基于新能源汽车锂电池系统总装配生产线模块化技术应用

1、基于新能源汽车锂电池系统总装配生产线模块化技术应用摘要：当前汽车市场竞争越来越激烈，汽车制造企业为了缩短生产周期、 提高车辆质量、降低生产成本成为共同目标。模块化技术的应用给汽车装配过 程提供了解决方案，极大地影响着汽车装配工艺的发展趋势。本文首先分析模 块技术的特点，并对锂电池总装配生产线的结构、配置、各部分功能原理进行 了简要的分析概述。关键词：新能源汽车;锂电池;总装配生产线;模块化技术1 模块化技术特点模块化技术主要指的是将生产加工过程划分为各个模块，并针对其中的每 个模块设置工作小组。通过该项技术的有效应用，可将整个生产系统细分为多 个子系统，然后在子系统技术上划分出多个模块，以此有

2、助于提升生产管理精 细化程度，使得整体生产质量、生产效率得到明显提升。从模块化技术实际应 用来看，其主要表现出以下几点特点：其一，在操作上较为简单，通过对之灵 活应用，有助于与其它更高端技术的结合;其二，在应用中表现出较强的可调整 性特点，能够根据产品的内部结构、生产需求，对模块划分做出重新调整匹配 其三，通过该项技术应用有助于生产标准统一化，使得产品生产更具竞争优 势。2 系统构成在新能源汽车锂电池系统总装配生产线系统中，主要包括：单模组安装装 配线、单模组安装装配生产线、单模组压差、双模组成组装配线、双模组成组 装配生产线、总体装配线、总体装配板式链线及自动升降叠垛机等，通过这些 系统构成

3、部件，基本能够实现新能源汽车锂电池系统的自动化装配作业，使之 在运行中表现出较高的效率。3 工作流程 共 从该系统工作流程来看，主要分为三个步骤模组电池组装。该步 骤主要利用叠垛机将 32-48 片的单体电池组装在一起，使之成为单模组电池。 然后将组装完成的单模组电池利用 B 型立柱式助力机械手搬运到装配线上，完 成双侧电池极板安装;（2）双模组电池组装。将完成内阻检测的电模组电池利 用 B 型立柱式助力机械手搬运到双模组装配产线上，将两组规格相同的单模组 电池组装成双模组电池;（3）总体装配。将组装完成的 组双模组电池联合 的其它一些零配件进行组装，最终制成成品的新能源汽车锂电池。3.1 叠

4、垛机叠垛机设计为可升降式的操作平台。设备升降主要通过伺服电机系统来实 现，并在结构中配置丝杠导轨，使之升降时精度能够得以控制。操作人员在向 平台中放置一片单体电池，叠垛机的升降系统将自动向下降一定高度（一片单 体电池的高度到单模组电池组装设定数量需求。在此叠垛机中，拥有 正极、负极分别显示的功能、电池叠垛计数功能、模组放置位置提示功能等， 同时对应生产电池模组规格型号差异，共分为六种叠放模式，各种模式对应实 际生产需要。在每个单体电池上都拥有对应的条码，且具有唯一性，通过扫描该条码能 够获知电池的规格型号、生产批号等信息。在应用叠垛机进行单模组电池组装 时，将每片单体电池放在条形识别区扫描，系

5、统能够实现对单体电池信息的自 动获取，并在叠垛控制箱上的触摸屏显示，操作人员以此能够判断单体电池放 置是否正确，如果经检测极性正确，然后伺服电机自动启动，使升降台降低一 片单体单节电池厚度，同时高度检测传感器也会及时获取叠垛机上的电池厚 度，在检测正常的情况下进入到下一片单体电池的检测叠垛。在叠垛机运行过 程中，如果检测到极性、高度异常时，警报将鸣响并提示操作员进行纠正。每 一片电池在组装的过程中，其电压、极性、序号等信息都會在触摸屏上显示， 不同产品类型在生产过程中，执行机构的具体动作会存在一定差异，控制系统 根据检测到的信息做出判别，保证各装配环节安全可靠。当一组电池堆叠时， 操作员按下电

6、池组两侧堆叠的按钮，同时将下压旋转 度，使电缸到达设定的 行程位置，待紧固螺栓确认之后自动返回。通过该叠垛机的投入生产应用，大 共 幅降低该生产环节所需时间，由以往的 11min 低到当前 5min，以达到减少了 操作人员，提高了生产效率，降低了生产成本。3.2 单模组线体堆垛机组装好的电池，借助 型动力机械手自动输送到单模组的装配线 上。控制系统按照线体运行情况自动分配电池，进入电池板组装翻转操作平 台。在组装过程中，翻转操作平台会自动将电池拉到线体外，再进行组装，使 线体的运行通道畅通，保证线体具备较高的运行效率。当翻转操作台在进出电 池组的过程中，都会进行线体自动判断，避免电池组之间发生

7、碰撞，引发安全 事故。极板组装完成后，电池组依次传送到内阻测试台，通过内阻测试台可以检 测到单模电池的内阻和压差。内阻测试台位于单模组线体两侧，采用双电缸实 现同步控制，系统具有条码自动识别功能，能够自动扫描获取电池组的信息， 然后调用出与之相对应的测试程序，最后在对应触摸屏上显示出电池组检测得 到的内阻、电压值，并最终汇总得到总压差，然后将其与系统中设置的内阻、 压差标准进行比较，判断产品测试是否合格。对于其中合格的产品直接输送到 升降机侧，用于后续双模组侧装配。3.3 双模组线体双模组线体采用双层倍速链，链条节距为 。同时，链条的前后均装 有工装板升降器，借助此来实现上下层线体的顺利输送。

8、为保证工装板能够自 动进出升降机，在进行设计时将工装板提升机结构设置为电动滚杠和无动力滚 杠。为确保工装板在运行过程能够准确到达指定位置，在线体的每个工位上都 设置有专门的制动装置。在进行组装装配的过程中，应用从后到前的顺序进行 摆放，组装完成后，操作人员按下释放行按钮，电池组将自动运至后升降机 侧，等待 I 型电动机械手转入总装配线。3.4 总装配线体总装配线体应用板式链线体，线体宽度为 ，节距设定为 10cm。其中两 条链子的翼板利用链板进行连接，使之形成一个平面，同时在链板的表面固定 一块厚度 6m 的塑料板，通过此避免电池在运输过程中出现碰撞划伤。总装配线 共 体在运行过程中都应用间歇

9、传送控制方式，且为之配备安全防护罩。板链头部 处设置非动力滚杠装置，每隔 2.2m 设置一个工位，并在该位置安装停止装置， 操作人员可以利用专门的控制按钮控制工装板的运行状态，操作员完成相应任 务后，按下按钮并放行。在总装配线体的控制系统中采用的是西门子 xxxxTICS7-1500 控制器和 xxxx 点对点通信模块，并配带有 xxxxT 接口，以此 使得系统中各个模块与总装配线体之间保持统一协调性，同时各个模块的运行 状态也能够通过对应的指示灯反映出来，对以后维护检修工作开展有着较大的 便利性。4 系统主要功能在本次研究的生产系统中，具有较为多样化的功能，具体如下所示： 4.1 能够实现智

10、能识别在产品生产线中，同一时段可能需要对多种类型的产品进行加工，为避免 在加工过程中出现混淆错误，在系统中增加智能识别的功能，使得产品生产更 加的可靠。例如：在进行单体电池叠垛的过程中，系统对单体电池的条形码进 行自动扫描，识别产品的信息后选择对应的程序进行装配。如果在装配过程中 发现不同规格型号的单体电池被组装在一个系统之中时，会自动触发相应的报 警装置，并在触摸屏上显示报警错误信息。此外，在单模组内阻测试、双模组 装配、总装配线体数据录入等方面，都有对智能识别功能的应用。4.2 柔性生产在针对该系统进行设计的过程中，除能够满足客户定制的六种产品类型生 产之外，只要产品类型处于叠垛尺寸允许的

11、范围之内（750230350mm 么都能够将产品纳入到该系统之中。此外，在 控制程序、数据信息采集系 统等都预留有一定的扩展接口，这些都能有效满足客户实际生产中产品类型拓 展的需求。4.3 过程监控在整个生产过程中，设备运行状态、故障状态等信息都会在触摸屏上显 示，且在出现故障时会有对应的声音、灯光提示。同时，对于叠垛单次升降距 离、双模组扭矩、电池内阻标准值、电压允许范围等信息都能够通过触摸屏进 共 行设置。4.4 信息采集及数据管理系统中配备的读码器，能够有效读取电池系统中各个工件的条码，并对之 进行记录，存储到对应的数据库之中，后期需要查询、追溯时能够十分快速的 查询到相关信息。同时系统

12、在存储的过程中能够根据出厂时间、产品型号、用 户名称等信息录入到对应的管理文件中。在进行数据查询时，可根据对应人员的权限查询到相应的数据信息，查询 可以通过条码、产品型号、订单号等方式进行查询。在条码管理系统中，其主 要分为四种级别，从一级到四级依次为：单體电池条码、叠垛模块电池条码、 小箱体条码以及成品条码。4.5 精度控制叠垛长度尺寸应将精度控制在0.5mm 围内;电阻的分辨率应为 0.01m，且检测精度为+0.5%rdg.+5dgt。5 模块化技术发展方向从当前实际发展情况来看，未来模块化技术主要可朝以下两个方向发展： 首先，随着信息技术和多媒体技术的飞速发展，电子控制系统逐渐出现在汽车领域之中，且在实际应用中表现出较好的效果。因此，未来模块化技术可 能与信息技术、多媒体技术相互通河，形成电子控制的系统模块，为了提高汽 车的控制性能，使其朝着智能化的方向发展。其次，在经济全球化的背景下，我国与其他国家的贸易日益密切，从国外 引入大量的汽车类型，并根据这些汽车类型对我国汽车做出改进，受此影响我 国在汽车领域取得长足进步，在应用模块化技术的过程中将逐渐朝着外部功能 和内部结构同时注重的方向发展，提升模块化生产性的整体性能。6 结论随着经济的不断发展，汽车产业已进入快速发展阶段。汽车锂电池装配过