Automatische Montagelinie für Energiespeicher-Batteriemodule und PACK

Automatische Energiespeicher-Batteriemodul- und PACK-Montagelinie

Produktübersicht
ACEY-APAL-ESS Automatische Energiespeicher Batteriepack-Produktionslinie ist für die Produktion von prismatischen Lithium-Batteriemodulen und Energiespeicher-Batteriepacks konzipiert. Die komplette Linie kombiniert automatisierte Zellhandhabung, OCV-Prüfung, Sortierung, Stapelung, Kompression, Laserreinigung, Laserschweißen, Modulprüfung, PACK-Montage, EOL-Prüfung und Rückverfolgbarkeitsmanagement.

Die Produktionslinie besteht aus zwei Hauptbereichen: der Batteriemodul-montagelinie und der Batteriepacks-Montagelinie. Sie kann sowohl für flüssigkeitsgekühlte als auch luftgekühlte Energiespeicher-Batteriedesigns konfiguriert und an unterschiedliche Zellgrößen, Modulstrukturen, Produktionskapazitäten und Automatisierungsanforderungen angepasst werden.

Die Referenzkonfiguration basiert auf einem flüssigkeitsgekühlten 1P13S-Modul mit prismatischen Zellen, während Werkzeuge und Vorrichtungen für andere Modulformate angepasst werden können.

Anwendungen

Diese Energiespeicherbatterie-Produktionslinie ist geeignet für:

• Kommerzielle und industrielle Energiespeichersysteme
• Containerisierte Batterie-Energiespeichersysteme
• Batteriepacks für stationäre Energiespeicher
• Flüssigkeitsgekühlte Energiespeicher-Batteriepacks
• Luftgekühlte Energiespeicher-Batteriepacks
• Prismatische LiFePO₄-Batteriemodule
• Produktion von Lithium-Batterie-PACKs mit hoher Kapazität
• Kundenspezifische ESS-Modul- und PACK-Montageprojekte

Hauptmerkmals

• Kompatibel mit flüssigkeitsgekühlten und luftgekühlten Energiespeicher-Batteriepacks.
• Unterstützt prismatische Aluminiumgehäuse-Zellen von etwa 100 Ah bis 314 Ah.
• Konfigurierbar für 1P8S, 1P12S, 1P13S und ausgewählte doppelreihige Modulstrukturen.
• Automatisches Zellladen, Sortieren, Stapeln, Polaritätsprüfung, Lasereinigung und Laserschweißen.
• Einstellbare Modulkompressionskraft von 10 bis 1.500 kgf.
• Integrierte Barcode-Scannung und MES-Datenrückverfolgbarkeit.
• Automatische Aufzeichnung von OCV-, Innenwiderstands-, Schweiß-, Kompressions- und EOL-Testdaten.
• Das modulare Liniendesign unterstützt Produktwechsel und zukünftige Kapazitätserweiterungen.
• Kompatibel mit kundenspezifischen Werkzeugen für unterschiedliche Zell-, Modul- und PACK-Abmessungen.
• Manuelle PACK-Montagestationen können entsprechend dem Produktionsprozess des Kunden angepasst werden.

Ablaufdiagramm des Gesamtlinienprozesses

*Batteriemodul Assembly Process

*Batteriepack-AssemblyProzess

Gesamtlinenlayout

*2D-Layout

*Vollständige Linien-Size Diagramm

Gesamtgröße der Linie: 56x8,5x3,5 m(L*B*H m) (die endgültige Größe richtet sich nach dem tatsächlichen Design).
Die gesamte Linie ist unterteilt in: Zellbearbeitungsbereich, Modulstapelbereich, Modulvor-/Schweiß-/Nachbearbeitungsbereich, PACK-Box-Online-Bearbeitungsbereich, Montagebereich für Module in Boxen, PACK-Fertigproduktprüfung und Offline-Bereich.

*3D-Layout

Batteriemodul-Montagelinie

1. Roboter-Zelll Beladung
Prismatische Zellen werden in Schaumstoffschalen oder Kartons geliefert und manuell in den Beladebereich übertragen. Ein mit einem Bildverarbeitungssystem ausgestatteter Roboter erkennt die Zellposition, greift die Zellen und legt sie auf das OCV-Zuführförderband.
Nachdem alle Zellen entnommen wurden, transportiert der Roboter den leeren Karton zur vorgesehenen Ablagestation für leere Kartons. Um den Roboter-Beladebereich wird eine Sicherheitsumzäunung installiert.

Hauptfunktionen

• Automatische Erkennung der Zellposition
• CCD-gestützte Roboterbeladung
• Fähigkeit zum Greifen mehrerer Zellen
• Automatische Handhabung leerer Kartons
• Zellbeladung auf das OCV-Förderband
• Sicherheitsumzäunung und Verriegelungsschutz

2. Batterie-OCV-Sortierung
Jede Zelle wird vor der Prüfung automatisch gescannt. Das System misst die Leerlaufspannung und den Innenwiderstand und kann den K-Wert entsprechend den konfigurierten Prozessanforderungen berechnen.Jede Zelle wird automatisch gescannt und auf Leerlaufspannung sowie Innenwiderstand geprüft. Das System berechnet den K-Wert, sortiert geeignete Zellen gemäß dem Modulrezept in vier Kanäle und überträgt nicht konforme Zellen zum NG-Förderband oder zur Nacharbeitsstation.

Nach der Sortierung werden die Zellen bei Bedarf automatisch gewendet und zum Bearbeitungsförderband transportiert. Ein servogesteuerter Plasma-Reinigungskopf reinigt die Isolierfolie der Zelle, bevor Klebe- oder Isolierpads manuell angebracht werden. Die fertigen Zellen werden anschließend durch einen automatischen Mechanismus aufrecht positioniert und zur Modulstapelstation transportiert.
Die Zellen werden entsprechend den Testergebnissen und dem Modulrezept in vier Sortierkanäle aufgeteilt. Nicht konforme Zellen werden automatisch zum NG-Förderband oder Nacharbeitswagen transportiert.

Hauptfunktionen

• QR-Code- und Barcode-ErkennungHauptfunktionen
• QR-Code- und Barcode-Erkennung
• Prüfung von OCV und Innenwiderstand
• K-Wert-Berechnung
• Automatische Sortierung über vier Kanäle
• Automatische NG-Ausschleusung
• Rezeptbasierte Zellgruppierung
• Selektives Wenden der Zellen
• Plasma-Oberflächenreinigung
• Manuelle Anwendung von Klebe- oder Isolierpads
• Automatisches Aufrichten der Zellen
• MES-Daten-Upload und Rückverfolgbarkeit
• Lagerung von bis zu 13 Zellen pro Sortierkanal

4. Automatisches Modulstapeln
Das automatische Stapelsystem ordnet die vorbereiteten Zellen entsprechend der ausgewählten Reihen- und Parallelschaltungskonfiguration an.

Der Bediener kann das erforderliche Modulrezept über den PLC-Touchscreen einstellen. Die Stapelgreifer übertragen die aufgerichteten Zellen zur Stapelvorrichtung und vervollständigen die Modulanordnung automatisch.

Hauptfunktionen

• Rezeptgesteuertes Stapeln
• Automatische Zellpositionierung
• Doppelte Stapelstationen verfügbar
• Einstellbare Stapelreihenfolge
• Kompatibel mit Referenzmodulen bis zu 1P13S 314Ah
• Angepasste Stapelwerkzeuge für verschiedene Modulformate

5. Modulkompression und Stahlbandmontage
Nach dem Stapeln wird das Modul zur Kompressionsstation übertragen. Der elektrische Servozylinder übt über die Modulendplatten kontrollierten Druck aus.

Die Kompressionskraft und der Verfahrweg können entsprechend den Modulabmessungen angepasst werden. Nach der Kompression kann das Modul mit Stahlbändern oder Kunststoff-Stahl-Umreifungsbändern gesichert werden.

Alle Zellcodes können gescannt und mit einem neu erzeugten Modulbarcode für die Produktionsrückverfolgbarkeit verknüpft werden.

Hauptfunktionen

• Einstellbare Kompressionskraft
• Einstellbarer Kompressionsweg
• Referenz-Kraftbereich: 10–1.500 kgf
• Duales Schutzdesign
• Vormontageschlitz für Stahlband
• Kompatibel mit Kompression auf der linken und rechten Seite
• Modulbarcode-Erzeugung
• Kompressionsdaten in das MES hochgeladen
• Parametereinstellung über Touchscreen

6. Polaritätsprüfung und Anschlusspositionierung
Ein CCD-Bildverarbeitungssystem scannt den Modulbarcode und prüft die Position und Polarität jedes Zellanschlusses.

Die Prüfkoordinaten werden gespeichert und an die nachfolgenden Laserreinigungs- und Laserschweißstationen übertragen. Module, die die Prüfung nicht bestehen, werden automatisch mit einem akustischen und visuellen Alarm zur NG-Arbeitsstation übertragen.

Hauptfunktionen

• Automatisches Scannen von Modulbarcodes
• Positionierung der Zellanschlüsse
• Prüfung der positiven und negativen Polarität
• Koordinatenerzeugung auf Basis von Bildverarbeitung
• Ablehnung des NG-Moduls
• Upload der MES-Prüfdaten

7. Laserreinigung
Die Laserreinigungsstation entfernt Oxidschichten, Staub und Oberflächenverunreinigungen von den Zellanschlüssen vor dem Schweißen.

Das System liest den Modulcode und ruft die entsprechenden Anschlusskoordinaten ab. Eine CCD-Kamera, ein Laser-Abstandssensor und ein Drei-Achsen-Portal führen den Laserreinigungskopf zu jedem Anschluss. Nach Abschluss der Reinigung wird der Mechanismus zurückgesetzt und die Palette zum nächsten Prozess weitergeleitet;

8. Sammelschiene und CCS-platzierung
Das Modul wird zur manuellen Sammelschienen-Platzierstation übertragen. Der Bediener installiert die Positioniervorrichtung und platziert die Sammelschienen, die positiven und negativen Anschlussblöcke oder die CCS-Baugruppe entsprechend dem ausgewählten Modulrezept.Nach der Platzierung wird das Modul zur Laserschweißstation freigegeben.

9. Laser-schweißen
Die automatische Laserschweißstation verbindet die Sammelschienen mit den Zellanschlüssen.Das System scannt den Modulcode, ruft die Positionierungskoordinaten ab, identifiziert die Referenzpunkte, passt den Fokusabstand an, klemmt die Sammelschienen und schließt den Schweißprozess automatisch ab.

Hauptfunktionen

• Automatische Barcode-Scannung
• CCD-gestützte Positionierung
• Galvo-Laserschweißen
• Automatische Fokusabstandsanpassung
• Sammelschienenklemmung mit Federpufferung
• Aufzeichnung der Schweißparameter
• MES-Daten-Upload
• Not-Aus und Sicherheitsschutz

11. Modul-EOL-Prüfung
Die Modul-EOL-Station verwendet unabhängig einstellbare Prüfspitzen, um die Modulanschlüsse und Endplattenpositionen zu kontaktieren.

Verfügbare Prüfpunkte:

• Gesamtmodulspannung
• AC-Innenwiderstand
• Isolationswiderstand
• Durchschlagfestigkeitsspannung
• Leckstromprüfung
• Überprüfung der positiven und negativen Anschlüsse

12. Modultransfer
Qualifizierte Module werden mithilfe eines Portalhubsystems von der Modullinie zum PACK-Montagebereich transportiert.

Das Referenz-Hubsystem bietet eine maximale Tragfähigkeit von 500 kg und umfasst Schutz vor Stromausfall, unbeabsichtigter Bedienung und Aushaken des Hakens.

Modul-Werkzeugpalette
Die Werkzeugpalette besteht aus einer 15 mm starken Aluminiumbasisplatte und einer 5 mm starken isolierenden Bakelit-Oberflächenschicht mit Gesamtabmessungen von 1.200 × 600 × 20 mm.

Modul-Förderersystem
Ein kontinuierlicher Doppelgeschwindigkeits-Kettenförderer transportiert Module zwischen den Arbeitsstationen. An beiden Enden installierte Hubvorrichtungen ermöglichen die automatische Rückführung der Werkzeugpaletten und einen geschlossenen Umlauf.

BatteriePack-Montagelinie

Der PACK-Bereich verwendet modulare, kettengetriebene Rollenförderer und kann in drei Bereiche unterteilt werden:

1. Vorbereitung des PACK-Gehäuses
2. Modulbeladung und PACK-Montage
3. Endprüfung und Entladung des PACKs

1. Vorbereitung des PACK-Gehäuses
Die Flüssigkeitskühlplatte oder das PACK-Gehäuse wird manuell auf die Produktionslinie geladen und auf Luftdichtheit geprüft. Nach der Prüfung erzeugt das System einen PACK-Barcode und lädt das Ergebnis in das MES-Rückverfolgbarkeitssystem hoch.

Das Gehäuse wird anschließend an der Klebstoffauftragsstation positioniert, wo der Bediener den Klebstoff gemäß dem Produktionsrezept aufträgt. Nach dem Klebstoffauftrag werden Batteriemodule von der Modulleitung angehoben und mithilfe eines Portalhubsystems in das PACK-Gehäuse eingesetzt.

Hauptprozesse:
Prüfung der Flüssigkeitskühlplatte → PACK-Barcode-Erzeugung → Manueller Klebstoffauftrag → Modulbeladung in das PACK-Gehäuse

2. Modulbeladung und PACK-Montage
Nachdem die Module in das Gehäuse geladen wurden, führen die Bediener die Modulbefestigung, die Installation des Kabelbaums, die BMS-Installation und die Montage der oberen Abdeckung durch.

An der BMS-Installationsstation werden die Barcodes von Modul und BMS gescannt und verknüpft. Anschließend integriert das System die Modul- und BMS-Informationen in den PACK-Barcode und lädt die Daten zur Produktionsrückverfolgbarkeit in das MES-System hoch.

Hauptprozesse:
Modulbefestigung → Kabelbauminstallation → BMS-Installation und Barcode-Verknüpfung → Kabelanordnung → Montage der oberen Abdeckung

3. Endprüfung und Entladung
Der montierte PACK wird in den Endprüfbereich transportiert. Die PACK-EOL-Station kann Isolationswiderstand, Spannungsfestigkeit, BMS-Kommunikation, Leerlaufspannung, AC-Innenwiderstand und Temperaturüberwachung prüfen.

Nach der EOL-Prüfung durchläuft der komplette PACK eine Luftdichtheitsprüfung. Alle Prüfergebnisse werden mit dem PACK-Barcode verknüpft und in das MES-System hochgeladen. Qualifizierte Produkte werden anschließend mithilfe eines Portalhubsystems von der Linie entfernt.

Hauptprozesse:
PACK-EOL-Prüfung → Luftdichtheitsprüfung → Prüfdatenupload → PACK-Entladung

PACK-Förderer-System
Die PACK-Montagelinie verwendet einen kettengetriebenen Rollenförderer mit einer oberen und unteren Werkzeugrückführungsstruktur. Die Linie wird in modularen Abschnitten gefertigt, wobei jeder Abschnitt etwa 2,5 Meter lang ist und mit Beleuchtung, Stoppern und Bedienschaltern ausgestattet ist.

Wichtige technische Parameter

Die Produktionskapazität wird auf Grundlage des Referenzmoduls 1P13S mit Flüssigkeitskühlung berechnet und schließt die Zeit für manuelles Be- und Entladen aus. Die endgültigen Parameter werden durch die genehmigten Produktzeichnungen und die Linienkonfiguration bestimmt.

MES und Produktionsrückverfolgbarkeit
Alle wichtigen Maschinen können mit dem MES-System verbunden werden, um Produktionsdaten zentral zu erfassen und die Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten.

Für die Systemintegration sind MES-Kommunikationsprotokolle und eine kompatible Serverumgebung erforderlich. Abhängig vom Projektumfang kann das System Folgendes erfassen:

• Zell-Barcodeinformationen
• OCV- und Innenwiderstandsergebnisse
• Zellensortierungsgrad
• Modulrezeptur
• Kompressionskraft und Verfahrweg des Moduls
• Ergebnisse der Polaritätsprüfung
• Parameter der Laserreinigung
• Parameter des Laserschweißens
• EOL-Ergebnisse des Moduls
• BMS-Verbindungsinformationen
• PACK-EOL-Ergebnisse
• Ergebnisse der Luftdichtheitsprüfung
• NG- und Nacharbeitsaufzeichnungen

Anforderungen an die Fabrikinstallationanforderungen

FAQ

*Welche Batteriezellen kann die Produktionslinie verarbeiten?
Die Referenzlinie ist für prismatische Lithiumzellen mit Aluminiumgehäuse von ungefähr 100 Ah bis 314 Ah ausgelegt. Andere Zellabmessungen können durch kundenspezifische Vorrichtungen und Handhabungsmechanismen unterstützt werden.

*Ist die Linie vollautomatisch?
Der Modulbereich umfasst automatisches Beladen, Sortieren, Stapeln, Prüfen, Reinigen, Schweißen und Testen. Mehrere Montageprozesse, insbesondere im PACK-Bereich, werden manuell oder halbautomatisch durchgeführt. Der Automatisierungsgrad kann entsprechend den Projektanforderungen erhöht werden.

*Kann die Linie sowohl flüssigkeitsgekühlte als auch luftgekühlte Batteriepakete produzieren?
Ja. Die Linie kann sowohl für flüssigkeitsgekühlte als auch für luftgekühlte Energiespeicher-Batteriedesigns konfiguriert werden.

*Unterstützt die Linie die MES-Integration?
Ja. Zell-, Modul-, BMS-, Schweiß-, Prüf- und PACK-Produktionsdaten können in das MES-System des Kunden hochgeladen werden. Der Kunde muss das Kommunikationsprotokoll und die Serverschnittstelle bereitstellen.

*Kann die Modulgröße angepasst werden?
Ja. Die Stapel-, Kompressions-, Förder-, Hebe-, Inspektions- und Schweißvorrichtungen können entsprechend den Modulabmessungen und der Reihen-Parallel-Konfiguration angepasst werden.

*Welche Tests sind enthalten?
Die Linie kann OCV- und Innenwiderstandstests, Polaritätsprüfungen, Modulspannungstests, Isolationswiderstandstests, Spannungsfestigkeitsprüfungen, BMS-Kommunikationstests, PACK-EOL-Tests und Dichtheitsprüfungen umfassen.

*Wie lange dauert der Produktwechsel?
Die Referenzzeit für den Wechsel beträgt weniger als vier Stunden. Die tatsächliche Zeit hängt von den Unterschieden zwischen den Produktmodellen und der Anzahl der Vorrichtungen oder Parameter ab, die geändert werden müssen.