圓柱電芯分選設(shè)備

冉昌林 蔡漢鋼

摘 要：圓柱電池分選機(jī)是一款用于圓柱電池的內(nèi)阻、電壓等參數(shù)的測試分選設(shè)備，自帶高精密內(nèi)阻、電壓自動(dòng)測試系統(tǒng)，該設(shè)備根據(jù)在電腦軟件上設(shè)定的內(nèi)阻、電壓值精確的將電池送入到指定檔位。本文中的圓柱電芯分選設(shè)備，用于電芯極柱的清洗、OCV（Open Circuit Voltage，開路電壓）測試、分選。圓柱電芯分選設(shè)備的整個(gè)動(dòng)作流程包括：電芯上料、電芯緩存分料電芯掃碼、極柱清洗、OCV負(fù)壓測試、NG剔除、電芯分選、電芯下線緩存;通過機(jī)械手對(duì)電芯自動(dòng)化分選，將不同規(guī)格的電芯快速、準(zhǔn)確地分至不同的檔位，實(shí)現(xiàn)分選過程穩(wěn)定有序地進(jìn)行，提高電芯自動(dòng)化生產(chǎn)的效率。

關(guān)鍵字：圓柱電池;分選;OCV;測試;自動(dòng)

二緒論

研究目的與意義

圓柱電池在市場中應(yīng)用較為廣泛，針對(duì)圓柱電池的分選機(jī)的研究具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。圓柱電芯通過適當(dāng)?shù)拇⒙?lián)進(jìn)行模塊化成組，從而提高整體電池組的電壓和容量，以適應(yīng)各種領(lǐng)域?qū)﹄娫吹牟煌枨蟆?/p>

圓柱電芯型號(hào)的一致性對(duì)于動(dòng)力電池組的性能是至關(guān)重要。由于不同類型、不同規(guī)格的電芯電壓、內(nèi)阻、容量等參數(shù)存在差別，若將不同的電芯池裝配在一起，單體電池性能差異較大，會(huì)影響電池組的整體性能，大大降低電池組使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電池過充過放問題，產(chǎn)生安全隱患。因此，在模塊化成組前，必須對(duì)生產(chǎn)的電芯進(jìn)行一致性分選，電芯分選成為電芯自動(dòng)化生產(chǎn)的一道重要工序。

三、 設(shè)備概況

3.1設(shè)備名稱及規(guī)格

本文所研究的設(shè)備名稱為圓柱電芯分選設(shè)備。能夠?qū)崿F(xiàn)電芯自動(dòng)化分選，將不同規(guī)格的電芯快速、準(zhǔn)確地分至不同的檔位，實(shí)現(xiàn)分選過程穩(wěn)定有序地進(jìn)行。

本文所提及的圓柱電芯分選的電池直徑26～34mm，長度120～140mm（含極柱高度）;設(shè)備產(chǎn)能/節(jié)拍：電芯分選節(jié)拍76PPM;合格率：99.8%;時(shí)間稼動(dòng)率≥98%。

本文所提及的圓柱電芯分選設(shè)備的設(shè)備規(guī)格：單站約長8.2m*寬3.2m*高2.2m;設(shè)備重量：最大件重量<2t;系統(tǒng)功率：20KW;

3.2設(shè)備結(jié)構(gòu)組成

3.2.1 設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

圓柱電芯分選設(shè)備包括：電芯上線單元、電芯轉(zhuǎn)序單元、電芯掃碼單元、電芯清洗單元、OCV負(fù)壓測試單元、NG下料轉(zhuǎn)序單元、電芯積放緩存單元、人工收料單元，多個(gè)單元相互配合。

3.2.2 主要設(shè)備介紹

（1）電芯上料站：通過人工從包裝箱中取出電芯放入電芯分料緩存機(jī)構(gòu)，電芯分料緩存機(jī)構(gòu)包括進(jìn)行電芯緩存的料斗，分料機(jī)構(gòu)將電芯分料到緩存線依次傳入緩存位，轉(zhuǎn)序機(jī)械手從緩存線抓取多支電芯至步送機(jī)構(gòu)上料位。

（2）電芯掃碼：移載機(jī)構(gòu)帶動(dòng)掃碼槍依次對(duì)電芯端頭進(jìn)行掃碼，電芯產(chǎn)品信息讀取，并上傳到MES系統(tǒng)。

（3）極柱清洗：激光器清洗運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)掃碼槍依次對(duì)電芯端頭進(jìn)行清洗，去除極柱表面的污漬，提高電芯的清潔度。

電芯通過步送機(jī)構(gòu)傳送到清洗位，清洗頭一次覆蓋多支電芯例如一次性覆蓋4只電芯，電芯一端極柱清洗完成通過步送機(jī)構(gòu)流入一下工位完成極柱另一端清洗。極柱清洗機(jī)構(gòu)的清洗頭一次覆蓋多支電芯。

（4）OCV測試：電芯在完成清洗之后，通過步送機(jī)構(gòu)傳送到OCV負(fù)壓測試位，工裝對(duì)電芯進(jìn)行壓緊，位于步送機(jī)構(gòu)兩側(cè)的測試機(jī)構(gòu)對(duì)電芯極柱進(jìn)行壓緊測試，同步完成電芯內(nèi)阻電壓、負(fù)極電壓數(shù)據(jù)測試。

（5）MES系統(tǒng)

本文的圓柱電芯生產(chǎn)線通過MES系統(tǒng)的開發(fā)和實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一生產(chǎn)線中工位、設(shè)備、產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，根據(jù)不同產(chǎn)品配置不同的生產(chǎn)參數(shù)，在同一產(chǎn)線加工時(shí)根據(jù)不同產(chǎn)品配置參數(shù)自動(dòng)把相關(guān)控制信息傳遞到各工位PLC及控制終端;生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，集中存儲(chǔ)，用于后期追溯、質(zhì)量管理和統(tǒng)計(jì)分析;對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，系統(tǒng)支持自定義報(bào)警信息。生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計(jì);系統(tǒng)提供產(chǎn)量、呼叫統(tǒng)計(jì)報(bào)表，可自定義報(bào)表開發(fā);監(jiān)控系統(tǒng)自身運(yùn)行狀態(tài)，為故障排除分析提供快捷有效的依據(jù);通用的用戶、權(quán)限、生產(chǎn)計(jì)劃、AB班次管理模塊;系統(tǒng)預(yù)留數(shù)據(jù)庫接口，具備同ERP、WMS、PLM等平臺(tái)的集成能力。

3.3設(shè)備結(jié)構(gòu)主要功能

本文的圓柱電芯分選設(shè)備可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線節(jié)拍單線速度≥76PPM; 圓柱電芯分選設(shè)備所具備的功能，包括：人工上料緩存功能、人工上料后自動(dòng)分料緩存功能、測量電芯開路電壓和交流內(nèi)阻功能、負(fù)極與殼體電壓測試功能、把電芯開路電壓和交流內(nèi)阻數(shù)據(jù)與電芯條碼綁定功能、自定義電芯開路電壓和交流內(nèi)阻NG范圍功能、電芯開路電壓、交流內(nèi)阻和電芯掃碼不良NG分類剔除功能、單體電芯兩端自動(dòng)激光清洗功能、人工收料緩存功能。

3.4設(shè)備安裝使用條件

2.4.1 現(xiàn)場環(huán)境要求

本文圓柱電芯分選設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境溫度在-10℃～45℃范圍內(nèi)，相對(duì)濕度<75%HR，潔凈度為100萬級(jí)/million。

2.4.2 電力要求

本文圓柱電芯分選設(shè)備的主電源為三相五線的，其電壓為415V～460V;電壓波動(dòng)小于10%，電源功率為20 KW。

本文圓柱電芯分選設(shè)備的分選站要求壓縮空氣的壓強(qiáng)≥壓力0.6Mpa，氣體耗量、流量為80L/min。

2.4.3對(duì)地面承重載荷要求

本文圓柱電芯分選設(shè)備的最大件重量<2t，要求地面承重要求500≥kg/平方米。

3.5設(shè)備驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

終驗(yàn)收階段需要滿足CMK>1.67;當(dāng)CMK>1.67時(shí)，終驗(yàn)收合格;當(dāng)CMK≤1.67時(shí)，需要給出具體整改措施，并保證在下次終驗(yàn)收前完成整改，且本次終驗(yàn)收不合格。

CMK是新設(shè)備能力指數(shù)，是對(duì)生產(chǎn)設(shè)備能夠滿足要求及穩(wěn)定性的能力評(píng)價(jià)。

結(jié) 論

本文的圓柱電芯分選設(shè)備依次包括電芯上線單元、電芯轉(zhuǎn)序單元、電芯掃碼單元、電芯清洗單元、OCV負(fù)壓測試單元、NG下料轉(zhuǎn)序單元、電芯積放緩存單元、人工收料單元;其中，人工收料單元包括有6個(gè)分選擋位和5個(gè)NG檔位。在實(shí)際運(yùn)行過程中，電芯通過步送機(jī)分別到達(dá)不同的工位，多個(gè)單元相互配合，高效完成電芯分選工作。能夠?qū)崿F(xiàn)電芯自動(dòng)化分選，將不同規(guī)格、不同規(guī)格的電芯快速、準(zhǔn)確地分至不同的檔位，實(shí)現(xiàn)分選過程穩(wěn)定有序地進(jìn)行，且本文的圓柱電池分選機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)電芯分選與電芯NG剔除同時(shí)進(jìn)行，提高電芯自動(dòng)化生產(chǎn)的效率。

作者簡介：冉昌林， 性別男，生日1984.12.06，籍貫湖北，學(xué)歷本科，單位武漢逸飛激光股份有限公司，技術(shù)中心，職稱副總，主要研究方向 新能源智能自動(dòng)化領(lǐng)域。

蔡漢鋼， 性別男，生日1975.04.13，籍貫湖北武漢，學(xué)歷本科，單位武漢逸飛激光股份有限公司，技術(shù)中心，職稱研發(fā)經(jīng)理，主要研究方向 新能源智能自動(dòng)化領(lǐng)域。