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新能源汽车电子控制模块装配工艺浅析
来源: 德派作者: 德派时间:2020-06-23 16:52:14点击:268

2019年12月,工信部开始对《新能源汽车产业发 展规划(2021~2035)》公开征求意见。征求意见稿指 出,2021~2035年,我国将继续推动新能源汽车产业的高 速发展、加强汽车强国建设;同时该稿件说明,新能源汽 车2020预测销量为200万辆(预估销售占比:8%),而在2025年,新能源汽车销量占比将达到25%。按照2020年新能源汽车140万辆的产销及我国汽车市场2%的年增长率测 算,在2021~2025年间,整个产业复合增速为37.6%。


另一方面,汽车创新的70%来源于汽车电子产品,由于电子元器件数量的激增,汽车电子占整车的平均成本,已由上世纪70年代的4%增长到现在的30%左右;其中,新能 源汽车和纯电动车的比例更高达50%以上。与传统燃油车 相比,电动汽车内部的发动机和传动链的复杂度相对较低, 但电子控制单元的数量更多,其重要性也更高。

电动汽车

·电池组及管理系统(BMS)

·车载充电机(OBC)

·电控系统发动机控制单元(ECU)

·逆变器或动力电子单元(PEU)

·智能动力单元(iPU)

·集成式起动发电机(ISG)

·汽车电机(E-motor)

·其它模块


电控单元的装配工艺较为复杂,不同类型的产品,工 艺也大相径庭,例如:

-安装冷却回路(拧紧、涂布密封胶等)

-安装封闭板和涂布密封胶(拧紧、涂布)

-冷却回路泄漏测试

-安装部件和传感器(拧紧、插装等)

-安装电路板组件(拧紧、插装等)

-安装线缆和插头(拧紧、固定、插装、定位)

-安装盖板(拧紧、压装、点胶)

-箱体泄漏测试

-贴标签,搬运防护

-静电测试、安规测试、终检测试等

在多步骤装配工艺中,拧紧装配无论在应用频度,还是数量级都是最为领先的;其次是压装和泄漏测试。是否能根据项目实际需求,选用、采纳最合理的工艺目标及应用标 准,将直接决定工艺安全、生产效率和设备预算等关键要素 的级别。量产(大批量、少品种)通常采用全自动化或半自 动化装配流水线,并借助一些辅助手工装配工序和人工上料 来完成;但对于样件试制线(小批量、多品种)或产品过程 优化中的装配产线,需充分考虑高灵活性和快速调整切换的 需求,优选智能化手动装配工作站或产线。

对于现代电子控制单元的制造产业,灵活性是一项关 键要素,因为在产品开发阶段,设计会频繁修改变更,而且 电子控制单元的平均产品寿命也会变短;电子控制单元对于汽车的安全性和平稳运转而言也至关重要,因此,无论是 对于量产,还是样件生产,装配工艺的要求都在不断提高。 目前,先进的手动装配工作站需要具备如下多种功能:功能 防错、数据追踪、运行稳定和高重复精度等。另外,电子控制单元装置装配过程中,磨损可能产生数量庞大的有害性 尘粒,而极其细小的尘粒都可能会造成组件损坏并引起整 个系统故障。因此,各汽车制造品牌对装配过程中的‘洁 净生产'的关注度越来越高,并将‘技术洁净度(Technical Cleanliness)’的概念,融入到自身产品质量与过程控制工艺的要求和执行中。

百年德国家族品牌“德派”作为工业拧紧装配自动化 领域的头部供应商,在提供可靠成熟的拧紧装配解决方案的 同时,对于应对尘屑、颗粒的问题,提出了独创的“五步除 尘,自然洁净”的德派洁净装配解决方案-利用模块化和流 程化的工艺设计和设备,实现“规避尘屑,减少尘屑和消除 尘屑”这三大洁净目标。近年来,德派的智能洁净型手动装 配工作站在汽车电子零部件行业广受客户好评,不断地被用 于电子控制单元装置的开发和制造过程。


一台典型的智能洁净型手动装配工作站,主要包含以下组件:

智能洁净型手动装配工作站组件

立杆式移动扭矩平衡臂(PKS)或门架式移 动扭矩平衡臂(PKP)

在拧紧过程中加入位置防错功能的线性导向机构,通过内置编码器和控制软件,确保螺丝拧紧位置和顺序的正 确性;具备便捷的防错功能-操作者可在屏幕上看到产品照 片、确定下一处需拧紧的位置。如位置错误,螺刀将会被锁定,只有位置正确时,螺刀才会启动。此外,还可添加传感器,对装配过程进行进一步判别和控制。


EC系列电动或EC-Servo系列智能电动螺刀

对于电控单元的拧紧装配,我们推荐使用高安全性的德派EC系列电动或EC-Servo系列智能电动螺刀,其可最大 限度地保证操作过程的安全性和装配结果的可追踪性,可用扭矩范围为0.02-25Nm。EC系列电动产品的具有超高精 度的扭矩,标准偏差小于2%;而EC-Servo系列智能电动 螺刀控制更加精准,标准偏差小于1%。


螺刀顺序控制器

其可在网页界面自由编程,同时,提供多种基本和高级拧紧策略(扭矩控制、角度控制、扭矩控制角度监控、 摩擦力监控及补偿、夹紧力控制等)。


洁净低功耗型螺丝自动送料系统

自动传送各类紧固件、料件,可将其输送到螺刀的顶 端或指定拾取位置。具体来说,针对不同的应用,德派可 提供振动盘式送料机、洁净送料机(零振动送料)、步进式送 料机和螺丝分拣盒等洁净、低功耗送料解决方案。

智能洁净型手动装配工作站组件

DPU程序控制器

集成功能强大的工业PC和人机界面HMI,实现了全过程控制、实时数据获取与显示以及图像编程。提供所有常 用的总线接口,可追踪数据并且能够与现场MES系统进行 通讯。


DSEC电气柜

具备高安全稳定性的电气柜,可连接任何常用电网提 供供电。




智能刀头选择器

具有先进的防错功能,确保快速选择合适的螺刀刀 头,及每个连接采用正确的拧紧程序。


德派还可根据特殊的应用需求,提供丰富的智能洁净 装配解决方案,例如:尘屑颗粒清除单元-适用于高洁净要 求的产品组装;德派柔性智能送料模组(DFM)-在受控的 恒定压力下可为产品提供机械防护;用于紧固件拾取的灯 显送料模块;用于贴标的卷轴式自动标签机等等。


最后,我们再举一个智能洁净装配的应用案例,该解 决方案已提供给位于我国东部的某知名汽车电子模块供应 商,其极大地满足了客户的新产品试制项目的需求。该项 目包含五个智能型手动装配工作站,用于动力电子单元IPU模块的装配。客户提出了以下几项重点关注的要求:试制 产品可灵活更换、满足其生产装配工艺质量的要求、过程及结果可追溯、POKA-YOKE防错功能。主要的系统模块包 括:位置控制平衡臂、EC系列电动螺刀、刀头选择器、盖 板装配的压装装置、密封性测试仪、用于组件数量控制的 灯显送料模块和连接客户现场MES系统的连接模块等,方 案示意图如下:


为了顺应NEV(新能源汽车)及Smart Car(智能汽车) 的发展大潮,更为了广泛的智能化、精密化电子传感器和电 控模块的应用,装配工艺中的“技术洁净度”日益引发业界对智能洁净型装配自动化解决方案的高度关注,并逐步 成为整个生产过程链的关键工艺指标。德派智能型装配工 作站正是应对这些变化和需求的‘利器’,其配备先进的 智能防错装置和安全功能设计,确保电子控制单元装配过程的可靠性、可重复性并兼顾高灵活性。

智能洁净型手动装配工作站组件

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