Автоматическая линия сборки модуля аккумуляторной батареи и PACK для хранения энергии

Автоматическая линия сборки модулей и PACK аккумуляторных систем хранения энергии

Обзор продукта
ACEY-APAL-ESS Автоматическая система хранения энергии Линия производства аккумуляторных блоков предназначена для производства призматических литиевых аккумуляторных модулей и аккумуляторных блоков для систем хранения энергии. Полная линия объединяет автоматизированную обработку ячеек, тестирование OCV, сортировку, укладку, сжатие, лазерную очистку, лазерную сварку, тестирование модулей, сборку PACK, EOL-тестирование и управление отслеживаемостью.

Производственная линия состоит из двух основных участков: линии сборки аккумуляторных модулей и линии сборки аккумуляторных блоков. Она может быть настроена для конструкций аккумуляторов хранения энергии с жидкостным и воздушным охлаждением, а также адаптирована к различным размерам ячеек, структурам модулей, производственным мощностям и требованиям к автоматизации.

Эталонная конфигурация основана на модуле 1P13S с жидкостным охлаждением, использующем призматические ячейки, при этом оснастка и и крепёжные приспособления могут быть настроены для других форматов модулей.

Применение

Эта производственная линия для аккумуляторов систем хранения энергии подходит для:

• Коммерческих и промышленных систем хранения энергии
• Контейнерных систем хранения энергии на аккумуляторах
• Аккумуляторных блоков для бытовых систем хранения энергии
• Аккумуляторных блоков систем хранения энергии с жидкостным охлаждением
• Аккумуляторных блоков систем хранения энергии с воздушным охлаждением
• Призматических аккумуляторных модулей LiFePO₄
• Производства высокоёмких литиевых аккумуляторных PACK-блоков
• Проектов по сборке индивидуальных модулей и PACK-блоков ESS

Основная особенностьс

• Совместима с аккумуляторными блоками систем хранения энергии с жидкостным и воздушным охлаждением.
• Поддерживает призматические элементы в алюминиевом корпусе ёмкостью примерно от 100 А·ч до 314 А·ч.
• Настраивается для структур модулей 1P8S, 1P12S, 1P13S и выбранных двухрядных конструкций.
• Автоматическая загрузка элементов, сортировка, укладка, проверка полярности, лазерная очистка и лазерная сварка.
• Регулируемое усилие сжатия модуля от 10 до 1 500 кгс.
• Интегрированное сканирование штрихкодов и отслеживание данных MES.
• Автоматическая запись данных OCV, внутреннего сопротивления, сварки, сжатия и испытаний EOL.
• Модульная конструкция линии поддерживает смену продукции и дальнейшее расширение производственных мощностей.
• Совместима с индивидуальной оснасткой для различных размеров элементов, модулей и PACK-блоков.
• Станции ручной сборки PACK могут регулироваться в соответствии с производственным процессом заказчика.

Блок-схема технологического процесса полной линии

*Аккумуляторный модуль Асборка процесс

*Сборка аккумуляторного блокаовый процесс

Полная схема линии

*2D Макетут

*Полная линия Размер Схема

Общий размер линии: 56x8.5x3.5 м (Д*Ш*В м) (окончательный размер зависит от фактического проекта).
Вся линия разделена на: участок обработки ячеек, участок укладки модулей, участок предварительной обработки/сварки/последующей обработки модулей, участок поточной обработки коробов PACK, участок сборки модуля в короб, участок тестирования готовой продукции PACK и участок выгрузки.

*3D Макетиз

Сборочная линия аккумуляторных модулейсборки

1. Роботизированная загрузка ячеекки Загрузка
Призматические ячейки поставляются в пенопластовых лотках или коробках и вручную перемещаются в зону загрузки. Робот, оснащённый системой технического зрения, определяет положение ячеек, захватывает их и размещает на входном конвейере OCV.
После удаления всех ячеек робот перемещает пустую коробку на назначенную станцию размещения пустых коробок. Вокруг зоны роботизированной загрузки установлено защитное ограждение.

Основные функции

• Автоматическое распознавание положения ячеек
• Роботизированная загрузка под управлением CCD
• Возможность захвата нескольких ячеек
• Автоматическая обработка пустых коробок
• Загрузка ячеек на конвейер OCV
• Защитное ограждение и блокировка безопасности

2. Сортировка аккумуляторных ячеек по OCV
Каждая ячейка автоматически сканируется перед тестированием. Система измеряет напряжение холостого хода и внутреннее сопротивление, а также может рассчитывать значение K в соответствии с настроенными требованиями процесса.Каждая ячейка автоматически сканируется и тестируется на напряжение холостого хода и внутреннее сопротивление. Система рассчитывает значение K, сортирует соответствующие требованиям ячейки по четырём каналам согласно рецепту модуля и перемещает несоответствующие ячейки на конвейер NG или станцию доработки.

После сортировки ячейки автоматически переворачиваются при необходимости и передаются на технологический конвейер. Плазменная очистная головка с сервоприводом очищает изоляционную плёнку ячейки перед ручным нанесением клеевых или изоляционных прокладок. Затем готовые ячейки автоматически устанавливаются вертикально и перемещаются на станцию укладки модулей.
Ячейки разделяются на четыре сортировочных канала в соответствии с результатами тестирования и рецептом модуля. Несоответствующие ячейки автоматически перемещаются на конвейер NG или тележку для доработки.

Основные функции

• Распознавание QR-кодов и штрихкодовОсновные функции
• Распознавание QR-кодов и штрихкодов
• Тестирование OCV и внутреннего сопротивления
• Расчёт значения K
• Автоматическая сортировка по четырём каналам
• Автоматическое отклонение NG
• Группировка ячеек на основе рецепта
• Выборочное переворачивание ячеек
• Плазменная очистка поверхности
• Ручное нанесение клейкой или изоляционной прокладки
• Автоматическое выравнивание ячеек в вертикальное положение
• Загрузка данных MES и отслеживаемость
• Хранение до 13 ячеек на один канал сортировки

4. Автоматическиймодуль укладки
Автоматическая система укладки располагает подготовленные ячейки в соответствии с выбранной конфигурацией последовательного и параллельного соединения.

Оператор может задать требуемый рецепт модуля через сенсорный экран ПЛК. Захваты укладки перемещают установленные вертикально ячейки в приспособление для укладки и автоматически завершают сборку модуля.

Основные функции

• Укладка с управлением по рецепту
• Автоматическое позиционирование ячеек
• Доступны две станции укладки
• Регулируемая последовательность укладки
• Совместимость с эталонными модулями до 1P13S 314 А·ч
• Индивидуальная оснастка для укладки различных форматов модулей

5. Сжатие модуляи установка стальной ленты
После укладки модуль передается на станцию сжатия. Электрический сервоприводной цилиндр прикладывает контролируемое давление через торцевые пластины модуля.

Усилие и ход сжатия можно регулировать в соответствии с размерами модуля. После сжатия модуль может быть закреплен стальными лентами или пластиково-стальными стяжками.

Все коды ячеек могут быть отсканированы и связаны с вновь созданным штрихкодом модуля для обеспечения производственной отслеживаемости.

Основные функции

• Регулируемое усилие сжатия
• Регулируемый ход сжатия
• Эталонный диапазон усилия: 10–1 500 кгс
• Конструкция с двойной защитой
• Паз для предварительной установки стальной ленты
• Совместимость со сжатием с левой и правой стороны
• Генерация штрихкода модуля
• Данные сжатия загружаются в MES
• Настройка параметров через сенсорный экран

6. Проверка полярности и позиционирование выводов
Система технического зрения CCD сканирует штрихкод модуля и проверяет положение и полярность каждого вывода ячейки.

Координаты проверки сохраняются и передаются на последующие станции лазерной очистки и лазерной сварки. Модули, не прошедшие проверку, автоматически перемещаются на рабочую станцию NG с подачей звукового и визуального сигнала тревоги.

Основныефункции

• Автоматическое сканирование штрихкода модуля
• Позиционирование выводов ячеек
• Проверка положительной и отрицательной полярности
• Генерация координат на основе системы технического зрения
• Отклонение модуля NG
• Загрузка данных инспекции MES

7. Лазерная очисткаЛазерная очистка
Станция лазерной очистки удаляет оксидные слои, пыль и загрязнения с поверхности выводов ячеек перед сваркой.

Система считывает код модуля и получает соответствующие координаты выводов. CCD-камера, лазерный датчик расстояния и трехосевой портальный механизм направляют лазерную очистительную головку к каждому выводу. После завершения очистки механизм сбрасывается, паллета перемещается к следующему процессу;

8. Размещение шин и CCSРазмещение
Модуль передается на станцию ручной установки шин. Оператор устанавливает позиционирующее приспособление и размещает шины, положительные и отрицательные клеммные блоки или сборку CCS в соответствии с выбранной рецептурой модуля.После размещения модуль передается на станцию лазерной сварки.

9. Лазерная сваркаСварка
Автоматическая станция лазерной сварки соединяет шины с выводами ячеек.Система сканирует код модуля, получает координаты позиционирования, определяет опорные точки, регулирует фокусное расстояние, зажимает шины и автоматически завершает процесс сварки.

Основные функции

• Автоматическое сканирование штрихкода
• Позиционирование с помощью CCD
• Гальванометрическая лазерная сварка
• Автоматическая регулировка фокусного расстояния
• Зажим шин с пружинным буфером
• Запись параметров сварки
• Загрузка данных MES
• Аварийная остановка и защита безопасности

11. Модульное EВыходное тестирование (EOL)
Станция EOL модуля использует независимо регулируемые щупы для контакта с выводами модуля и позициями торцевых пластин.

Доступные пункты тестирования:

• Общее напряжение модуля
• Внутреннее сопротивление переменного тока
• Сопротивление изоляции
• Выдерживаемое диэлектрическое напряжение
• Испытание на утечку
• Проверка положительного и отрицательного выводов

12. Перемещение модулей
Соответствующие требованиям модули перемещаются с линии производства модулей в секцию сборки PACK с помощью портальной подъемной системы.

Эталонная подъемная система обеспечивает максимальную грузоподъемность 500 кг и включает защиту от потери питания, случайного срабатывания и отсоединения крюка.

Технологическая паллета для модуля
Технологическая паллета состоит из алюминиевой базовой плиты толщиной 15 мм и изолирующего поверхностного слоя из бакелита толщиной 5 мм; общие размеры составляют 1 200 × 600 × 20 мм.

Модульный конвейерная система
Непрерывный двухскоростной цепной конвейер перемещает модули между рабочими станциями. Подъёмники, установленные с обоих концов, обеспечивают автоматический возврат технологических паллет и замкнутую циркуляцию.

Батарейнаялиния сборки аккумуляторных блоков

Участок PACK использует модульные роликовые конвейеры с цепным приводом и может быть разделён на три зоны:

1. Подготовка корпуса PACK
2. Загрузка модулей и сборка PACK
3. Финальное тестирование и разгрузка PACK

1. Подготовка корпуса PACK
Жидкостная охлаждающая пластина или корпус PACK вручную загружается на производственную линию и проверяется на герметичность. После проверки система генерирует штрихкод PACK и загружает результат в систему отслеживания MES.

Затем корпус позиционируется на станции нанесения клея, где оператор наносит клей согласно производственному рецепту. После нанесения клея аккумуляторные модули поднимаются с линии модулей и размещаются в корпусе PACK с помощью портальной подъёмной системы.

Основные процессы:
Проверка жидкостной охлаждающей пластины → Генерация штрихкода PACK → Ручное нанесение клея → Загрузка модулей в корпус PACK

2. Загрузка модулей и сборка PACK
После загрузки модулей в корпус операторы выполняют фиксацию модулей, установку жгута проводов, установку BMS и установку верхней крышки.

На станции установки BMS выполняется сканирование и связывание штрихкодов модуля и BMS. Затем система объединяет информацию о модуле и BMS со штрихкодом PACK и загружает данные в систему MES для отслеживания производства.

Основные процессы:
Фиксация модулей → Установка жгута проводов → Установка BMS и привязка штрихкода → Раскладка проводки → Установка верхней крышки

3. Финальное тестирование и разгрузка
Собранный PACK передаётся на участок финального тестирования. Станция PACK EOL может проверять сопротивление изоляции, выдерживаемое диэлектрическое напряжение, связь BMS, напряжение холостого хода, внутреннее сопротивление переменного тока и контроль температуры.

После тестирования EOL готовый PACK проходит проверку герметичности. Все результаты испытаний связываются со штрихкодом PACK и загружаются в систему MES. Соответствующие требованиям изделия затем снимаются с линии с помощью портальной подъёмной системы.

Основные процессы:
Тестирование PACK EOL → Проверка герметичности → Загрузка данных испытаний → Разгрузка PACK

Конвейерная система PACKа
Линия сборки PACK использует роликовый конвейер с цепным приводом и структурой возврата технологической оснастки сверху и снизу. Линия изготовлена из модульных секций, каждая секция имеет длину примерно 2,5 метра и оснащена освещением, стопорами и переключателями управления.

Основные технические параметры

Производственная мощность рассчитана на основе референсного жидкостно-охлаждаемого модуля 1P13S и не включает время ручной загрузки и выгрузки. Итоговые параметры определяются утверждёнными чертежами продукта и конфигурацией линии.

MES и отслеживание производства
Все основные машины могут быть подключены к системе MES для централизованного сбора производственных данных и отслеживания.

Для интеграции системы требуются протоколы связи MES и совместимая серверная среда. В зависимости от объёма проекта система может записывать:

• Информацию о штрихкодах ячеек
• Результаты измерения OCV и внутреннего сопротивления
• Класс сортировки ячеек
• Рецептура модуля
• Усилие сжатия и ход модуля
• Результаты проверки полярности
• Параметры лазерной очистки
• Параметры лазерной сварки
• Результаты EOL модуля
• Информация о привязке BMS
• Результаты EOL PACK
• Результаты проверки герметичности
• Записи о бракованных изделиях и доработках

Требования к установке на заводеям

Часто задаваемые вопросы

*Какие аккумуляторные ячейки может обрабатывать производственная линия?
Эталонная линия предназначена для призматических литиевых ячеек с алюминиевым корпусом ёмкостью примерно от 100 А·ч до 314 А·ч. Другие размеры ячеек могут поддерживаться с помощью индивидуальных приспособлений и механизмов обработки.

*Является ли линия полностью автоматической?
Секция модуля включает автоматическую загрузку, сортировку, укладку, проверку, очистку, сварку и тестирование. Несколько процессов сборки, особенно в секции PACK, выполняются вручную или полуавтоматически. Уровень автоматизации может быть повышен в соответствии с требованиями проекта.

*Может ли линия производить как батарейные блоки с жидкостным охлаждением, так и с воздушным охлаждением?
Да. Линия может быть настроена для производства аккумуляторных систем хранения энергии как с жидкостным, так и с воздушным охлаждением.

*Поддерживает ли линияинтеграцию с MES?
Да. Данные о производстве ячеек, модулей, BMS, сварки, тестирования и PACK могут быть загружены в систему MES заказчика. Заказчик должен предоставить протокол связи и интерфейс сервера.

*Можно ли настроить размер модуляиндивидуально?
Да. Оснастка для укладки, сжатия, транспортировки, подъёма, проверки и сварки может быть адаптирована в соответствии с размерами модуля и конфигурацией последовательного и параллельного соединения.

*Какие испытания входят в составкомплектации?
Линия может включать проверку OCV и внутреннего сопротивления, контроль полярности, испытание напряжения модуля, испытание сопротивления изоляции, испытание электрической прочности, проверку связи BMS, испытание PACK EOL и проверку герметичности.

*Сколько времени занимаетпереналадка продукции?
Эталонное время переналадки составляет менее четырёх часов. Фактическое время зависит от различий между моделями продукции и количества приспособлений или параметров, которые необходимо изменить.