為此，AMTS2016新規(guī)劃EV Engineering 展區(qū)，及Future Body Engineering 2016,EV Engineering 2016,Motor Assembly2016及EV Battery Assembly 2016系列會(huì)議舉辦，為新能源電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)和新產(chǎn)品的制造工藝及其裝備，搭建新技術(shù)新理念商務(wù)交流平臺(tái)。

 

環(huán)境污染呼喚著新能源汽車(chē)時(shí)代的到來(lái)，而能源緊張成為新能源汽車(chē)發(fā)展的動(dòng)力，技術(shù)變革又促進(jìn)新能源汽車(chē)的研發(fā)和生產(chǎn)。新能源汽車(chē)無(wú)疑將成為未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展方向，發(fā)展新能源汽車(chē)，其研發(fā)和制造既代表了世界汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，也是世界各主要國(guó)家和汽車(chē)制造廠商的共同戰(zhàn)略選擇。然而，由于新能源汽車(chē)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件和整車(chē)的制造上都與傳統(tǒng)汽車(chē)有重大差異，那么，這種重大差異對(duì)汽車(chē)的制造工藝與裝備會(huì)帶來(lái)什么重大變化，對(duì)相關(guān)的行業(yè)又會(huì)產(chǎn)生哪些重大的影響，這需要我們?cè)诋?dāng)前就要開(kāi)始注意和思考并在今后高度關(guān)注和采取相應(yīng)的措施。制造工藝與裝備會(huì)帶來(lái)什么重大變化，對(duì)相關(guān)的行業(yè)又會(huì)產(chǎn)生哪些重大的影響，這需要我們?cè)诋?dāng)前就要開(kāi)始注意和思考并在今后高度關(guān)注和采取相應(yīng)的措施。

一、新能源汽車(chē)快速發(fā)展

 

在我國(guó)傳統(tǒng)汽車(chē)生產(chǎn)、銷(xiāo)售增幅降低的情況下，今年上半年，中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量分別是76223輛和72711輛，各增長(zhǎng)2.5倍和2.4倍，已經(jīng)超過(guò)美國(guó)，成為全球新能源汽車(chē)第一大市場(chǎng)。

 

出于環(huán)境保護(hù)和節(jié)能的需要，中央和地方近年來(lái)密集出臺(tái)了支持新能源汽車(chē)發(fā)展的各項(xiàng)政策和鼓勵(lì)措施，也由于多地區(qū)各方面的積極性，新能源汽車(chē)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)鏈配套、商業(yè)模式、創(chuàng)新等都得到了迅速發(fā)展。新能源汽車(chē)已被我國(guó)列為現(xiàn)階段重點(diǎn)發(fā)展的七大產(chǎn)業(yè)之一，并開(kāi)展了多個(gè)城市的節(jié)能與新能源汽車(chē)示范推廣應(yīng)用工程，充電設(shè)施建設(shè)正在抓緊進(jìn)行，各項(xiàng)服務(wù)配套也在完善中。

 

環(huán)境污染呼喚著新能源汽車(chē)時(shí)代的到來(lái)，而能源緊張成為新能源汽車(chē)發(fā)展的動(dòng)力，技術(shù)變革又促進(jìn)新能源汽車(chē)的研發(fā)和生產(chǎn)。新能源汽車(chē)無(wú)疑將成為未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展方向，發(fā)展新能源汽車(chē)，其研發(fā)和制造既代表了世界汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，也是世界各主要國(guó)家和汽車(chē)制造廠商的共同戰(zhàn)略選擇。

 

需要注意的是，目前大家比較關(guān)注的是新能源汽車(chē)的產(chǎn)品工程技術(shù)，因其直接關(guān)系到新能源汽車(chē)的續(xù)駛里程、功率、加速性、電池壽命等主要性能指標(biāo)，可是要獲得高質(zhì)量的、可靠的、真正具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力成本的電動(dòng)汽車(chē)，不得不高度重視和發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)的制造工程技術(shù)及其相關(guān)的工藝和裝備。特別是當(dāng)新能源電動(dòng)汽車(chē)隨著市場(chǎng)需求的增加而投入大批量生產(chǎn)的時(shí)候，制造技術(shù)是否先進(jìn)、高效，制造成本是否具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，制造出來(lái)的產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性及其工作的可靠性如何，尤其是產(chǎn)品的性價(jià)比就成為了市場(chǎng)的關(guān)注點(diǎn)。

 

與此同時(shí)，我們還要注意到，由于新能源汽車(chē)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、零部件和整車(chē)的制造上都與傳統(tǒng)汽車(chē)有了重大差異，那么，這種重大差異對(duì)汽車(chē)的制造工藝與裝備會(huì)帶來(lái)什么重大變化，對(duì)相關(guān)的行業(yè)又會(huì)產(chǎn)生哪些重大的影響，這需要我們?cè)诋?dāng)前就要開(kāi)始注意和思考并在今后高度關(guān)注和采取相應(yīng)的措施。

 

圖1 上海國(guó)際汽車(chē)城新能源汽車(chē)綜合示范應(yīng)用

 

二、新能源汽車(chē)的種類(lèi)和主要關(guān)鍵技術(shù)

新能源汽車(chē)的種類(lèi)比較多（見(jiàn)圖2），現(xiàn)階段所說(shuō)的新能源汽車(chē)主要是指純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)及燃料電池汽車(chē)。純電動(dòng)汽車(chē)能量主要依賴車(chē)載可充電蓄電池或其它能量?jī)?chǔ)存裝置并由電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。插電式混合動(dòng)力汽車(chē)可在正常使用情況下從非車(chē)載裝置中獲取電能以滿足車(chē)輛一定的純電續(xù)駛里程。當(dāng)前發(fā)展較好的是純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)，其中純電動(dòng)汽車(chē)會(huì)對(duì)傳統(tǒng)的汽車(chē)制造工藝和裝備產(chǎn)生重大影響。

圖2 新能源汽車(chē)的種類(lèi)

 

 

早在“十五”期間，我國(guó)就確立了“三縱三橫”的新能源汽車(chē)的研究開(kāi)發(fā)布局（見(jiàn)圖3）。“三橫”是指純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)的整車(chē)。“三縱”是指電池、電機(jī)和控制系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件。提出以整車(chē)開(kāi)發(fā)為主導(dǎo)，關(guān)鍵零部件和相關(guān)材料緊密結(jié)合、基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)調(diào)發(fā)展，政策法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)估技術(shù)同步展開(kāi)的基本方針。

圖3 新能源汽車(chē)三縱三橫的研究開(kāi)發(fā)布局

 

 

一般說(shuō)來(lái)，新能源汽車(chē)產(chǎn)品關(guān)鍵技術(shù)有以下一些：

（1）整車(chē)共性技術(shù)，如整車(chē)和系統(tǒng)集成、強(qiáng)電安全技術(shù)、電磁兼容性技術(shù)、整車(chē)輕量化技術(shù)、熱管理技術(shù)等。

（2）純電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)，如動(dòng)力電池系統(tǒng)集成和控制技術(shù)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成及其匹配和控制、能量回收與分配及優(yōu)化控制技術(shù)等。

（3）混合動(dòng)力汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)，如機(jī)電耦合技術(shù)、動(dòng)力電池系統(tǒng)集成和控制技術(shù)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成及其匹配和控制、整車(chē)和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制技術(shù)、能量回收與分配及優(yōu)化控制技術(shù)等。

（4）燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)，如燃料電池技術(shù)、燃料電池系統(tǒng)匹配與優(yōu)化控制技術(shù)、車(chē)載高壓供氫系統(tǒng)技術(shù)等。

（5）車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制技術(shù)、系統(tǒng)熱管理、高性能絕緣材料、高性能永磁材料等。

（6）車(chē)用動(dòng)力電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，如動(dòng)力電池及成組技術(shù)、系統(tǒng)集成、電池管理系統(tǒng)、正負(fù)極材料、鋰離子電池隔膜等。

（7）電動(dòng)輔助系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，如電動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)等。

 

三、電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)在制造上的主要差別

電動(dòng)汽車(chē)的制造一方面與傳統(tǒng)汽車(chē)的制造在制造工藝與裝備上有傳承關(guān)系，另一方面由于新能源汽車(chē)采用了新的動(dòng)力來(lái)源和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其相應(yīng)的控制系統(tǒng)，它在制造上又與傳統(tǒng)汽車(chē)在生產(chǎn)工藝與裝備上存在著很大差異。

其中變化最大的是在汽車(chē)動(dòng)力總成的制造上，如果是純電動(dòng)新能源汽車(chē)，其動(dòng)力總成的關(guān)鍵制造技術(shù)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

電池系統(tǒng)的制造及其工藝與裝備；

電機(jī)系統(tǒng)的制造及其工藝與裝備；

電控系統(tǒng)的制造及其工藝與裝備；

另外，還涉及高效方便的充電設(shè)施的制造與安裝等。

新能源汽車(chē)在整車(chē)車(chē)身的制造上，與傳統(tǒng)汽車(chē)的車(chē)身差別不大，通常還是需要沖壓、焊裝、涂裝等工藝及相應(yīng)的設(shè)備和輸送裝置等。

 

但沖壓工藝中需要考慮由于電池、電控裝置等在汽車(chē)中的安裝位置引起的底板、發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)、后備箱等沖壓件及其總成的變化，需調(diào)整或設(shè)置相應(yīng)的工序、模具等。

 

在焊裝工藝中需考慮由于更多輕量化材料的使用如鋁合金、碳纖維復(fù)合材料等的應(yīng)用等，要求相應(yīng)的連接工藝技術(shù)的創(chuàng)新，如新型粘結(jié)工藝、新型鉚接工藝、新型焊接工藝等，以及相應(yīng)的焊裝夾具和焊裝機(jī)器人。

 

在總裝配工藝流程中主要的變化是需相應(yīng)的安排電池、電機(jī)、電控裝置、高壓線束等新增零部件的裝配以及電動(dòng)空調(diào)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等電驅(qū)動(dòng)的其他汽車(chē)零部件的裝配工序和相應(yīng)的工裝。在裝配工藝安排中特別強(qiáng)調(diào)了操作中的涉電安全性。在生產(chǎn)過(guò)程中，要求生產(chǎn)和存儲(chǔ)區(qū)域應(yīng)有效識(shí)別危險(xiǎn)源，對(duì)電池的存儲(chǔ)、運(yùn)輸、安裝、接線和裝配線的運(yùn)行方面，都應(yīng)制定安全防護(hù)措施（包括管理方案和應(yīng)急措施）。生產(chǎn)線上應(yīng)明確提出對(duì)溫度與濕度、用電安全（電線的絕緣與裸露情況的處理）、安全防護(hù)方面的要求并具有相應(yīng)的措施和裝備。

 

在整車(chē)檢測(cè)線上，新能源汽車(chē)工藝與裝備傳統(tǒng)汽車(chē)有明顯差別，一般說(shuō)來(lái)，整車(chē)檢測(cè)涉及到汽車(chē)主要功能、性能的檢驗(yàn)的各個(gè)方面，傳統(tǒng)汽車(chē)車(chē)輛從裝配線上下來(lái)后都要進(jìn)行排放、制動(dòng)、懸掛、側(cè)滑、車(chē)輪定位、燈光等多項(xiàng)檢測(cè)，對(duì)于新能源電動(dòng)汽車(chē)而言，新增了電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及高壓電系統(tǒng)的檢測(cè)等，加強(qiáng)了電性能和電安全性的檢測(cè)。

 

四、電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成制造對(duì)金屬切削加工工藝和裝備的影響

在傳統(tǒng)的汽車(chē)制造業(yè)中金屬切削加工工藝獲得了廣泛應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱以及車(chē)橋、傳動(dòng)軸、制動(dòng)器等零部件的加工制造中都要用到金屬切削加工工藝。特別是在傳統(tǒng)汽車(chē)的動(dòng)力總成的生產(chǎn)制造中金屬切削加工機(jī)床和切削加工刀具被大量使用，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱制造的效率、質(zhì)量和成本有著重要影響。

 

機(jī)床和刀具制造業(yè)與汽車(chē)制造業(yè)有著極為密切的關(guān)系，中國(guó)從2009年開(kāi)始汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量全球第一，相應(yīng)地也連續(xù)多年機(jī)床消費(fèi)量全球第一。同時(shí)汽車(chē)制造業(yè)也是對(duì)金屬切削加工刀具需求量最大的行業(yè)（見(jiàn)圖4）。

 

 

圖4 中國(guó)各行業(yè)對(duì)刀具的需求

 

可是這一切，可能會(huì)由于電動(dòng)汽車(chē)的快速發(fā)展而發(fā)生重大變化。

對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，其動(dòng)力總成的制造不再需要傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，相應(yīng)地不再需要發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、曲軸、凸輪軸和連桿等零部件了，不再需要對(duì)這些零部件進(jìn)行銑削、鉆孔、鏜削、螺紋加工、磨削、珩磨等多種復(fù)雜的金屬切削加工，各類(lèi)專(zhuān)門(mén)針對(duì)此類(lèi)零件的加工研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的加工中心機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線、硬質(zhì)合金刀具、超硬刀具、復(fù)合加工刀具等都失去了英雄用武之地。

 

而動(dòng)力總成的這些零部件的加工車(chē)間正是汽車(chē)制造業(yè)中使用金屬切削加工機(jī)床和各類(lèi)切削加工刀具量最大的部門(mén)，如果純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展進(jìn)入大批大量的生產(chǎn)并逐步替代傳統(tǒng)動(dòng)力總成的生產(chǎn)制造，會(huì)出現(xiàn)以下情況：

金屬切削加工機(jī)床和各類(lèi)切削加工刀具的應(yīng)用會(huì)逐步減少，原有的相關(guān)制造工藝和制造車(chē)間會(huì)轉(zhuǎn)型，相關(guān)的制造工程師和生產(chǎn)線工人也會(huì)轉(zhuǎn)換崗位，以適應(yīng)新的生產(chǎn)制造工藝的需要，相關(guān)的機(jī)床和刀具制造企業(yè)會(huì)受到影響。

當(dāng)然，上面主要是針對(duì)純電動(dòng)新能源汽車(chē)說(shuō)的，對(duì)于目前發(fā)展勢(shì)頭也很好的混合動(dòng)力汽車(chē)來(lái)說(shuō)，由于其仍然保留著內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，那么內(nèi)燃機(jī)的制造中，缸體、缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸以及變速器相關(guān)零件等金屬切削加工量最大的零部件件仍然存在著，其對(duì)金屬切削加工的需求就基本沒(méi)有什么變化。

另外，即使是純電動(dòng)汽車(chē)，對(duì)金屬切削加工需求基本保持不變的也有相當(dāng)一部分零部件，如對(duì)車(chē)橋、減速器、差速器、傳動(dòng)軸、制動(dòng)器等零部件的金屬切削加工需求基本保持不變。而且還新增加了一部分需要金屬切削加工的工作量，如在新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的制造中需要對(duì)電機(jī)軸、電機(jī)殼體等進(jìn)行金屬切削加工，對(duì)新增加的各類(lèi)模具的金屬切削加工等（其中包含各類(lèi)特種加工）。

 

五、電動(dòng)汽車(chē)制造需要新的工藝和裝備

新能源電動(dòng)汽車(chē)的生產(chǎn)制造工藝及其裝備發(fā)生了很大變化，其中汽車(chē)動(dòng)力總成的制造變化最大，如果是純電動(dòng)新能源汽車(chē)，其動(dòng)力總成的制造會(huì)在以下幾個(gè)方面出現(xiàn)了新的需求：

電池系統(tǒng)的制造及其工藝與裝備、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制造及其工藝與裝備、電控系統(tǒng)的制造及其工藝與裝備、高效方便的充電設(shè)施的制造與安裝及其工藝與裝備等。

例如，對(duì)于鋰電池的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，就需要如下的系統(tǒng)及其裝備(見(jiàn)圖5)，

圖5 鋰電池的制造生產(chǎn)系統(tǒng)

需要：真空行星攪拌機(jī)，將各種電池材料均勻的攪拌成漿狀；

影響（見(jiàn)圖6），一方面是一些原有的需求量很大的原材料或零部件及其相關(guān)的工藝及裝備不再需要了或減少了用量；另一方面是產(chǎn)生了新的需求，如對(duì)上游來(lái)說(shuō)，為了制造電池大量需要新型的電池正、負(fù)極材料和隔膜等零部件，需要有相應(yīng)的制造這些零部件的工藝裝備；對(duì)下游來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)了大量的對(duì)充電設(shè)施和充電服務(wù)的需求，增加了對(duì)電池回收處理的需求，同樣需要有相應(yīng)的工藝裝備。

 

另外，還需注意到，新能源汽車(chē)的制造從中小批量的生產(chǎn)到大規(guī)模的大批、大量生產(chǎn)在制造工藝、制造所應(yīng)用的裝備和質(zhì)量控制方法上都有重大的區(qū)別，在這過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)很多變化和新的需求，同時(shí)出于適應(yīng)市場(chǎng)需求的柔性化生產(chǎn)要求也會(huì)對(duì)制造工藝與裝備帶來(lái)挑戰(zhàn)和新的機(jī)遇。

 

圖6 新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)鏈

 

六、結(jié)語(yǔ)

一項(xiàng)重大新技術(shù)或新產(chǎn)品的出現(xiàn)和發(fā)展總是會(huì)帶來(lái)多方面的效應(yīng)，我們需要對(duì)這多方面的效應(yīng)有全面和清醒的認(rèn)識(shí)。

新能源電動(dòng)汽車(chē)如能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模地取代原有的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，那就可能使汽車(chē)制造工藝和裝備發(fā)生重大變化，并引起相應(yīng)的汽車(chē)制造的上下游產(chǎn)業(yè)鏈也發(fā)生重大變化，例如金屬切削加工機(jī)床和刀具行業(yè)有可能受到大影響，而一些新的行業(yè)需求例如動(dòng)力電池制造和驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)等又會(huì)大量產(chǎn)生。制造工藝與所采用的裝備的改變影響到的不僅僅是在技術(shù)方面，而且還會(huì)表現(xiàn)在應(yīng)用這些工藝與裝備的人員的方面，如工作崗位的變動(dòng)、對(duì)新技術(shù)與工藝裝備的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)、企業(yè)組織架構(gòu)的變動(dòng)等方面。

 

這聽(tīng)起來(lái)似乎有些令人驚訝，不過(guò)如果大家想一想，當(dāng)初數(shù)碼攝影技術(shù)和數(shù)碼相機(jī)誕生時(shí)柯達(dá)公司的態(tài)度和應(yīng)對(duì)措施，直至后來(lái)這么一家曾經(jīng)那么輝煌的公司竟然在新技術(shù)的沖擊下破產(chǎn)了，這給我們上了深刻的一課。

 

不過(guò)幸好的是，我們還有足夠的時(shí)間來(lái)進(jìn)行思考和應(yīng)對(duì)，因?yàn)樾履茉措妱?dòng)汽車(chē)目前還只是在發(fā)展的初期階段，在產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化方面還有很長(zhǎng)的路要走，很多技術(shù)特別是象動(dòng)力電池等關(guān)鍵技術(shù)有待進(jìn)一步突破，純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程還需進(jìn)一步延長(zhǎng)，充電設(shè)施和充電裝置等配套設(shè)施的完善還有很多工作要做，新能源汽車(chē)的制造成本還需要花極大的努力來(lái)降低。目前的新能源汽車(chē)的快速發(fā)展很大程度上還是有賴于國(guó)家政策的支持，在新能源汽車(chē)中，目前插電式混合動(dòng)力汽車(chē)銷(xiāo)售量比純電動(dòng)汽車(chē)還是大一些，這也降低了對(duì)可能出現(xiàn)的金屬切削加工機(jī)床和刀具等在汽車(chē)制造業(yè)的需求量下降的擔(dān)心。

 

但是，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和降低能源的消耗是迫切和長(zhǎng)期的任務(wù)，是政府和全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，這會(huì)催生新技術(shù)和新產(chǎn)品的誕生；而新技術(shù)和新產(chǎn)品的誕生會(huì)對(duì)原有的制造工藝及其裝備產(chǎn)生巨大的沖擊，也會(huì)改變?cè)械纳舷庐a(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)也會(huì)創(chuàng)造大量的新機(jī)會(huì)。

 

我們要對(duì)新技術(shù)的發(fā)展和其對(duì)各方面帶來(lái)的影響有及時(shí)和充分的認(rèn)識(shí)，并做好相應(yīng)的應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備。