電池：電動汽車的核心部分?
每年使用包括所有測試流程在內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備制造出約 300000 個電池模組。這些模組主要用于電動汽車。但是，這些電池模組設(shè)計(jì)靈活，所以原則上也可以用于其他應(yīng)用領(lǐng)域。
電池生產(chǎn)的靈活性
ElringKlinger 作為世界首屈一指的汽車行業(yè)系統(tǒng)合作伙伴，使電池模組生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動化。KUKA 為其研發(fā)了全自動化設(shè)備。
模塊化的全自動化電池模組生產(chǎn)線
自 2020 年秋季起，ElringKlinger 將在 Thale 工廠運(yùn)用全自動化生產(chǎn)線制造電池模組。對于 ElringKlinger 來說，電動汽車是一個具有重要戰(zhàn)略意義的全新業(yè)務(wù)領(lǐng)域。這家企業(yè)作為最早進(jìn)入德國市場的參與者之一，投資了一條大容量的高度自動化模組生產(chǎn)線。
憑借自行研發(fā)的電池模組，我們做好充分準(zhǔn)備，邁入全新領(lǐng)域。產(chǎn)品研發(fā)和工業(yè)化之間的緊密聯(lián)系使我們面臨不可避免的技術(shù)挑戰(zhàn)。
通過四個設(shè)備區(qū)域進(jìn)行電池模組生產(chǎn)
該設(shè)備分成四個主要區(qū)域。在第一部分中，測試電池單元并且為裝配做準(zhǔn)備。在設(shè)備第二部分中，運(yùn)用各個電池單元制造出所謂的原始模組。為此，在“核心階段裝置”中將這些單元匯集到一起，堆成一個所謂的“疊層”。結(jié)合使用定位到疊層末端的壓板和放置在電池單元一側(cè)的拉桿將疊層壓合。借助復(fù)雜的激光系統(tǒng)和 KR240 型 KUKA 工業(yè)機(jī)器人引導(dǎo)的激光光學(xué)系統(tǒng)將拉桿焊接到單元疊層的壓板上，從而形成原始模組。根據(jù)不同需求，將十二個到二十四個電池單元添加到一個電池模組中。
在第三個設(shè)備部分中，將電池模組通電并且進(jìn)行測定。為此安裝單元接觸系統(tǒng) (“ZKS”)并且將其與所有單個電池單元的觸點(diǎn)焊接在一起。在這個過程中，特殊的挑戰(zhàn)在于部件和接合公差非常小以及激光接觸焊接也有特殊要求，因?yàn)檫@里需要在熱量輸入最小的情況下可靠地生成一個較大的接觸面。激光焊接技術(shù)的優(yōu)勢在于作業(yè)無需接觸且不施力，同時可以快速、精確、無磨損并且易于控制地執(zhí)行。所使用的激光掃描儀光學(xué)系統(tǒng)確保優(yōu)秀的接觸效果，這樣可以靈活設(shè)計(jì)焊縫的幾何形狀。
在第四個和最后一個設(shè)備區(qū)域中，對電池模組進(jìn)行自動化的電氣和機(jī)械最終檢查。這里主要檢查絕緣電阻是否耐受高達(dá)五千伏的電壓強(qiáng)度。該測試可確保人員和物體避開電氣閃絡(luò)和泄漏電流。然后，用熱錨固的罩蓋蓋住電池盒，以使人員能夠安全觸摸電池模組并且防止灰塵顆粒進(jìn)入。最后，將數(shù)據(jù)矩陣碼用激光鐳射到電池模組上，以便可以清晰識別出電池模組。
靈活處理各種模組的模塊化結(jié)構(gòu)
設(shè)備的獨(dú)特之處在于其模塊化結(jié)構(gòu)，以確保生產(chǎn)過程的靈活性。“模塊化結(jié)構(gòu)對我們來說至關(guān)重要，因?yàn)樗梢钥焖佥p松地響應(yīng)相關(guān)的客戶需求”，Mark Laderer 說道。從而可以生產(chǎn)出采用 PHEV2 規(guī)格的各種大型電池模組，每個模組配備十二至二十四個電池單元。另外，電池模組內(nèi)各個電池單元連接方式可能會變化。
我們的目標(biāo)在于不僅為小客戶供應(yīng)成品，同時也為發(fā)展成熟的集團(tuán)提供個性化解決方案 – KUKA 生產(chǎn)線可以使我們做到兩全其美。
實(shí)現(xiàn)追溯性的溯源性 (Traceability)
這位自動化專家也非常關(guān)注溯源性 (Traceability) 這一主題：模組中安裝的每個部件都會和過程參數(shù)一同分配給最終產(chǎn)品。因此，即使是多年以后，客戶也可以查看所有單個電池模組安裝了哪些部件以及追溯生產(chǎn)流程的所有步驟。此外，可以在生產(chǎn)過程中更加快速識別出故障并且優(yōu)化流程。“電池模組生產(chǎn)不僅僅是單個部件的機(jī)械組裝”，KUKA 電池解決方案 (Battery Solution) 部門的項(xiàng)目主管 Max Fluhrer 解釋道。
該設(shè)備必須可以針對批次質(zhì)量作出特定處理，實(shí)現(xiàn)靈活的產(chǎn)品配置并且確保上述 100% 的溯源性 (Traceability)。我們非常榮幸能夠被 ElringKlinger 選中為合作伙伴，負(fù)責(zé)這個極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
