大圓柱電池及動力電池PACK系統(tǒng)概述

圓柱電池一般為全極耳電池（大圓柱），相對方形電池制造工藝，全極耳圓柱電池前段工序取消了模切制片工序，其余和方形電池制造流程基本一致。裝配段典型工序為揉平、包膠。鋰電池極耳揉平方式在電池制程過程中占據(jù)重要的地位；對于全極耳電池，正／負極片空白區(qū)位于電池兩端，一般需要先對空白區(qū)揉平，使其端面致密，再對其進行極耳焊接；為了防止電池的極耳短路，在極耳焊接之前，會對極耳要外露的部分提前進行包膠。中段／后段與方形電池測試流程也基本一致。下圖為全極耳圓柱電池制造流程。

全極耳圓柱電池制造流程

設備主要功能及描述

1.1 圓柱鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀

圓柱鋰電池也稱為圓形鋰電池，最早是由日本SONY公司于1992年發(fā)明的18650鋰電池，其歷史相當悠久，采用較為成熟的卷繞工藝，自動化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，成本相對較低，目前已大面積普及與廣泛應用。

圓柱18650電池是被研究得最多、技術討論最充分的電池品種。單體主要由正極、負極、隔膜、正極負極集電極、安全閥、過流保護裝置、絕緣件和殼體共同組成。殼體，早期鋼殼較多，當前以鋁殼為主。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 圓柱電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.2 圓柱鋰電池裝配設備

近幾年，隨著新能源汽車市場的再一步擴大，以及消費者對續(xù)航里程要求的不斷提高，車企對動力電池在容量、生產(chǎn)成本、儲能壽命和產(chǎn)品附加屬性等方面都提出了更高的要求。在原材料領域尚未獲得巨大突破的前提下，適當增大圓柱鋰電池的尺寸以獲得更高能量密度便成為一種生產(chǎn)的主要方向。

如今鋰電池正在往安全性以及標準化的方向發(fā)展，設備的高精度、高效率、系列化以及高自動化生產(chǎn)線將成為行業(yè)發(fā)展的大方向。本節(jié)提供一種鋰電圓柱電池自動化生產(chǎn)線，實現(xiàn)高效自動化生產(chǎn)，大大節(jié)省人力成本，極大提高產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量及成品率，為客戶實現(xiàn)利益最大化。全自動化和智能化的鋰電池生產(chǎn)設備將在保證鋰電池生產(chǎn)工藝的基礎上，使生產(chǎn)出的鋰電池具有較好的一致性，高的安全性能和直通良率，從而降低生產(chǎn)成本。

圖2為圓柱電池的裝配工藝流程圖，實現(xiàn)了從卷芯到電芯焊接封口整個流程的自動化生產(chǎn)。圓柱電池裝配線用于實現(xiàn)圓柱鋰離子電池的電芯輸送、電芯與鋼殼的裝入、(-)Tab與鋼殼底部焊接、鋼殼滾槽、Hi-pot、X射線檢測、蓋帽焊接、注液、封口、清洗、套膜裝盒。所以整個圓柱電池裝配線設備包括以下設備：卷芯上料機構(gòu)、J/R與B/I插入機、Tab焊接與縮口機、T/I插入機、輥槽機、短路檢測、注液機、(+)Tab焊接機、封口機等，后面一一重點介紹這些設備。

圖2 圓柱電池裝配工藝流程

1.3 圓柱電池裝配產(chǎn)線未來的發(fā)展趨勢

圓柱電池生產(chǎn)線使用時間比較長，相應的技術已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)有的裝配線設備也大同小異。未來的發(fā)展趨勢，除了從材料方面繼續(xù)改善，找到高性能的電芯材料外，對于電池裝配生產(chǎn)線而言，效率、成本等依然是動力鋰電池未來發(fā)展的方向，對現(xiàn)有市場發(fā)展概況總結(jié)后有以下幾點值得關注：

①電池本體的性能方面，比如電池尺寸、能量密度等越來越大。

②裝配生產(chǎn)效率，在保證設備成本改動不大的情況下，不斷改善生產(chǎn)效率；現(xiàn)有的圓柱鋰電池裝配效率可達到120PPM，甚至更高。

③電池裝配線的自動化程度，顯而易見自動化程度高，人工成本減少了很多，同時生產(chǎn)的良率更容易控制。合理控制每個工序的制作時間，從而有效縮短鋰電池的生產(chǎn)時間，而且極大改善了工人的勞動強度大和生產(chǎn)成本高的問題。

④人機工程方向，設備易操作、易維修更是要關注的一點，保證設備操作的靈活性。

⑤縮短生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本是未來整體發(fā)展方向，模塊化技術的應用是自動化設備深度優(yōu)化的目標。

1.4 圓柱鋰電池生產(chǎn)裝配線的設計

對于圓柱電池產(chǎn)線的設計，針對客戶提出的要求會有不同的設計，根據(jù)在生產(chǎn)過程中遇到的問題及相應的實踐，主要要從以下幾個方面去考慮：

①產(chǎn)品的工藝：包括電池的大小、極耳的大小、焊接的厚度等。

②廠房空間大?。簱?jù)此安排生產(chǎn)線設備的具體位置，以及要優(yōu)化的機構(gòu)等，還要考慮人機工程，人工操作的方便性，以及后期維護的可操作性。

③設備的設計：結(jié)構(gòu)越簡單越好，這樣更容易操作。

④生產(chǎn)線中節(jié)拍的分配：重點考慮瓶頸工位的效率，如果效率達不到，考慮將單工位改為雙工位甚至多工位，同時高的安全性能和直通良率也是重點關注的點。

⑤產(chǎn)品定位方式：對于客戶不同的需求，采用不同的產(chǎn)品定位方式，比如側(cè)邊定位、以兩邊為基準定位、夾具定位等。

⑥粉塵防止裝置：圓柱電池裝配線設備中基本都是每個需要除塵的設備中都有相應的除塵設施，比如集塵器、毛刷等。

⑦質(zhì)量檢測：整套裝配線中會涉及CCD檢測、電芯測厚檢測、絕緣檢測、短路檢測等。

⑧生產(chǎn)線的外觀的一致性：保持整套設備的美觀。

設備組成及關鍵結(jié)構(gòu)

2.1 卷芯上料機

圓柱鋰電池的關鍵來料就是卷芯（極組），它是電池性能的重要保障之一，其制作工藝技術已經(jīng)研究成熟，因此不再繼續(xù)闡述。著重關注從卷芯（極組）開始裝配的設備流程，圓柱鋰電池的裝配線從卷芯上料開始，包括卷芯（極組）托盤投入、輸送線運輸、卷芯（極組）供應、空托盤堆疊、排出、卷芯（極組）裝入托杯、托杯輸送等工序環(huán)節(jié)，整個過程對卷芯（極組）的定位要求準確，以及卷芯（極組）裝入托杯的高精確度，卷芯（極組）上料的效率也是設備重點考慮的地方，提高自動化程度與生產(chǎn)效率是市場、企業(yè)對未來設備的要求方向。

具體的工序流程在后面會配合相應的設備詳細介紹。

圖3是利用16×16的極組（卷芯）專用托盤進行極組供給，具體流程如下：人工通過小車（或者托盤輸送線）的方式將托盤投入到設備入口處，設備自動將托盤進行輸送、分盤、定位，使用機械手將托盤中的極組取放到極組專用托杯中，為極組入殼設備進行供料，具體的工藝流程如圖4所示。

圖3 卷芯上料設備

圖4 卷芯（極組）設備工藝流程

設備每個工位完成的具體動作包括如下步驟：①卷芯托盤供給；②托盤升降機；③托盤移送；④卷芯移送；⑤卷芯移送傳送帶；⑥卷芯直徑檢查。

卷芯上料設備布局如圖5所示。

圖5 卷芯上料設備布局

1—極組托盤小車；2—極組托盤供料；3—極組托盤傳送；4—取出托盤內(nèi)極組；5—極組放入進料工裝內(nèi)；6—空托盤疊放（5層）；7—空托盤疊放（10層）；8—空托盤小車排出

從上面的工藝流程中可以得知，卷芯上料機重點是把卷芯（極組）從托盤中取出并放在相應的托杯上，而準確性和工作效率是其重要的衡量標準。所以設備中的取料機械手的作用顯得尤為重要，選取該結(jié)構(gòu)作為關鍵結(jié)構(gòu)詳細說明，如圖6所示。

圖6 取料機械手

取料機械手在工作中，采用的16個夾子（手指）從極組托盤中取料，在氣動裝置的控制下可以高效完成相應動作。工作過程中的注意事項如下：

①卷芯夾取手指下降時有上下浮動功能。

②卷芯移送時一列的標準是16個。

③夾取手指的內(nèi)部及角保證光滑，卷芯不會有損傷。

④卷芯內(nèi)部不會因為夾取手指及套座移送而導致?lián)p傷。

2.2 J/R與B/I插入機

J/R即卷芯（極組），B/I即底部絕緣片。該工序的目的是將底部絕緣片(B/I)插入在極組(J/R)上，然后裝入鋼殼（或鋁殼）中，這是圓柱鋰電池裝配線的關鍵流程。結(jié)構(gòu)相對較復雜，設備所完成的動作較多。

J/R與B/I插入機用于實現(xiàn)電芯的(-)端部整理、(-)端部外徑檢測、NG出料、自動上料、(-)Tab定位、下絕緣片裝入、折(-)內(nèi)極耳、折(-)外極耳、鋼殼自動供料、吸取粉塵、CCD檢查絕緣片與極耳是否蓋住中心孔、電芯入殼、NG排出、良品下料等功能。

J/R與B/I插入機如圖7所示，其中極組由專用托杯通過輸送鏈板進行供給進入設備入口，分別對極組的終端Tab、先端Tab進行定位整理，插入B/I并隨即彎折Tab，通過視頻(CCD)對Tab彎折狀態(tài)與B/I狀態(tài)進行實時檢查；對鋼殼內(nèi)部進行除粉塵作業(yè)，鋼殼插入極組。具體工藝流程如圖8所示。

圖8 工藝流程圖

1）設備的組成及工位劃分

①卷芯供料；

②B/I沖裁和插入；

③負極耳定位與折彎；

④CCD檢查；

⑤鋼殼供給及插入；

⑥鋼殼插入卷芯單元；

⑦良品與NG品排出。

2）關鍵結(jié)構(gòu)

J/R與B/I插入機設備布局如圖9所示。

圖9 J/R與B/I插入機設備布局

1—料機械手；2—先端Tab定位與終端Tab定位；3—底部絕緣片插入；4—底部絕緣片沖裁；5—先端Tab彎折&終端Tab彎折；6—極組插入鋼殼（入殼）；7—鋼殼供料；8—NG排出

從圖9中可知，底部絕緣片(B/I)插入、底部絕緣片(B/I)沖裁、先端Tab彎折與終端Tab彎折、極組插入鋼殼（入殼）、鋼殼供料等比較關鍵，對整個裝配出來的半成品有至關重要的作用，選取其中幾個機構(gòu)做詳細的介紹說明。

①底部絕緣片(B/I)沖裁機構(gòu)如圖10所示。

圖10 B/I（底部絕緣片）沖裁機構(gòu)

1—伺服電機；2—上下導向；3—沖裁模具；4—B/I吸取機構(gòu)；5—B/I卷料供給方向；6—B/I卷料回收裝置

底部絕緣片(B/I)的沖裁機構(gòu)工作時重要注意事項如下：

a．B/I沖裁和供給時不會因靜電（有去靜電離子發(fā)生器）導致供給錯誤發(fā)生；

b．B/I插入使用負壓吸取方式；

c．B/I插入裝置設計為可上下浮動的構(gòu)造，插入時卷芯上部不會有損傷；

d．B/I片材質(zhì)：PP/PET建議厚度為0.3mm；

e．B/I顏色：藍色（顏色不允許白色和黑色）；

f．B/I供給確認，使用真空壓力進行檢查；

g．B/I沖裁不會出現(xiàn)中心口偏移的現(xiàn)象；

h．底部絕緣片的沖裁模具材質(zhì)為SKD11。

②(-)2Tab（負極）折彎。如圖11所示，負極的兩個Tab折彎工藝以及其先后折彎順序可以清晰看出來，在工作過程中，Tab的折彎和視頻檢查先后進行，做到加工的精確性和完整度，保證加工質(zhì)量。

圖11 Tab折彎機構(gòu)

③鋼殼供給機構(gòu)。鋼殼供給機構(gòu)如圖12所示，該機構(gòu)的鋼殼供給方式為包裝箱供給鋼殼，磁石吸附供給方式供給數(shù)量為10層。卷芯插入前在鋼殼內(nèi)部進行正壓吹，采用負壓吸的方式對鋼殼進行清潔處理。

圖12 鋼殼供給機構(gòu)

1—供料緩存Ⅰ；2—鋼殼吸取裝置Ⅰ；3—提升機構(gòu)Ⅰ；4—換盤橫移；5—鋼殼輸出；6—供料緩存Ⅱ；7—鋼殼吸取裝置Ⅱ；8—提升機構(gòu)Ⅱ

2.3 Tab焊接與縮口機及T/I插入機

如圖13所示，底部焊接機完成Tab焊接、縮口、插Pin、T/I插入等工藝，入殼后的極組投入設備，將(-)Tab與鋼殼底部進行電阻焊接、鋼殼口部縮頸、插入中心Pin、裝入T/I。過程中會分別對焊接強度、縮口外徑、中心Pin、T/I進行實時有效的檢查判斷。整體工藝流程如圖14所示。

圖14 整體工藝流程圖

1）設備組成及工位劃分

①電芯供料；

②卷芯中心孔整形；

③負極耳焊接部分；

④正極耳整形；

⑤整形后位置精度保證在±3?以內(nèi)；

⑥電池翻轉(zhuǎn)180°；

⑦鋼殼縮口；

⑧極耳定位與整形；

⑨T/I沖裁與插入；

⑩T/I檢查；

?極耳整理。

2）關鍵結(jié)構(gòu)

如圖15所示的設備布局圖中可知，Tab焊接與縮口機設備中(-)Tab焊接與拉力檢查、縮口、中心Pin插入、T/I沖裁、T/I插入等比較關鍵，對整個裝配出來的產(chǎn)品有至關重要的作用，選取其中幾個機構(gòu)做詳細的介紹說明。

圖15 關鍵結(jié)構(gòu)設備布局

1—極組中心孔整理；2—視覺檢測(CCD)；3—(-)Tab焊接與拉力檢查（焊接設定值：電流、電壓、壓力）；4—縮口；5—中心Pin供應；6—中心Pin插入；7—(+)Tab定位；8—T/I沖裁；9—T/I插入

①負極Tab焊接機構(gòu)。負極Tab焊接機構(gòu)構(gòu)成如圖16所示，該機構(gòu)主要完成負極處Tab與鋼殼的焊接工序，完成之后同時進行拉伸檢測，確定焊接后的強度能夠滿足要求。

圖16 負極Tab焊接機構(gòu)構(gòu)成

②縮口機構(gòu)?？s口機構(gòu)構(gòu)成如圖17所示，該機構(gòu)主要完成對卷芯的外殼即鋼殼的縮口工序，縮小卷芯上部的鋼殼外徑，這對于電池的封裝是個初步過程，為后續(xù)圓柱電池的封口做好鋪墊。

圖17 縮口機構(gòu)構(gòu)成

③Pin插入機構(gòu)。Pin插入機構(gòu)構(gòu)成如圖18所示，該機構(gòu)主要完成將中心銷(Pin)插入收口成型的卷芯內(nèi)徑中，包括Pin的供料、Pin的插入以及Pin高度檢查等，工序完成的同時也完成了對Pin插入的檢測，保證了工序的準確性以及完整度。

圖18 Pin插入機構(gòu)構(gòu)成

1—升降機械手；2—氣動手指與夾具；3—高度檢測；4—載具與輸送；5—二次定位

④T/I插入機構(gòu)。T/I插入機構(gòu)構(gòu)成如圖19所示，該機構(gòu)主要完成對正極Tab的定位、頂部絕緣片(T/I)插入電池內(nèi)部等工序，同時在動作完成以后對T/I插入進行檢測，保障工序完成的準確性和完整度。

圖19 T/I插入機構(gòu)構(gòu)成

1—升降機構(gòu)；2—90°旋轉(zhuǎn)；3—真空吸頭；4—載具與輸送

2.4 輥槽機及短路測試機

輥槽機及短路測試機（圖20）是對前面加工好的半成品電池進行加工，即對電池的鋼殼實施槽口加工進而滾壓，并對電池內(nèi)部進行短路測試。輥槽機由上料輸送帶、上料分料盤、輥槽機構(gòu)、下料分料盤、下料傳送帶等部件和除塵機構(gòu)與Hi-pot檢測裝置共同組成。輥槽通過采用橫向進刀、上下同時壓縮補給、背輪支撐的結(jié)構(gòu)方式來實現(xiàn)鋼殼槽口的成型。

具體工藝流程如下：電池投入后將托杯與電池分離，通過上下部的凸輪曲線運動，分別在電池長度方向進行機械壓縮，利用滾刀在鋼殼口部實施槽口的加工；對已完成輥槽工藝的電池進行尺寸檢查（輥槽部位的外徑、高度）與短路測試等。

關鍵結(jié)構(gòu)：輥槽機及短路測試機設備布局如圖21所示；其工藝流程如圖22所示。

圖21 輥槽機及短路測試機設備布局

1—電池投入；2—電池與托杯分離；3—輥槽（6個沖裁頭）；4—電池與托杯結(jié)合；5—T/I檢查；6—外徑檢測及高度檢測；7—短路檢測；8—X射線（電池排出）；9—NG排出

圖22 輥槽機及短路測試設備的工藝流程

從圖20的設備布局圖中可知，輥槽、短路測試設備中輥槽機構(gòu)、T/I檢查機構(gòu)、短路檢測機構(gòu)等是關鍵機構(gòu)，對整個裝配出來的產(chǎn)品有至關重要的作用，選取其中幾個機構(gòu)做詳細的介紹說明。

①輥槽機構(gòu)。輥槽機構(gòu)如圖23所示，該機構(gòu)主要完成在電池的鋼殼上進行輥槽，中間會完成電池和托杯的分離與結(jié)合動作，鋼殼上部輥槽成型，目的是為了確保蓋帽放置位置。

圖23 輥槽機構(gòu)

②短路測試機構(gòu)。短路測試機構(gòu)如圖24所示，該機構(gòu)主要完成在(+)Tab定位后，檢測鋼殼與卷芯(+)Tab間的電阻，保證電池內(nèi)部的絕緣性，是電池裝配完成前的檢測工作。

圖24 短路測試機構(gòu)

2.5 (+)Tab激光焊接機

(+)Tab激光焊接機（圖25）是圓柱電池裝配的后環(huán)節(jié)，主要功能是將正極處的Tab與電池的蓋帽進行激光焊接，并做進一步檢測工序，后面詳細介紹各個機構(gòu)的工作過程。

將注液后的電池(+)Tab與蓋帽進行激光焊接的工序包括：(+)Tab清潔、定位、CCD檢測、激光焊接、焊接拉力測試、Tab彎折、蓋帽壓入等。

焊接設備結(jié)構(gòu)布局如圖26所示，可以看出(+)Tab焊接機每個工位的具體工作內(nèi)容。其工藝流程如圖27所示。

圖26 焊接設備結(jié)構(gòu)布局

1—電池供給；2—高度調(diào)整；3—Tab定位；4—DMC清洗（濕擦）；5—擦洗（干擦）；6—Tab定位(CCD)；7—蓋帽供料；8—激光焊接；9—拉力檢測；10—焊接位置檢測(CCD)；11—極耳彎折；12—頂蓋壓入；13—高度檢測；14—NG排出；15—隨行治具

圖27 激光焊接機工藝流程

從圖26的設備結(jié)構(gòu)布局圖中可知，(+)Tab焊接機設備中激光焊接機構(gòu)、拉力檢測機構(gòu)、極耳彎折機構(gòu)、頂蓋壓入機構(gòu)等是關鍵機構(gòu)，對整個裝配出來的產(chǎn)品有至關重要的作用，選取其中幾個機構(gòu)做詳細的介紹說明。

①蓋帽激光焊接機構(gòu)。蓋帽激光焊接機構(gòu)如圖28所示，該機構(gòu)主要完成(+)Tab的定位、激光焊接Tab和蓋帽、焊接強度檢測、將蓋帽插入中鋼殼中等工序，每個工序都很關鍵，為后續(xù)的封口環(huán)節(jié)打好基礎。

圖28 蓋帽激光焊接機構(gòu)

②拉力測試機構(gòu)。拉力測試機構(gòu)如圖29所示，它由壓緊板、蓋帽夾持機構(gòu)、上下運動機構(gòu)、拉力傳感器、放大器等組成，用于檢查焊接拉力是否滿足強度要求。可根據(jù)要求自動設定檢測的頻次及拉力的大小，具有焊接拉力檢測范圍設置以及拉力異常報警停線功能。

2.6 封口機

封口機（圖30）是圓柱電池裝配的后環(huán)節(jié)，是對成型電池外表面鋼殼進行包裝封口，對電池外觀的保護，使得電池內(nèi)部的氣密性更好，是圓柱電池裝配的重要環(huán)節(jié)。封口機用于蓋帽焊接后電池的口部密封。鋼殼經(jīng)封口1次或2次彎折整形作業(yè)后，蹲壓電池上部端面，使電池內(nèi)部保持密閉。

封口機設備主要工藝包括：DMC清洗、卷邊1、DMC清洗、卷邊2、蹲封等。其詳細的工藝流程如圖31所示。

圖31 封口機設備工藝流程

封口機設備的整體布局如圖32所示，可以清晰看到設備從電池供給到封口、檢測完排出的加工整個過程。

圖32 封口機設備的整體布局

1—托杯與電池供給；2—DMC涂抹；3—卷邊；4—DMC涂抹；5—卷邊；6—排出；7—托杯與電池供給；8—托杯與電池分離；9—空托杯回流；10—DMC涂抹；11—蹲封；12—高度檢查；13—外形檢查；14—NG排出；15—電池排出

從圖32中可知，封口機設備中的卷邊機構(gòu)、蹲封機構(gòu)、外形檢測機構(gòu)等是關鍵機構(gòu)，對整個裝配出來的產(chǎn)品有至關重要的作用，選取其中卷邊蹲封機構(gòu)做詳細的介紹說明。其結(jié)構(gòu)示意圖以及工藝流程如圖33與圖34所示。

圖33 卷邊、蹲封結(jié)構(gòu)示意圖

圖34 卷邊、蹲封工藝流程

封口機通過3爪與封口模具對電池進行1次、2次的卷邊封口，然后利用上模具對電池表面進行蹲封工藝，目的是為了電池高度保持一致。

Pack的意思就是包裝，電池pack指的就是組合電池，也就是動力電池的包裝、封裝或者裝配過程。我們都知道動力電池內(nèi)部包括電解液、隔膜、正/負極材料等，這些東西組合在一起成了電芯；而多個單獨的電芯通過特定的方式進行包裝成組最后就形成了我們的動力電池，動力電池加上電池管理系統(tǒng)、電氣和機械系統(tǒng)等就能夠變成電動汽車的能量來源，而這整個過程所用到的就是電池pack。

什么叫PACK電池包？

首先要了解鋰電池單體、鋰電池模組和鋰電池包的大致區(qū)分：

電池單體(cell)：組成電池組和電池包的最基本的單元，一般能提供的電壓是3v-4v之間；

電池模組(Module)：由多個單體集合，構(gòu)成一個單一的物理模塊，提供更高的電壓和容量；

電池包(pack)：一般是由多個電池組集合而成的，同時，還加入了電池管理系統(tǒng)(BMS)等，也就是電池廠最后提供給用戶的產(chǎn)品。

Pack組成

電芯作為PACK的核心組成，目前以電芯的外形分類主流分為三大類：方殼、圓柱、軟包。正負極片通過不同的方式封裝到相應的外殼里面。

電池模組

通過組裝單體電芯，通過匯流排將電芯組成不同的串并聯(lián)，可用螺絲鎖緊、電阻焊、超聲焊接、超聲鋁絲焊及激光焊接。

綜合考慮生產(chǎn)良率、效率及連接點的內(nèi)阻，目前激光焊接已經(jīng)是很多電池廠商的首選。

PACK的要求

電池組PACK要求電池具有高度的一致性（容量、內(nèi)阻、電壓、放電曲線、壽命）。

電池組PACK的循環(huán)壽命低于單只電池的循環(huán)壽命。

在限定的條件下使用（包括充電、放電電流，充電方式，溫度等）。

鋰電池組PACK成型后電池電壓及容量有很大提高，必須加以保護，對其進行充電均衡、溫度、電壓及過流監(jiān)測。

電池組PACK必須達到設計需要的電壓、容量要求。

PACK電池包的組成

主要包括電池模塊、結(jié)構(gòu)件、電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)和BMS五大個部分。

電池模塊

如果把電池PACK比作一個人體，那么模塊就是“心臟”，負責儲存和釋放能量，為汽車提供動力。

結(jié)構(gòu)件

主要由電池PACK上蓋、托盤、各種金屬支架、端板和螺栓組成，可以看作是電池PACK的“骨骼”，起到支撐、抗機械沖擊、機械振動和環(huán)境保護（防水防塵）的作用。

電氣系統(tǒng)

主要由高壓跨接片或高壓線束、低壓線束和繼電器組成。高壓線束可以看作是電池PACK的“大動脈血管”，將動力電池系統(tǒng)心臟的動力不斷輸送到各個需要的部件中，低壓線束則可以看作電池PACK的“神經(jīng)網(wǎng)絡”，實時傳輸檢測信號和控制信號。

熱管理系統(tǒng)

熱管理系統(tǒng)主要有4類：風冷、水冷、液冷、相變材料。以水冷系統(tǒng)為例，熱管理系統(tǒng)主要由冷卻板，冷卻水管、隔熱墊和導熱墊組成。熱管理系統(tǒng)相當于是給電池PACK裝了一個空調(diào)。

BMS

Battery management system 電池管理系統(tǒng)，可以看作是電池的“大腦”。主要由CMU和BMU組成。

CMU ：Cell monitor Unit單體監(jiān)控單元，負責測量電池的電壓、電流和溫度等參數(shù)，同時還有均衡等功能。當CMU測量到這些數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)通過前面講到的電池“神經(jīng)網(wǎng)絡”傳送給BMU。

BMU：Battery management Unit電池管理單元。負責評估CMU傳送的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)異常，則對電池進行保護，發(fā)出降低電流的要求，或者切斷充放電通路，以避免電池超出許可的使用條件，同時還對電池的電量、溫度進行管理。根據(jù)先前設計的控制策略，判斷需要警示的參數(shù)和狀態(tài)，并且將警示發(fā)給整車控制器，最終傳達給駕駛?cè)藛T。

工藝流程

電池PACK是新能源汽車核心能量源，為整車提供驅(qū)動電能。作為新能源汽車的核心部件，其品質(zhì)直接決定了整車性能。設備精度和自動化水平將會直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和一致性。

雖然電芯及模組種類不同，但是PACK的組成和工藝流程大體是一樣的，下圖所示供參考。

PACK裝配工藝流程

主要分為裝配工藝、氣密性檢測工藝、軟件編寫工藝、電性能檢測工藝等。

在包裝階段，電池通過激光焊接、超聲波焊接以及脈沖焊接，或是通過彈性金屬片接觸等方式組裝成電池包，之后就會進行裝配，主要通過螺帽、螺栓、扎帶、卡箍線束拋釘?shù)葘㈦姵匕b配在電動汽車之上，讓其跟其他部分形成動力總成。

氣密性檢測是一個十分重要的環(huán)節(jié)，畢竟動力電池安裝在新能源汽車的座椅下方，距離車上的人員很近，而且跟外界直接接觸，如果氣密性不好就可能出現(xiàn)泄漏，而且空氣、灰塵等也可能會進入電池內(nèi)部，硬性性能。另外，在路上行駛的車難免會遇到雨天，如果氣密性不好，電車有可能會短路或者出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，嚴重威脅車內(nèi)人員安全。

軟件刷寫工藝就是將BMS控制策略以代碼的形式刷入到BMS中的CMU和BMU中，電子控制單元會對電池測試和使用過程中采集的電池狀態(tài)信息進行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理和分析，然后根據(jù)分析結(jié)果對系統(tǒng)內(nèi)的相關功能模塊發(fā)出控制指令，通過這一工藝用戶可以實現(xiàn)對電池狀態(tài)的實時把控，確保行車安全。

最后要進行的是電性能檢測工藝，它是在產(chǎn)品下線之前必做的檢測工藝。主要包括絕緣檢測、充電狀態(tài)檢測、快慢充測試等，當電池完成這一系列的測試之后就說明整個pack工藝達到了客戶的要求，就能大規(guī)模進行供應了。

產(chǎn)線介紹

PACK裝配過程中存在很多柔性線路及壓裝擰緊，要自動化的難度較高及投入產(chǎn)出比不高，所以后段設備的自動化程度相對于前段和中段會比較低，但是可兼容圓柱、方殼、及軟包三種PACK電池包裝配。

可能會要求自動化的工位：

-下殼體自動上線

-模組自動上線入殼體

-模組固定擰緊

-上蓋上線及擰緊

-自動涂A/B導熱膠（根據(jù)工藝而定）

-自動涂密封膠（根據(jù)工藝而定）

-成品下線

另外有些會提出銅牌安裝及螺絲擰緊、氣密性測試、EOL測試也需要自動的方式，這種比較少，且穩(wěn)定性較難保證。

后段PACK線量產(chǎn)設備的主要有兩種運轉(zhuǎn)類型：

1. AGV+裝配臺車

以往主要在車廠使用較多，現(xiàn)電池廠也慢慢在推此種模式。

AGV輸送

2. 輸送線+托盤的模式

滾筒線/輥道摩擦線/倍數(shù)鏈輸送線