圓柱電芯分選設備

冉昌林 蔡漢鋼

摘 要：圓柱電池分選機是一款用于圓柱電池的內阻、電壓等參數的測試分選設備，自帶高精密內阻、電壓自動測試系統，該設備根據在電腦軟件上設定的內阻、電壓值精確的將電池送入到指定檔位。本文中的圓柱電芯分選設備，用于電芯極柱的清洗、OCV（Open Circuit Voltage，開路電壓）測試、分選。圓柱電芯分選設備的整個動作流程包括：電芯上料、電芯緩存分料電芯掃碼、極柱清洗、OCV負壓測試、NG剔除、電芯分選、電芯下線緩存;通過機械手對電芯自動化分選，將不同規格的電芯快速、準確地分至不同的檔位，實現分選過程穩定有序地進行，提高電芯自動化生產的效率。

關鍵字：圓柱電池;分選;OCV;測試;自動

二緒論

研究目的與意義

圓柱電池在市場中應用較為廣泛，針對圓柱電池的分選機的研究具有較強的經濟價值。圓柱電芯通過適當的串并聯進行模塊化成組，從而提高整體電池組的電壓和容量，以適應各種領域對電源的不同需求。

圓柱電芯型號的一致性對于動力電池組的性能是至關重要。由于不同類型、不同規格的電芯電壓、內阻、容量等參數存在差別，若將不同的電芯池裝配在一起，單體電池性能差異較大，會影響電池組的整體性能，大大降低電池組使用壽命，嚴重時會導致電池過充過放問題，產生安全隱患。因此，在模塊化成組前，必須對生產的電芯進行一致性分選，電芯分選成為電芯自動化生產的一道重要工序。

三、 設備概況

3.1設備名稱及規格

本文所研究的設備名稱為圓柱電芯分選設備。能夠實現電芯自動化分選，將不同規格的電芯快速、準確地分至不同的檔位，實現分選過程穩定有序地進行。

本文所提及的圓柱電芯分選的電池直徑26～34mm，長度120～140mm（含極柱高度）;設備產能/節拍：電芯分選節拍76PPM;合格率：99.8%;時間稼動率≥98%。

本文所提及的圓柱電芯分選設備的設備規格：單站約長8.2m*寬3.2m*高2.2m;設備重量：最大件重量<2t;系統功率：20KW;

3.2設備結構組成

3.2.1 設備系統的結構組成

圓柱電芯分選設備包括：電芯上線單元、電芯轉序單元、電芯掃碼單元、電芯清洗單元、OCV負壓測試單元、NG下料轉序單元、電芯積放緩存單元、人工收料單元，多個單元相互配合。

3.2.2 主要設備介紹

（1）電芯上料站：通過人工從包裝箱中取出電芯放入電芯分料緩存機構，電芯分料緩存機構包括進行電芯緩存的料斗，分料機構將電芯分料到緩存線依次傳入緩存位，轉序機械手從緩存線抓取多支電芯至步送機構上料位。

（2）電芯掃碼：移載機構帶動掃碼槍依次對電芯端頭進行掃碼，電芯產品信息讀取，并上傳到MES系統。

（3）極柱清洗：激光器清洗運動機構帶動掃碼槍依次對電芯端頭進行清洗，去除極柱表面的污漬，提高電芯的清潔度。

電芯通過步送機構傳送到清洗位，清洗頭一次覆蓋多支電芯例如一次性覆蓋4只電芯，電芯一端極柱清洗完成通過步送機構流入一下工位完成極柱另一端清洗。極柱清洗機構的清洗頭一次覆蓋多支電芯。

（4）OCV測試：電芯在完成清洗之后，通過步送機構傳送到OCV負壓測試位，工裝對電芯進行壓緊，位于步送機構兩側的測試機構對電芯極柱進行壓緊測試，同步完成電芯內阻電壓、負極電壓數據測試。

（5）MES系統

本文的圓柱電芯生產線通過MES系統的開發和實施，可以實現統一生產線中工位、設備、產品數據模型，基礎數據結構化，根據不同產品配置不同的生產參數，在同一產線加工時根據不同產品配置參數自動把相關控制信息傳遞到各工位PLC及控制終端;生產過程數據實時采集，集中存儲，用于后期追溯、質量管理和統計分析;對生產運行狀態進行監控，系統支持自定義報警信息。生產過程數據的查詢統計;系統提供產量、呼叫統計報表，可自定義報表開發;監控系統自身運行狀態，為故障排除分析提供快捷有效的依據;通用的用戶、權限、生產計劃、AB班次管理模塊;系統預留數據庫接口，具備同ERP、WMS、PLM等平臺的集成能力。

3.3設備結構主要功能

本文的圓柱電芯分選設備可實現產線節拍單線速度≥76PPM; 圓柱電芯分選設備所具備的功能，包括：人工上料緩存功能、人工上料后自動分料緩存功能、測量電芯開路電壓和交流內阻功能、負極與殼體電壓測試功能、把電芯開路電壓和交流內阻數據與電芯條碼綁定功能、自定義電芯開路電壓和交流內阻NG范圍功能、電芯開路電壓、交流內阻和電芯掃碼不良NG分類剔除功能、單體電芯兩端自動激光清洗功能、人工收料緩存功能。

3.4設備安裝使用條件

2.4.1 現場環境要求

本文圓柱電芯分選設備的運行環境溫度在-10℃～45℃范圍內，相對濕度<75%HR，潔凈度為100萬級/million。

2.4.2 電力要求

本文圓柱電芯分選設備的主電源為三相五線的，其電壓為415V～460V;電壓波動小于10%，電源功率為20 KW。

本文圓柱電芯分選設備的分選站要求壓縮空氣的壓強≥壓力0.6Mpa，氣體耗量、流量為80L/min。

2.4.3對地面承重載荷要求

本文圓柱電芯分選設備的最大件重量<2t，要求地面承重要求500≥kg/平方米。

3.5設備驗收標準

終驗收階段需要滿足CMK>1.67;當CMK>1.67時，終驗收合格;當CMK≤1.67時，需要給出具體整改措施，并保證在下次終驗收前完成整改，且本次終驗收不合格。

CMK是新設備能力指數，是對生產設備能夠滿足要求及穩定性的能力評價。

結 論

本文的圓柱電芯分選設備依次包括電芯上線單元、電芯轉序單元、電芯掃碼單元、電芯清洗單元、OCV負壓測試單元、NG下料轉序單元、電芯積放緩存單元、人工收料單元;其中，人工收料單元包括有6個分選擋位和5個NG檔位。在實際運行過程中，電芯通過步送機分別到達不同的工位，多個單元相互配合，高效完成電芯分選工作。能夠實現電芯自動化分選，將不同規格、不同規格的電芯快速、準確地分至不同的檔位，實現分選過程穩定有序地進行，且本文的圓柱電池分選機還可以實現電芯分選與電芯NG剔除同時進行，提高電芯自動化生產的效率。

作者簡介：冉昌林， 性別男，生日1984.12.06，籍貫湖北，學歷本科，單位武漢逸飛激光股份有限公司，技術中心，職稱副總，主要研究方向 新能源智能自動化領域。

蔡漢鋼， 性別男，生日1975.04.13，籍貫湖北武漢，學歷本科，單位武漢逸飛激光股份有限公司，技術中心，職稱研發經理，主要研究方向 新能源智能自動化領域。