据介绍,电池组件是电动汽车关键的存能系统,它们必须同时满足各种不同要求,除了最大负荷,紧凑的结构,最小化的重量,它们还必须在机械设计上要足够安全,以避免撞击引起的短路或震动导致的缺陷,同时还得适用于车辆运行中可能出现的所有苛刻条件。此外,那些高档汽车制造商还会要求极高的可重复性和耐用性,也得可灵活适应市场需求的柔性生产。而人工操作已经达到了极限,已不能满足这些要求。
“可能令人非常惊讶,看似简单的动力电池组生产,其实一点都不简单。它由单体的锂电池组成。”库卡工业电池部门资深项目经理Rüdiger Fecher介绍道。“乍看之下,它的任务只是些搬运,表面处理,拼接和焊接。实际上,将各种细微的工艺步骤无瑕集成于一个的完整系统,而且每一步都需要进行详细的跟踪和记录,这是相当具有挑战性的。也只有这样卓越的系统,我们才可能生产出日常生活所需的最高品质的电池组。
据了解,库卡工业(徕斯)作为自动化和新型工艺的领军品牌已有几十年的历史。在电池生产工艺中,需要的不仅仅是必要的自动化硬件,同时也需要最全面的系统解决方案。
得益于在光伏组件生产系统多年的积累,库卡工业拥有全面的工艺技术,甚至在某些特殊的电力技术领域也有着强劲的技术实力。在目前的项目中,库卡工业将其全方位的工艺技术和自动化经验再次进行了整合。
“在电池组件生产的全面自动化过程中,出现了哪些挑战呢?其实问题的本质在于优化物流间歇和产品质量。对于生产结果,我们绝不滥竽充数”,Rüdiger Fecher这样补充。“因此,生产过程中的每一步,无论多么细小,我们都精心控制,记录并永久存档。虽然我们必须将整套系统设计的尽量紧凑,来适应客户现场的有限空间,但完善的传感系统和质量检测系统,使我们的系统解决方案卓而不群。从单体电池的上料开始,系统就实时进行电池片的料物识别、质控数据收集、电压测试等。”
精度至关重要,不仅包括电器精度,而且也包括机械精度。将几组电池组成一个模组,每个单体电池的表面都用等离子预处理,再进行涂胶。当一个模组所需电池堆放好后,连同绝缘体、端板和侧板,整个部件从相应夹具取下,并提供给焊接工位。再将外壳焊接并罩住电池。完成后,再磨掉微量的烟渣残留(这是不可避免的,即便是最先进的CMT焊接也同样如此)。接下来,需要再进行一次质量控制,来检查所有电池单体的放置是否满足机械和空间的公差范围,同时确保电池单体间和外壳是否绝缘。
然后,对这一电池组进行激光打标,生成一组矩阵代码。插入底板后,再将整块交由激光焊接工作站。接着,再进行一次检测,如果电池组尺寸符合标准,那么就用远程激光焊来将单体电池电极线路进行连接,这里的激光焊配置了库卡工业Lasertec的远程激光焊接头。最后,对成品电池组进行最终检测,以确保可在汽车上长期无故障使用。
至于传感器方面,除了电测(机械)质量检测外,库卡工业还采用了最尖端的成像系统,用高科技相机检验电极位置和尺寸。
Rüdiger Fecher总结道:“这套系统将帮助我们客户生产出最高品质的产品,另外,他们的下游客户正是德国高档汽车制造商。最后我想说的是,总和远大于个体之和,11套机器人在局限的空间里协调工作,可以完成令人惊叹的任务。此外再值得一提的是,库卡工业电池项目组由国际化技术团队组成,在项目管理和技术支持方面,可以灵活高效服务于不同区域市场。”