浅析电池PACK建线要求

代锐华

摘要：为帮助新建电池PACK装配线的制造工厂了解建线的基础匹配，解决建线过程中的前期策划问题，基于目前成熟PACK建线现状，提供低成本建线方案。

关键词：测试设备;台车;钢构;吊具

1引言

近两年，各国相继出台关于提倡国内新能源汽车生产的政策，大力鼓励新能源的利用与发展。而作为新能源汽车使用的主要电池——动力电池将在政策的驱动下迎来黄金发展机遇期。动力电池PACK行业也将在动力电池一片大好形势下得到更多的发展机会。而且，随着技术的不断更新与突破，经营模式不断创新与发掘，动力电池PACK行业在新技术与新模式的带动下也将迎来更高速的增长。促使更多的有能力的公司加入电池PACK生产队伍。

为给新加入的建线企业提供建线技术参考，特编制此文。

方案总体要求：全新设备;线体设置为环形，采用台车形式;电动拧紧操作步骤和数据记录须有系统控制及记录并与MES对接;高压操作工位的设备具有员工操作技能识别功能;设备具有扩展IT接口等功能;检测等设备数据需与MES对接。

2.1、PACK装配线体

2.1.1、PACK装配线整线采用宽约1.5M、长约2.2M的10辆台车以环形线体（最终尺寸以图纸会签为准）布置;其中手动工位6个，1个NG上线位和3个扩能预留位。

2.1.2、PACK装配线台车承受重量大于1000KG，且可承受较大的冲击载荷;车架与托盘分离式;托盘具有缓冲作用，其各种机构、装置相对承载小车可方便拆卸、安装，接触面平整光滑;台车设有重型脚刹和放行开关，车体下连接有转向轮和驱动轮，转向轮和驱动轮均采用聚酯硅胶且易更换;台车的各项机构应转动轻便、灵活，不允许有卡滞现象发生，并方便操作者操作;台车必须保障其使用的安全、平稳、可靠;上下两层，下层留出可配套AGV小车的高度约0.3M;标准工位处安装有地轨导向槽对小车进行定位。

2.1.3、在每标准工位配置工业平板电脑（15寸研华液晶屏）、扫码枪（无线）、悬挂拧紧工具的线体框架等标准工位线体配套设施;整线配置有PLC系统，每工位工艺数据及操作顺序具有存储、读取和分析功能，数据有系统控制且与我公司MES系统对接。每工位配置的工业平板电脑（15寸研华液晶屏）需具有标准化操作防错功能;PACK装配线配置控制电柜，含低压电器、变频器、PLC，需将控制电柜的线路布置好;此项目中所有网线均采用超5类屏蔽双绞网线;整线控制系统与我公司MES系统对接，含服务器、终端设备、软件、条码打印机、合格铭牌打印机。

2.1.4、整线采用钢结构，包含立柱，横梁，工位支架采用铝型材。包含照明（LED），C型钢和电源插座等;每钢结构上设置有与MES系统关联的报警灯;整线体配有二次接电接气，含桥架、线槽、电缆、气管等;全线配置1台21寸显示器，含键盘、鼠标，与装配线服务器共用;全线配置1套上位机和1台交换机、备用电源;钢结构颜色为浅灰色RAL7035。

2.1.5、全线配置4台KBK桁吊。整个桁吊（含提升装置）均采用高博品牌、DEMAG或同等以上品牌。

2.1.5.1、固定型轨轨道及主梁为进口原厂出品，钢性结构，主梁沿固定轨道行走时平滑且平稳，安全无晃动;轨道需要标识有原厂LOGO并且提供测试报告以及原产地证明文件;固定轨道与主梁均要有安全可靠的二次防护，运行主梁两端需要同时移动，并采用铝合金材质，主梁轨道纵向拉动平滑，省力，不造成轨道卡滞现象。

2.1.5.2、整套起重机机构需要有5倍安全系数，即承载5倍范围内不会发生坍塌等安全事故，5倍安全系数需要提供权威机构第三方检测报告;吊装系统负载后仍推行轻便并达到100：1，无偏斜行走，全轨道行走区域无卡滞现象。

2.1.5.3、扁电缆，超过二根主梁需采用滑触线供电;电动葫芦采用原装进口，且工作级别M5或以上;电动葫芦要求维护简单，所有的电控装置集中安装在电控面板上，采用兼容性设计，可单独模块化更换，不允许电控面板损坏需要整体更换，且不允许有密码设置仅独家品牌厂家能够维护现象发生;电控面板可应用于各种型号的葫芦，操作电压为24V，保证安全，电动葫芦采用免维护齿轮机构，油浸式自润滑。

2.1.5.4、提升装置具有防反弹功能：防止载荷意外消失发生的吊钩弹跳;防坠落功能：意外断电时，设备自动锁定载荷在当前位置，防止发生载荷坠落;模组抓取工装采用胀销式，具有兜底防掉落功能。

2.1.6、整线的布置符合安全、能源、环保和人机工程（装配线高度设计、料架设计、员工作业方式（姿势）三者匹配应符合安全人机工程要求）要求。

2.2、电动拧紧工具

2.2.1、所有电动拧紧工具必须带有角度与扭矩监测功能及拧紧曲线生成及存储功能。

2.2.2、所有电动拧紧工具需配备数据采集分析，拧紧数据与电池PACK一一对应并将数据上传至MES系统;拧紧结果与台车制动装置有互锁功能，拧紧OK后允许操作台车放行，NG则不允许台车放行;具备每台电池PACK拧紧OK次数计算，若少于该工位的需拧紧螺栓总数则不放行并报警;所有电动拧紧工具需连接PLC控制系统，并与装配线PLC进行通讯交互。

2.2.3、所有的拧紧工具都需配置独立的控制器并悬挂在控制器支架上。

2.2.4、所有拧紧工具根据工位实际配置不少于5M的电缆。

2.2.5、按照供货清单配置电动拧紧工具3位套筒（霹雳马action）选择器、接杆（霹雳马action）、套筒選择器采用阿特拉斯或同等水平品牌。

2.2.6、所有电动拧紧工具均具有90种以上扭矩编程能力;参数输入保护：如需要，可设置密码;具备断电以后数据保存功能。

2.2.7、所有拧紧工具带有过流、过压、过温自动保护功能（自动关闭系统并报警）;

2.2.8、所有电动拧紧工具具有广泛的记录能力，记录内容包括：拧紧结果，扭矩值，角度值，正确/错误报告，并具有故障自诊断和数据信息上传功能。

2.2.9、所有电动拧紧工具拧紧力矩具有充分的裕量（≥20%）。

2.2.10、套筒选择器电缆不得与电池PACK干涉，电缆铺设时满足横平竖直的要求，并避免交叉;

2.2.11、手持电动拧紧工具数据流程：

电池PACK到位→扫码信号给手持电动拧紧PLC控制系统→ 操作工拧紧  → 手持电动拧紧工具将结果、扭矩发给系统 →结果OK→PACK台车制动器实现放行。

2.3设备要求

2.3.1、模组检测设备具有检测模组单体的电压、温度和绝缘等功能;能采集总电流、总电压等，并将采集到的数据存放于数据库中，有提供各类统计、分析及报表生成功能;能够判断模组是否生产合格，且将数据上传MES系统;设备判断均为窗口，数值设定比较器方式;支持一维、二维码启动功能，条码与测试数据自动绑定;模组测试设备同时也可手动启动测试;多重权限管理功能，便于系统设备的使用管理和安全，可根据不同操作者分配不同权限等级，设备具有识别操作权限功能;

2.3.2、气密性测试设备通用要求：具有智能检测泄漏量的功能;能采集泄漏量并将采集到的数据存放于数据库中，有提供各类统计、分析及报表生成功能;能够泄漏量是否在标准范围内，且将数据上传我司MES系统;设备判断均为窗口，数值设定比较器方式;支持一维、二维码启动功能，条码与测试数据自动绑定;同时也可手动启动测试;需配备灵敏度压力感应及调节单元，精度要求为最小分辨率0.1Pa;有多种测试功能，留有测试方式编制通道，每组子程序可单独编程，可单选、组合;每台气密性测试设备配备1套测试工装和1套堵头;

2.3.3、EOL测试设备要求：具有电池绝缘检测、BMS校验、OCV检测等多种功能;能采集数据并将采集到的数据存放于数据库中，有提供各类统计、分析及报表生成功能;能够判断电池PACK是否生产合格，且将数据上传我司MES系统;设备判断均为窗口，数值设定比较器方式;支持一维、二维码启动功能，条码与测试数据自动绑定;同时也可手动启动测试;

目前，国内动力电池PACK市场主要为车企、电池厂、第三方企业占据。其中，乘用车市场种，目前仍然是车企自建为主，自主车企、合资车企、新进入车企都选择自建PACK厂，占比将近一半。电池厂通过自建PACK线，供应给第三方PACK企业，或选择车企就近落地配套，占比约为37%。第三方PACK厂市场份额较少，仅为15%。。而专用车市场、客车市场则以电池厂为主导。整体来看，车企和电池厂在细分市场分别占有主流地位，而第三方企业虽有一定份额。在市场竞争如此激烈，新能源销售市场比较迷茫情况下，建一条低成本高质量控制的生产线体是明智之举。

参考文献：

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[4]王青松，孙金华，何理.锂离子电池安全性特点及热模型研究.中国安全生产科学技术，2005，1（3）：19-21.