐垫，下方布置燃油箱。大部分电动车是在传统车基础上进行改款，一般也保留前地板位置低、后地板位置高的状态。后地板位置偏高，可以满足后排人机需求，也可以达到在后地板下方多装载动力电池的目的。

1.2 动力电池箱安装点布局

动力电池箱一般由下壳体和上壳体组成。上壳体的主要功能是密封，下壳体除了密封，还具有承重功能。动力电池箱的固定点一般位于下壳体上，某动力电池箱固定点布局为左右侧各4个，前后侧各2个，且所有固定点的Z向高度大致相同。

1.3 动力电池箱后安装点位置

由于车身前、后地板Z向间有较大落差，电池箱的前后固定点几乎处于同一水平面，因此电池箱的后固定点与后地板在竖直方向距离较远，处于悬空状态。该位置在车身上难以找到合适的固定点，若从车身后地板向下伸出固定支架容易产生尺寸偏差，也会导致电池箱合装的错孔问题[2]。

2 动力电池的装配重难点及解决方案

2.1 过流件问题

动力电池中有很多部件在装配时或者装配之后会通过电流，称之为过流件。这些过流点通常为接线端子，接线端子未锁紧，会造成端子连接处的接触不好，有较大的接触电阻，相当于在回路中串接了一个电阻。由于这个电阻的存在，在流过电流时，此处将发热；流过大电流时，接线端子上会有较大压降，此处会过热，有可能烧毁接线端子。据此，建议使用传感器式电动工具，实时监控拧紧过程曲线，保证装配接线端子达到正确的扭矩，防止假贴合、假扭矩等情况发生。

2.2 孔型工件装配需求

液流电池中的液流框板作为方便碳毡等材料最终固定的外框板件，其外圈具有20几个内孔结构，依据不同电池电堆设计的需求，这些孔结构或为内螺纹孔或为光滑通孔。本文中所用液流框板四周孔都为光滑通孔，尺寸直径在15mm-20mm之间，孔径公差为±0.5mm。多个孔叠加装配存在误差累积现象，因此，需要通过对孔位置数据以及边缘轮廓点至中心位置点距离大小的统计分析，分析多个板件叠加是否可用。

2.3 绝缘问题

电池模组在生产工厂中会进行充放电，安装和更换模组一般也都是在带电情况下进行操作。因此使用手持式有线工具就存在导电金属导通，最终形成回路的风险，电势差经由螺栓到拧紧工具，再到控制器，人手持着工具也会被串联到回路中。这种工况存在着很大的风险，因为在400-600V下产生的短时电流就可以让人致命。而电池包的装配中存在着很多装配位置会有高达几百伏特的电压，在这些位置的螺栓装配时，绝缘的处理尤为重要。因此在使用电动装配工具时，为了预防人员伤害，杜绝环境的危害和产品责任案件，严格遵循工具使用的绝缘要求非常重要。通过可靠且正确的方式使用装配工具能为生产提供安全、高效的装配解决方案。Desoutter电动工具给出了专业的绝缘工具解决方案，工具采用专为电池包设计的绝缘输出头：绝缘输出头完全内置集成，防止错用常规套筒；保护操作者，防止放电打火；通过国际电工委员会认证（IEC），有效绝缘电压高达1000V/AC和1500V/DC[3]。

2.4 拧紧顺序问题

电池包上盖等大平面的零部件拧紧装配时需要保证应力分布均匀，因此会有拧紧顺序要求。通过控制拧紧螺栓的先后顺序，保证应力分布得尽可能均匀，同时这也能从一定程度上缓解扭矩衰减的发生。通常，工厂里常用的拧紧顺序控制是采用人机工程学的力臂通过编码器来实现对位置点的控制。这种方式比较常规，但是对于电池包上盖的螺栓定位并不是最优解，因为电池包上盖通常尺寸范围比较大，用力臂覆盖布置会很困难，人员操作也很困难，且容易有覆盖死角。在此，Desoutter专门为电池包上盖螺栓顺序拧紧定位设计的视觉定位系统能完美解决这一问题，视觉定位系统由红外摄像头实现三维坐标定位，定位精度高且稳定性好，安装操作十分方便。

3 结语

现在，动力电池作为电动汽车的重要零部件，已经走在了创新装配的最前沿，我们用到了很多的电动有线工具和无线工具，这些工具能很好地适应动力电池的装配工况，帮助动力电池这一关键部件实现全装配拧紧数据的可靠追溯。从电池包的上盖到模组的装配，自动化的装配系统帮助客户提高了防错等级，提高了产品的装配质量，加快了生产节拍，节省了人力资源，为动力电池乃至电动汽车走向智能制造往前迈进了一大步[4]。

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来源：GAF螺丝君