传统新能源总装线针对CTC技术的工艺布局调整.pdf

14 2023年第04期特别报道SPECIAL REPORTS为提高新能源汽车的续驶能力，只能在有限的空间内尽可能提高电芯能量密度，而磷酸铁锂电池和三元锂电池的电芯能量密度越来越接近理论上限，如果不在材料上进行突破，向多元、甚至新元素上突破，提高能量密度的难度已经越来越大。在这种情况下，进行系统结构创新，尽可能充分利用电池包体积，以提高成组效率，进而提高空间利用率，就成为提高电芯能量密度的另一重要路径。空间利用率越高，在有限的空间内就可以布置越多电池，进而能提高单位体积的能量密度和新能源汽车的续驶里程。简而言之，就是在一定空间里，尽可能多地装入电芯，来达到增加续驶里程和降低成本的目的。在这种背景之下，CTP、CTC 等集成化技术应运而生。CTP 与 CTC 技术的结构对比CTP 与 CTC 技术的结构对比如图 1 所示。CTP 技术是电池结构创新的一大进步，主要通过取消模组设计，将电芯集成为电池包，但是 CTP技术却没有突破电池包本身，电池包仍旧是一个独立的零部件。CTC 技术则是直接将电芯安装在一体冲压成形的车架地板内，利用车身纵梁、横梁形成完整的密封结构，进一步加深了电池系统与新能源汽车动力系统、底盘的集成，减少零部件数量，提升空间利用效率。CTC 技术是在 CTP技术的基础上，将电池系统与底盘或车身进行高度融合的结果。CTP 与 CTC 技术总装工艺流程对比汽车总装是按照有关标准，将汽车的各个零部件进行合理的组装、检测，并最终形成完整汽车产品。总装生产线由油漆车身输送线、前装线、底盘装配线、后装线、电池装配及电检线、调整检查线、整车性能检测线等主线，车门分装线、仪表分装线、前后轴分装线、前后保分装线、座椅线、轮胎线、电池包线等辅线及分装线组成（图 2）。CTP 技术没有突破现有的电池包本身，只是将电芯集成到电池包中，减少了电池模组，有效降低电池成本，电池包仍然是一个独立的零件，在总装电池包装配主线上，利用 AGV 或链床实现与车身的传统新能源总装线针对 CTC 技术的工艺布局调整本文主要阐述现有总装产线的工艺布局如何针对 CTC 结构的新能源电动汽车进行调整，希望能够给当前新能源汽车总装车间在未来的工艺调整中提供一些借鉴。奇瑞新能源汽车股份有限公司 傅文图 1 CTP 与 CTC 技术的结构对比电芯电芯电池包底盘底盘/车身CTCCTP6-21 特别报道 终.indd 142023/6/26 17:44:35152023年第04期合装，CTP 结构是目前汽车电池包的主流结构。CTC 技术即电池底盘集成技术（图 3），是将电芯直接集成到底盘，实现大三电、小三电、底盘系统以及自动驾驶相关模块的集成，作为一种全新的电芯集成方案，为减少车身零件数量及重量、提升电池容量并延长续驶里程，采用了电池车身(或底盘)一体化的设计，这一设计，成为电池包下一代技术升级的重要方向，同时对总装的工艺流程，存在较大的影响，会突破现有总装传统的 BOP。基于一体压铸成型的车架地板，电芯将直接放置其内，故在传统的总装 PBS 输送线至前装线之间需增加电芯的装配及相关检测工艺，相当于将传统的电池Pack 线调整至总装主线，总装传统的 BOP 将随之改变，如图4 所示。Pack 车间工艺流程如图 5 所示。CTC 技术总装工艺布局调整现有的汽车总装车间普遍存在建筑面积小、工艺布局紧凑等特点，如何在 PBS 下线与前装线之间增加合适的工艺线体，是各汽车总装规划亟须研讨的课题，PBS 输送线通常采用空中地面摩擦线或滚床滑橇，前装线通常采用板式输送线或宽推板，工艺布局调整要基于以下要素进行分析对比，选择合适的方案进行。（1）根据生产节拍、CTC结构装配工时、工位密度、工位宽度等要素确定所需要新增的工位数量及面积，调整对应的BOP。（2）根据 PBS 及前装线的设备形式选择合适的转接设备及新增工艺线体设备形式。（3）根据新增工艺路线区域，策划此区域原先的工艺功能，如物流 PC、分装线体、SPS 等，寻找合适的区域给予调整。（4）如图 6 所示，根据电池图 2 CTP 技术的总装工艺流程图 3 一体冲压成形的车架地板图 5 Pack 车间工艺流程图 4 CTC 技术的工艺流程风窗玻璃风窗玻璃Pack 线6-21 特别报道 终.indd 152023/6/26 17:44:3616 2023年第04期特别报道SPECIAL REPORTSPack 组装线的工艺要求，需同步工艺线体在恒温恒湿的环境下进行装配、检测、充放电、返修等，工 程 依 据 标 准 GB50016-2014建筑设计防火规范和 GB50084-2017 自动喷水灭火系统设计规范以及 GB50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范中丙类消防等级进行策划。CTC 技术总装工艺线体的比较总装工艺可根据具体方案对比见表所示，选择一种合适的方案加以实施，希望能够给当前新项目方案一方案二方案三方案描述1、PBS：滚床滑橇 2、前装线：板式输送机 3、新增线体：地面 AGV 1、PBS：滚床滑橇 2、前装线：板式输送机 3、新增线体：地面滚床滑橇1、PBS：滚床滑橇 2、前装线：板式输送机 3、新增线体：PBS 空中线体延长，空中滚床滑橇方案优点1、设备基础少，改造周期短 2、AGV 灵活性高，工艺线路灵活 3、工位间距调整灵活，工艺线室体内布局灵活1、设备基础较少，改造周期较短 2、工艺设备投资较 AGV 方案低1、不占用地面空间，保留现有地面功能区 2、节省两处转接升降机方案缺点1、新增两处转接升降机，需考虑设置区域空间是否受限 2、占用地面空间，现有地面功能区需要调整 3、比滚床滑橇方式工艺设备投资高1、新增两处转接升降机，需考虑设置区域空间是否受限 2、占用地面空间，现有地面功能区需要调整 3、装配工位间距不可调整1、空中封闭房体，工程土建作业面较大，施工周期长，对产线生产影响大 2、封闭室体需增加钢筋混凝土立柱，对此区域的功能区可能产生影响。3、装配工位节距不可调整 4、电芯或模组等物料空中配送不便 5、如遇意外，电芯或模组起火，空中救援不便图 6 CTC 技术的电池装配流程能源汽车总装车间在未来的工艺调整中提供一些借鉴。结语参照手机电池的发展历程，早期手机电池基本是可拆卸更换的，随着消费者对厚度、重量、性能等方面的需求上升，最终走中国汽车人的全媒体传播平台中国汽车人的全媒体传播平台阅读电子杂志微信订阅号 阅读电子杂志微信订阅号/视频号聚焦汽车领域的减碳故事聚焦汽车领域的减碳故事探索绿色科技 赋能可持续发展探索绿色科技 赋能可持续发展广告广告视 频访 谈视频访谈多平台同步分发多平台同步分发广告向了集成化、不可更换电池，并发展出快充。新能源汽车的集成化是未来趋势，而集成化程度更高的CTC 技术将占据主流，故总装规划需对现有工厂的工艺布局提前策划，满足后续产品需求，快速 落地。表 总装工艺具体方案广告易格斯 AI2023-04 2276.indd 12023/6/26 13:31:596-21 特别报道 终.indd 162023/6/26 17:44:37