Linha automática de montagem de módulos de baterias de armazenamento de energia e PACK

Linha de montagem automática de módulos e PACK de baterias de armazenamento de energia

Visão geral do produto
ACEY-APAL-ESS Armazenamento automático de energia A linha de produção de PACK de baterias de armazenamento de energia foi projetada para a produção de módulos de baterias de lítio prismáticas e packs de baterias de armazenamento de energia. A linha completa combina manuseio automatizado de células, teste OCV, classificação, empilhamento, compressão, limpeza a laser, soldagem a laser, teste de módulos, montagem de PACK, teste EOL e gerenciamento de rastreabilidade.

A linha de produção consiste em duas seções principais: a linha de montagem de módulos de bateria demódulose alinha de montagem de packs de baterias. Ela pode ser configurada para projetos de baterias de armazenamento de energia refrigeradas a líquido e refrigeradas a ar, e adaptada a diferentes tamanhos de células, estruturas de módulos, capacidades de produção e requisitos de automação.

A configuração de referência é baseada em um módulo refrigerado a líquido 1P13S usando células prismáticas, enquanto as ferramentas e os dispositivos de fixação podem ser ajustados para outros formatos de módulos.

Aplicações

Esta linha de produção de baterias de armazenamento de energia é adequada para:

• Sistemas comerciais e industriais de armazenamento de energia
• Sistemas de armazenamento de energia em baterias conteinerizados
• Conjuntos de baterias residenciais de armazenamento de energia
• Conjuntos de baterias de armazenamento de energia refrigerados a líquido
• Conjuntos de baterias de armazenamento de energia refrigerados a ar
• Módulos de baterias LiFePO₄ prismáticas
• Produção de PACKs de baterias de lítio de alta capacidade
• Projetos personalizados de montagem de módulos ESS e PACKs

Principal características

• Compatível com conjuntos de baterias de armazenamento de energia refrigerados a líquido e a ar.
• Suporta células prismáticas de invólucro de alumínio de aproximadamente 100Ah a 314Ah.
• Configurável para estruturas de módulos 1P8S, 1P12S, 1P13S e estruturas selecionadas de fileira dupla.
• Carregamento automatizado de células, classificação, empilhamento, inspeção de polaridade, limpeza a laser e soldagem a laser.
• Força de compressão do módulo ajustável de 10 a 1.500 kgf.
• Leitura integrada de códigos de barras e rastreabilidade de dados MES.
• Registro automático de dados de OCV, resistência interna, soldagem, compressão e testes EOL.
• O design modular da linha suporta mudança de produto e expansão futura de capacidade.
• Compatível com ferramentas personalizadas para diferentes dimensões de células, módulos e PACKs.
• As estações manuais de montagem de PACK podem ser ajustadas de acordo com o processo de produção do cliente.

Fluxograma do processo da linha completa

*Módulo de bateria Assemblagem Process

*Montagem do PACK de bateriablyProcesso

Layout da linhacompleta

*Layout 2Ddisposição

*Linha completa Tamanho Diagrama

Tamanho geral da linha: 56x8,5x3,5m(C*L*A m) (o tamanho final está sujeito ao projeto real).
Toda a linha é dividida em: seção de processamento de células, seção de empilhamento de módulos, seção de pré/soldagem/pós-processamento de módulos, seção de processamento on-line da caixa PACK, seção de montagem do módulo na caixa, seção de teste do produto acabado PACK e seção offline.

*Layout 3Ddisposição

Linha de Montagem de Módulos de BateriaLinha

1. Célula Robótica deCarregamento
As células prismáticas são fornecidas em bandejas de espuma ou caixas e transferidas manualmente para a área de carregamento. Um robô equipado com um sistema de visão identifica a posição das células, segura as células e as coloca no transportador de entrada OCV.
Após a remoção de todas as células, o robô transfere a caixa vazia para a estação designada de colocação de caixas vazias. Uma cerca de segurança é instalada ao redor da área de carregamento robótico.

Funções principais

• Reconhecimento automático da posição das células
• Carregamento robótico guiado por CCD
• Capacidade de agarrar múltiplas células
• Manuseio automático de caixas vazias
• Carregamento de células no transportador OCV
• Cerca de segurança e proteção por intertravamento

2. Classificação OCV da Bateria
Cada célula é digitalizada automaticamente antes do teste. O sistema mede a tensão de circuito aberto e a resistência interna e pode calcular o valor K de acordo com os requisitos de processo configurados.Cada célula é digitalizada e testada automaticamente quanto à tensão de circuito aberto e resistência interna. O sistema calcula o valor K, classifica as células qualificadas em quatro canais de acordo com a receita do módulo e transfere as células fora de conformidade para o transportador NG ou estação de retrabalho.

Após a classificação, as células são viradas automaticamente quando necessário e transferidas para o transportador de processamento. Uma cabeça de limpeza a plasma acionada por servo limpa o filme de isolamento da célula antes da aplicação manual de adesivos ou almofadas isolantes. As células acabadas são então posicionadas verticalmente por um mecanismo automático e transferidas para a estação de empilhamento de módulos.
As células são divididas em quatro canais de classificação de acordo com os resultados do teste e a receita do módulo. As células fora de conformidade são transferidas automaticamente para o transportador NG ou carrinho de retrabalho.

Funções principais

• Reconhecimento de código QR e código de barrasFunções Principais
• Reconhecimento de código QR e código de barras
• Teste de OCV e resistência interna
• Cálculo do valor K
• Classificação automática em quatro canais
• Rejeição automática de NG
• Agrupamento de células baseado em receita
• Viragem seletiva de células
• Limpeza de superfície por plasma
• Aplicação manual de adesivo ou almofada isolante
• Endireitamento automático das células
• Carregamento de dados MES e rastreabilidade
• Armazenamento de até 13 células por canal de classificação

4. AutomáticoEmpilhamento de módulos
O sistema automático de empilhamento organiza as células preparadas de acordo com a configuração selecionada em série e paralelo.

O operador pode definir a receita do módulo necessária através da tela sensível ao toque do PLC. As pinças de empilhamento transferem as células endireitadas para o dispositivo de empilhamento e concluem automaticamente a organização do módulo.

Funções principais

• Empilhamento controlado por receita
• Posicionamento automático das células
• Estações de empilhamento duplas disponíveis
• Sequência de empilhamento ajustável
• Compatível com módulos de referência de até 1P13S 314Ah
• Ferramentas de empilhamento personalizadas para diferentes formatos de módulos

5. Compressão do móduloe instalação de cinta de aço
Após o empilhamento, o módulo é transferido para a estação de compressão. O cilindro elétrico servo aplica pressão controlada através das placas finais do módulo.

A força de compressão e o curso podem ser ajustados de acordo com as dimensões do módulo. Após a compressão, o módulo pode ser fixado com cintas de aço ou tiras de plástico-aço.

Todos os códigos das células podem ser digitalizados e vinculados a um novo código de barras do módulo gerado para rastreabilidade da produção.

Funções principais

• Força de compressão ajustável
• Curso de compressão ajustável
• Faixa de força de referência: 10–1.500 kgf
• Projeto de proteção dupla
• Ranhura de pré-instalação da cinta de aço
• Compatível com compressão nos lados esquerdo e direito
• Geração de código de barras do módulo
• Dados de compressão carregados no MES
• Configuração de parâmetros pela tela sensível ao toque

6. Inspeção de polaridade e posicionamento dos terminais
Um sistema de visão CCD digitaliza o código de barras do módulo e inspeciona a posição e a polaridade de cada terminal de célula.

As coordenadas de inspeção são armazenadas e transferidas para as estações subsequentes de limpeza a laser e soldagem a laser. Os módulos que falham na inspeção são transferidos automaticamente para a estação de trabalho NG com alarme sonoro e visual.

Funçõesprincipais

• Digitalização automática do código de barras do módulo
• Posicionamento dos terminais das células
• Inspeção de polaridade positiva e negativa
• Geração de coordenadas baseada em visão
• Rejeição do módulo NG
• Carregamento de dados de inspeção do MES

7. Limpeza a laserLimpeza
A estação de limpeza a laser remove camadas de óxido, poeira e contaminação superficial dos terminais das células antes da soldagem.

O sistema lê o código do módulo e recupera as coordenadas correspondentes dos terminais. Uma câmera CCD, um sensor de distância a laser e um pórtico de três eixos guiam a cabeça de limpeza a laser até cada terminal. Após a conclusão da limpeza, o mecanismo é reiniciado e o palete segue para o próximo processo;

8. Barramento e posicionamento do CCSPosicionamento
O módulo é transferido para a estação manual de posicionamento do barramento. O operador instala o dispositivo de posicionamento e coloca os barramentos, os blocos terminais positivo e negativo ou o conjunto CCS de acordo com a receita do módulo selecionada.Após o posicionamento, o módulo é liberado para a estação de soldagem a laser.

9. Soldagem alaser
A estação automática de soldagem a laser conecta os barramentos aos terminais das células.O sistema escaneia o código do módulo, recupera as coordenadas de posicionamento, identifica os pontos de referência, ajusta a distância focal, fixa os barramentos e conclui automaticamente o processo de soldagem.

Funções principais

• Leitura automática de código de barras
• Posicionamento assistido por CCD
• Soldagem a laser Galvo
• Ajuste automático da distância focal
• Fixação do barramento com amortecimento por mola
• Registro dos parâmetros de soldagem
• Carregamento de dados do MES
• Parada de emergência e proteção de segurança

11. Teste EOL do módulo
A estação EOL do módulo utiliza sondas ajustáveis independentemente para entrar em contato com os terminais do módulo e as posições da placa final.

Itens de teste disponíveis:

• Tensão total do módulo
• Resistência interna CA
• Resistência de isolamento
• Tensão suportável dielétrica
• Teste de fuga
• Verificação dos terminais positivo e negativo

12. Transferência do módulo
Os módulos qualificados são transferidos da linha de módulos para a seção de montagem PACK usando um sistema de elevação por pórtico.

O sistema de elevação de referência fornece uma capacidade máxima de carga de 500 kg e inclui proteção contra perda de energia, operação acidental e desengate do gancho.

Palete de ferramentas do módulo
O palete de ferramentas consiste em uma placa base de alumínio de 15 mm e uma camada superficial isolante de baquelite de 5 mm, com dimensões gerais de 1.200 × 600 × 20 mm.

Transportador de MódulosSistema
Um transportador contínuo de corrente dupla velocidade transfere módulos entre estações de trabalho. Elevadores instalados em ambas as extremidades permitem o retorno automático de paletes de ferramentas e a circulação em circuito fechado.

Linha de Montagem dePacotes de Bateria

A seção PACK utiliza transportadores modulares de rolos acionados por corrente e pode ser dividida em três áreas:

1. Preparação da carcaça do PACK
2. Carregamento de módulos e montagem do PACK
3. Teste final do PACK e descarregamento

1. Preparação dacarcaça do PACK
A placa de resfriamento líquido ou a carcaça do PACK é carregada manualmente na linha de produção e testada quanto à estanqueidade. Após o teste, o sistema gera um código de barras do PACK e envia o resultado ao sistema de rastreabilidade MES.

A carcaça é então posicionada na estação de aplicação de adesivo, onde o operador aplica o adesivo de acordo com a receita de produção. Após a aplicação do adesivo, os módulos de bateria são elevados da linha de módulos e colocados na carcaça do PACK usando um sistema de elevação por pórtico.

Processos principais:
Teste da placa de resfriamento líquido → Geração do código de barras do PACK → Aplicação manual de adesivo → Carregamento de módulos na carcaça do PACK

2. Carregamento demódulos e montagem do PACK
Após os módulos serem carregados na carcaça, os operadores concluem a fixação dos módulos, a instalação do chicote elétrico, a instalação do BMS e a instalação da tampa superior.

Na estação de instalação do BMS, os códigos de barras do módulo e do BMS são digitalizados e vinculados. O sistema então integra as informações do módulo e do BMS ao código de barras do PACK e envia os dados ao sistema MES para rastreabilidade da produção.

Processos principais:
Fixação de módulos → Instalação do chicote elétrico → Instalação do BMS e vinculação do código de barras → Organização da fiação → Instalação da tampa superior

3. Teste finale descarregamento
O PACK montado é transferido para a seção de teste final. A estação EOL do PACK pode testar resistência de isolamento, tensão suportável dielétrica, comunicação do BMS, tensão sem carga, resistência interna CA e monitoramento de temperatura.

Após o teste EOL, o PACK completo passa por um teste de estanqueidade. Todos os resultados dos testes são vinculados ao código de barras do PACK e enviados ao sistema MES. Os produtos aprovados são então removidos da linha usando um sistema de elevação por pórtico.

Processos principais:
Teste EOL do PACK → Teste de estanqueidade → Envio dos dados de teste → Descarregamento do PACK

Sistema de Transportador doPACK
A linha de montagem do PACK utiliza um transportador de rolos acionado por corrente com uma estrutura de retorno de ferramentas superior e inferior. A linha é fabricada em seções modulares, com cada seção tendo aproximadamente 2,5 metros de comprimento e equipada com iluminação, batentes e interruptores de operação.

Principais ParâmetrosTécnicos

A capacidade de produção é calculada com base no módulo de referência 1P13S refrigerado a líquido e exclui o tempo de carregamento e descarregamento manual. Os parâmetros finais são determinados pelos desenhos de produto aprovados e pela configuração da linha.

MES e rastreabilidade da produção
Todas as máquinas principais podem ser conectadas ao sistema MES para coleta centralizada de dados de produção e rastreabilidade.

São necessários protocolos de comunicação MES e um ambiente de servidor compatível para a integração do sistema. Dependendo do escopo do projeto, o sistema pode registrar:

• Informações de código de barras da célula
• Resultados de OCV e resistência interna
• Classificação de seleção de células
• Receita do módulo
• Força de compressão e deslocamento do módulo
• Resultados da inspeção de polaridade
• Parâmetros de limpeza a laser
• Parâmetros de soldagem a laser
• Resultados de EOL do módulo
• Informações de vinculação do BMS
• Resultados de EOL do PACK
• Resultados de estanqueidade ao ar
• Registros de NG e retrabalho

Requisitos de instalação da fábrica Requisitos

Perguntas frequentes

*Quais células de bateria a linha de produção pode processar?
A linha de referência foi projetada para células de lítio prismáticas com invólucro de alumínio, de aproximadamente 100Ah a 314Ah. Outras dimensões de células podem ser suportadas por meio de dispositivos de fixação e mecanismos de manuseio personalizados.

*A linha é totalmente automática?
A seção de módulos inclui carregamento, classificação, empilhamento, inspeção, limpeza, soldagem e testes automatizados. Vários processos de montagem, especialmente na seção PACK, são concluídos manualmente ou de forma semiautomática. O nível de automação pode ser aumentado de acordo com os requisitos do projeto.

*A linha pode produzir conjuntos de baterias refrigerados a líquido e refrigerados a ar?
Sim. A linha pode ser configurada para projetos de baterias de armazenamento de energia refrigerados a líquido e refrigerados a ar.

*A linha oferece suporte à integração com MES?A linha oferece suporte à integração com MES?
Sim. Os dados de produção de célula, módulo, BMS, soldagem, testes e PACK podem ser carregados no sistema MES do cliente. O cliente deve fornecer o protocolo de comunicação e a interface do servidor.

*O tamanho do módulo pode ser personalizado?
Sim. Os dispositivos de empilhamento, compressão, transporte, elevação, inspeção e soldagem podem ser personalizados de acordo com as dimensões do módulo e a configuração série-paralelo.

*Quais testes estão incluídos?
A linha pode incluir testes de OCV e resistência interna, inspeção de polaridade, teste de tensão do módulo, teste de resistência de isolamento, teste de resistência dielétrica, teste de comunicação BMS, teste EOL de PACK e teste de estanqueidade.

*Quanto tempo leva a troca de produto?
O tempo de troca de referência é de até quatro horas. O tempo real depende das diferenças entre os modelos de produto e da quantidade de dispositivos ou parâmetros que precisam ser alterados.