摘要：動(dòng)力電池模組的自動(dòng)化程度要求一般都比較高。因?yàn)楣に嚨膹?fù)雜程度、工作環(huán)境的要求等，應(yīng)用機(jī)器人和專用設(shè)備的優(yōu)勢(shì)顯而易見。

【文/馬志樂】在政策和市場(chǎng)的雙輪驅(qū)動(dòng)下，2015年電動(dòng)汽車將延續(xù)去年的火爆行情，對(duì)動(dòng)力電池的需求也越來(lái)越旺盛。但需注意的是，動(dòng)力電池生產(chǎn)企業(yè)訂單增幅明顯，可是產(chǎn)能的提升卻相當(dāng)有限。這主要因?yàn)楫?dāng)前的工藝流程和人工操作制約了企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)拍和效率，從而無(wú)法有效提升產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能。提高動(dòng)力電池模組組裝的自動(dòng)化水平迫在眉睫。

   動(dòng)力電池的自動(dòng)化集成業(yè)務(wù)一般包含模組和PACK的全自動(dòng)/ 半自動(dòng)組裝線、自動(dòng)化設(shè)備集成、信息采集與傳輸(MES)、無(wú)人化車間軟硬件管理系統(tǒng)。當(dāng)前此市場(chǎng)的高端設(shè)備一般由德國(guó)美國(guó)和韓日提供，當(dāng)然隨著經(jīng)驗(yàn)的增加和自動(dòng)化集成能力的提升，國(guó)內(nèi)的眾多新型企業(yè)也有望在動(dòng)力電池的自動(dòng)化設(shè)備集成行業(yè)大展拳腳并占據(jù)一席之地。

   一般而言，不管是軟包電池、硬殼電池還是我們常見的18650圓柱電池。模組的自動(dòng)化組裝工藝流程都是從電芯上料開始的，這個(gè)來(lái)料可以是原供應(yīng)商提供的包裝，也可以是廠家經(jīng)過(guò)檢測(cè)后統(tǒng)一整理好的專用托盤；上料可以是人工操作，也可以通過(guò)傳送帶自動(dòng)上料，然后通過(guò)機(jī)器人經(jīng)由抓手抓取。

   上料的同時(shí)會(huì)進(jìn)行電芯的讀碼(采集單個(gè)電芯的身份數(shù)據(jù)信息)、電芯極性檢測(cè)(有無(wú)放反方向)、電芯分選和電阻值(DCIR)檢測(cè)，并將不良品剔除。來(lái)料通過(guò)初檢和分選之后，根據(jù)模組和工藝要求的不同會(huì)分別進(jìn)行諸如等離子清潔-涂膠-電芯堆疊-電池盒組裝-極耳裁切整形-模組殼焊接-模組打碼-打螺絲-模組檢測(cè)-連接片焊接-BMS系統(tǒng)連接-模組終檢測(cè)-模組下料等工序。

   由于目前市場(chǎng)上各家汽車廠商的要求不同，所以幾乎沒有一家的模組和生產(chǎn)工藝是一樣的，這也對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)線提出了更多的要求。好的自動(dòng)化生產(chǎn)線除了滿足以上硬件配置和工藝要求以外還需要重點(diǎn)關(guān)注兼容性和“整線節(jié)拍”。由于模組的不固定，所以來(lái)料的電芯、殼體、PCB板、連接片等都可能發(fā)生變化。生產(chǎn)線的兼容性就顯得尤其重要。

   目前比較常見的方式是采用機(jī)器人作業(yè)，因?yàn)?軸機(jī)器人的靈活性，更大的工作覆蓋面除了提升工作節(jié)拍、減少空間以外最大的優(yōu)勢(shì)是可以靈活定制的機(jī)器人抓手，抓手采用中心定位方式，不管是抓取、真空吸、夾持等方式都比定制的工裝板和夾具有了廣泛的兼容性。

   所謂“整線節(jié)拍”是指整條自動(dòng)線平均到每個(gè)工作站的工作時(shí)間節(jié)拍而非傳統(tǒng)意義上見到的流水線。上個(gè)工作站完成后傳送到下個(gè)工作站，總有工作站是在等待的，這樣就浪費(fèi)了節(jié)拍和效率。

所以當(dāng)前完善的模組自動(dòng)化組裝線針對(duì)每個(gè)工作站節(jié)拍的銜接，廠房空間的利用、布線的美觀度、減少對(duì)物流通道的干涉等都是需要注重的細(xì)節(jié)，好的自動(dòng)化生產(chǎn)線最核心的部分就在于整線的邏輯語(yǔ)言。畢竟所有的檢測(cè)設(shè)備都是外購(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)品，很多專用設(shè)備也能在市場(chǎng)上買到。而將這些所有不同廠家不同品牌的專用設(shè)備集成在一條生產(chǎn)線上并統(tǒng)一做好信號(hào)傳輸和管理就體現(xiàn)了集成商的能力。

   至于軟硬件的搭配，MES系統(tǒng)的集成可以直接將生產(chǎn)線打造成準(zhǔn)無(wú)人化的生產(chǎn)車間，人工只需要在線外進(jìn)行物料的補(bǔ)充即可。提高了安全不說(shuō)，也減少了人為因素對(duì)于產(chǎn)品和生產(chǎn)的干涉。從PACK的構(gòu)成到模組的構(gòu)成再到每一道工序的參數(shù)、電芯的數(shù)據(jù)、其他來(lái)料的信息等，都可以通過(guò)MES系統(tǒng)快速查詢并得到信息，從而有效提成生產(chǎn)管理水平。

   對(duì)于當(dāng)前的動(dòng)力電池行業(yè)來(lái)說(shuō)，模組的自動(dòng)化程度要求一般都比較高。因?yàn)楣に嚨膹?fù)雜程度、工作環(huán)境的要求等，應(yīng)用機(jī)器人和專用設(shè)備的優(yōu)勢(shì)顯而易見。而PACK線一般指需要承擔(dān)兩個(gè)功能：傳送和檢測(cè)。目前各廠家普遍應(yīng)用了半自動(dòng)的PACK組裝產(chǎn)線，主要用于PACK的上線、下線、檢測(cè)、廠內(nèi)傳輸和包裝。

   在這里面AGV小車、助力機(jī)械臂、滾筒線、吊臂等都是簡(jiǎn)單而有效的工具。而柔性的線路串接等工作確實(shí)離不開人工的協(xié)助，所以半自動(dòng)的PACK成為了各廠家的主流配置。當(dāng)然越來(lái)越多的客戶會(huì)要求將PACK和模組的MES系統(tǒng)集成在一起，以便更好的管理和快速的查詢，這對(duì)于系統(tǒng)集成商來(lái)說(shuō)又是一個(gè)小小的挑戰(zhàn)。

   總之，隨著動(dòng)力電池自動(dòng)化組裝工藝的不斷提升和專用設(shè)備的普及，動(dòng)力電池企業(yè)對(duì)它的認(rèn)知度也越來(lái)越高。去年國(guó)內(nèi)多家企業(yè)已經(jīng)配置了全自動(dòng)的模組生產(chǎn)線，產(chǎn)能得到了明顯的擴(kuò)充且對(duì)生產(chǎn)品質(zhì)非常滿意，筆者相信越來(lái)越多的企業(yè)已經(jīng)關(guān)注并期待著這樣自動(dòng)化的動(dòng)力電池生產(chǎn)線。

【馬志樂 庫(kù)卡工業(yè)-徠斯機(jī)器人(昆山)有限公司動(dòng)力電池自動(dòng)化設(shè)備】