模板-储能模组PACK线技术协议220324V3

2/2XXXXXX有限公司方形铝壳储能电池模组半自动线技术方案设备名称：方形铝壳储能电池模组半自动线设计单位：日期：目录1项目概述 32产品信息 43产线整体性能参数 54设备布局 75产线主要设备介绍 85.1OCV检测配组工段 85.2堆叠工段 95.3电芯极性检测工站 95.4激光焊接工作站 105.5DCR测试工站 145.6绝缘耐压检测工站 175.7采集软排焊接工站 195.8模组下线吊装工站 215.9PACK装配线 225.10EOL测试工站 235.11PACK吊装下线 265.12MES系统 266产线关键零部件品牌 287设备通用技术要求 298Layout 31说明：本模板内灰色字体部分务必检查与实际项目相匹配并作修改；

1项目概述1.1项目宗旨该项目旨在实现公司方形铝壳模组成型加工及后续PACK组装工作的完成。产线设计主要设备：电芯OCV检测及测厚工位、电芯贴胶工位、人工手动堆叠工位、夹紧装置及转移、电芯极性检测及绝缘测试工位、模组激光打码工位、模组捆扎工位、极柱清洗工位、铝排安装工位、BUSBAR激光焊接工位、模组DCR测试工位、模组绝缘耐压测试工位、采集软排（FPC）安装工位、FPC焊接工位、模组EOL测试下线工位；PACK组装流水线、整包EOL测试工位，整包充放电测试工位，以此来提高和保证产品品质。1.2工艺路线1.2.1模组整体工艺路线电芯人工上料进OCV输送机构——OCV检测——人工堆叠工位（含扫码）——模组压紧装置转移——模组紧固成型（模组结构捆绑式）——电芯极性检测/单体电芯绝缘检测——激光打模组码/极柱清洗——BUSBAR人工安装定位——BUSBAR激光焊接——模组DCR检测——焊后模组绝缘耐压测试——采集软排（FPC）安装/焊接——模组下线.模组二维码激光打码与OCV检测电芯扫码关联，满足MES系统追溯功能要求；1.2.2PACK段PACK段为倍速链式流水线；具体工艺流程如下：机箱上线模组入箱——缓存工位——模组固定及串联——缓存工位——熔断器安装——缓存工位——BMS（保护板）安装——缓存工位——总正总负连接端子安装——缓存工位——通讯接口、面板安装——缓存工位——线束连接安装——缓存工位——总正总负连接安装——缓存工位——封箱安装——缓存工位——总正总负电压检测——缓存工位——绝缘耐压检测及PACK箱下线——转充放电测试整线工位共计需要满足工艺流程要求；预计20-22工位；

2产品信息2.1电芯与模组信息电芯类型尺寸（长X宽X高）备注LFP方形33*173*207100AhLFP方形71*173*207280Ah模组结构长度以：1P8S/1P12S结构形式进行设计，预估模组尺寸：电芯规格尺寸（长X宽X高）备注100Ah323*173*2101P8S280Ah627*173*210280Ah915*173*2101P12S2.2产品结构图（此图仅做参考）2.2.1电芯尺寸公差要求1）电芯尺寸公差要求：100Ah外形规格：33*173*202（含极耳33*173*207）280Ah外形规格：71.5*173*207（含极耳71.5*173*207）电芯尺寸目前仅作为产线报价参考，具体电芯尺寸后续提供；电芯工装夹具在设计过程中充分考虑后续电芯的尺寸变化，留有冗余度更换夹具；2.3对电芯来料说明所有来料电芯表面不能有包膜破损、绝缘介质翻边翘起、漏液等不良情况。

3产线整体性能参数设备名称方形铝壳电池储能模组PACK线设备尺寸长*宽*高：42000mm*6000mm×3500mm（以最终设计为准）厂房承重≥350Kg/㎡稼动率≥90%效率≥6PPM（电芯）设备功率≤130KW供电要求电压三项380±10V电流≤140A设备良率一次良率≥98%二次良率≥99.5%（含返修不包含来料不良的情况）环境要求温度0-35℃湿度20-80%压缩空气要求气压0.5-0.7MP用量≤180m³/H氮气要求气压0.5-0.8MP用量20L/min3.1设计依据本产线以100（兼容280AH）电芯1P8S模组为设计依据，产品加工一次良率98%，二次良率99.5%（含返修不包含来料不良的情况）。3.2数据管理关键工位数据均可上传至数据库，最终集成二维码激光（标签机）打码在模组上，所有数据和模组一一对应，产品具有可追溯性。3.3模组段工艺流程图（仅作示意）3.4PACK段工艺流程图（仅作示意）

4设备布局整体布局（仅作示意）模组段（仅作示意）Pack段（仅作示意）

5产线主要设备介绍5.1OCV检测配组工段工段流程要求：1、单体电芯由人工操作上线，放置于设备输送线体上；2、设备自动扫码关联电芯，并对电芯进行IR/OCV检测；3、判定合格电芯流入设备出口处，由操作人员手动放入流转箱或直接堆叠成组；4、对判定不合格的电芯流入NG工位，NG工位满足一定数量的缓存；5、设备具有自由设定测试范围值功能，满足各种电芯来料情况；6、所有数据录入MES系统；7、设备具备根据设定的参数进行自动配组分选功能，产线预设4个档位；（布局图，仅作示意）OCV测试工段检测参数：电压、内阻；安全要求：1、所有与电芯接触部位零部件材质均需为绝缘材料；2、电芯上线后确保所有部位对电芯无任何磕碰、挤压、摩擦伤；生产效率：12ppm；720PCS/1小时；关键配置：日置3561检测仪器、基恩士（或三菱）操作系统、研华工控机日置3561测试仪性能介绍：5.2堆叠工段工段流程要求：1、此工位为人工操作工位，所有与电芯接触部位均需绝缘处理或采用绝缘材料加工；2、工位设计操作性较强的组合夹具，满足人机结合要求；3、夹具设计留有冗余，满足单体电芯宽度300，模组长度800；（堆叠工装示意图）安全要求：1、流水线承重要求：产品重100Kg；3、流水线运行过程平稳可靠，各分段衔接无缝隙，噪音低于75db；4、操作简单、维修更换方便；生产效率：与OCV效率匹配，结合人工操作的频次计算合理的流转托盘数量；关键配置：斑马打标机、研华工控电脑、得利捷手持扫码枪5.3电芯极性检测工站工段流程要求：1、此工位为自动工位，堆叠成型的模组通过倍速链传输流入该工站；2、固定式扫码枪通过移栽进行电芯二维码逐一扫码，通过扫码结果判定电芯极性；3、自动绑定模组码与电芯码；（极性检测工站示意图）安全要求：1、设备配有急停按钮及防误开门停机响应；生产效率：12ppm；720PCS/1小时；关键配置：霍尼韦尔固定扫码器、基恩士（或三菱）操作系统5.4激光焊接工作站工段流程要求:1、模组捆扎后，人工安装汇流排，经流转进入激光焊接工作后，自动定位锁紧；2、设备自动扫码录入；3、设备自动运行开始进行拍照定位、测焦距；4、焊接压紧工装自动压紧，开始焊接；5、设备自动进行焊渣及除尘收集处理；6、设备自动上传每个点位的焊接功率、每点位功率值、焦距值；7、焊接工位考虑后续扩容整体pack箱焊接需求尺寸：750*750；8、兼容不同款电芯，工装夹具设计可快速更换方式；（激光焊接工站示意图）安全要求：1、焊接工作站设计成封闭式，只留有进出口，其余位置为可打开式；2、维修、保养、检修位置具备停机自锁功能；3、具有除尘、吸渣功能；并满足工业吸尘除尘相关标准要求；4、配备防激光护目镜；生产效率：1.5模组/min（8支电芯/模组）；关键配置：IPG6000激光器、大族振镜、KUKA机械手、汉立冷水机、安博特稳压器、力科除尘器；5.4.1焊接压头配置说明采用步进式双压头配置压头A按压指定位置1后进行激光焊接，同时压头B移动到指定位置2按压等待，位置1焊接完成后，压头A移动至指定位置3，与此同时压头B所在的位置2及进行焊接，如此反复，提高生产效率；5.4.2激光器配置说明激光器配置IPG-YLS-6000激光器，详细参数如下：5.4.3振镜配置说明配置大族高功率振镜焊接系统（配置示意图）（光路示意图）基础配置清单：激光从QBH光纤头射出，经过准直透镜使激光变为平行光，再经过高功率振镜X轴，Y轴镜片反射到平场镜片的特定位置，经平场镜头聚焦后，平行光被聚成一点，在焦点平面特定范围内，可实现对工件的焊接加工；为减少焊接过程中飞溅物对焊接保护镜片的污染，在保护镜片下方安装双护气刀，焊接时打开气刀，便可将飞溅物吹到另一侧。5.4.5机械手配置说明配置库卡KUKAKR210R2700机械臂；技术数据与工作空间：5.4.6冷水机配置说明冷水机选用汉立HL-6000-QG2/2，操作简单，支持中英文显示，性能稳定可靠，故障率低，技能省电。冷水机的组成是由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、水箱和水泵等组成，其工作原理是压缩机将从蒸发器吸来的过热蒸汽压缩成为高温高压的气体，并排向冷凝器冷凝放热成高压液体，经节流装置降压后成低温低压的过冷液体，低温低压的过冷液体经过蒸发器汽化吸热成过热蒸汽，再次回到压缩机进入下一个循环，实现制冷功能。蒸发器汽化吸收的热量来自冷却介质，冷却介质的温度会降低，低温的冷却液被水泵一分为二压出，一路低温冷却液给激光器降温，另一路经加热装置加热成常温冷却液给激光切割头降温。技术参数如下：5.4.7除尘器配置说明烟雾净化处理器净化原理：烟尘废气通过吸烟管/吸烟口进入净化机内，首先经过均流板导流，使烟尘废气均匀通过过滤层，确保滤芯每一部分都得到有效利用。预过滤层对烟尘废气中较大的污染粒子进行有效拦截，延长主过滤器的使用寿命。主过滤层对烟尘废气中直径为0.3微米以上的颗粒的过滤效率达到99.99%以上。气体过滤层选用浸渍型活性炭加分子筛及氧化剂做吸附剂，能对烟尘废气中有害的化学性气体进行有效的吸附。5.5DCR测试工站工段流程要求：1、焊接后模组自动流入工位；2、自动进行进行DCR测试；上传数据：电压、电流、时间、Δ阻值、温差判定焊接质量；瞬间充放电电流为电芯容量的2C，时间≤10S；安全要求：1、过压、过流、缺相、过温保护警报；2、掉电后，电池与设备之间自动断开，有效避免因重新上电而造成的意外，同时可保存断点数据；3、在异常紧急情况下，通过急停按钮实现设备紧急停止；生产效率：1.5模组/min（8支电芯/模组）；关键配置：德普DCR测试机（DCR工站布局示意图）配置清单：主要技术参数：5.6绝缘耐压检测工站工段流程要求：1、模组自动入工位，扫模组码；2、自动启动设备；3、工位工装夹具自动到位检测模组；4、记录数据上传MES系统；安全要求：此工作工位为高压高电流工位，绝缘性能要求较高，设备的绝缘性必须经过检测；同时具有单独的接地线；生产效率：1.5模组/min（8支电芯/模组）；关键配置：TONGHUI绝缘耐压测试仪；同惠TH9320-S4测试仪表技术介绍：产品技术参数5.7采集软排焊接工站工段要求：1、人工装配采集软排，并固定到位；2、采用200W纳秒激光器焊接设备；3、启动激光焊接设备，设备自动焊接；4、焊接结束，设备自动停止；5、人工取走完工模组；安全要求：1、焊接工作站设计成封闭式，只留有进出口，其余位置为可打开式；2、进出维修、保养、检修位置具备停机自锁功能；3、具有除尘、吸渣功能；并满足工业吸尘除尘相关标准要求；4、配备防激光护目镜；生产效率：1.5模组/min（8支电芯/模组）；关键配置：JPT激光器（FPC焊接工站示意图）5.7.1焊接系统配置说明配置清单1、激光系统采用JPT200-M7高亮度激光器，针对于脉冲焊接将光束质量保持在小于1.5，由于能量密度更高且在低脉宽保持高峰值功率，可用于异种金属的焊接。2、光学及观察系统1）光学系统:1064nm基于振镜的高精度反射、聚光系统。2）激光校正选用0.6328μm的LD激光准直系统指示光轴位置,指示光与激光同轴,在加工时可达到寻迹指示的功能，通过肉眼即可观察打标位置,并及时进行精确对位。3、高精度振镜扫描和聚焦系统采用进口高速度、高精度振镜扫描电机及扫描器高光学质量石英聚焦透镜。可保证高速工作情况下保持精度及消除热透镜效应。1）扫描器分辨率0.0002mm重复精度±0.0005mm直线扫描速度最大15000mm/s2）F-θ平场透镜焦距f=160mm工作幅面100mm×100m5.7.2焊接压头配置说明(焊接压头示意图)配置单压头，压头通过移栽到达指定位置按压焊接；5.8模组下线吊装工站工段安全操作要求：1、人工配置辅助工装进行下线模组；2、辅助工装设计安全可靠、简单、易操作；3、与模组接触部位设计绝缘可靠，对模组无伤害；（模组下线布局图，仅作示意）选用模组抓取工装抓取模组，与模组接触部位采用耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性优异的绝缘材料，保证不损伤模组。安全可靠、简单、易操作，最大承重500KG。5.9PACK装配线装配段采用倍速链式（PACK线布局示意图，仅作示意）1、整条产线为双层倍速链式产线，产线两端配置配套的操作托盘回流的升降机构；2、产线宽度与托盘宽度相同800，工位宽度1000，高度650-700；托盘承重不低于150Kg；托盘材料选用电木板板制作，并增加5mm厚软胶垫，软胶垫正面颜色为绿色；每个工位都有单独的双启动按钮，操作工完成操作后，摁下按钮，托盘下降与倍速链接触流入下一工位；3、预估人工位与缓存工位22个，流转托盘不少于25个，产能按模组1.5PPM计算；（线体流转速度不低于20m/s）；每个操作工位按需配置工具放置架；4、每个工位配备一个220V电源插排；5、配12个触控屏，用于工位名称显示及数据上传；6、产线上线产品数量、过程数据与产品对应、下线产品数量一一对应；7、配备6把数显拧紧枪；1把模组螺栓拧紧枪，模组紧固螺栓M3-M120.5-20NM，手持式电动拧紧枪;1把高压螺栓拧紧枪,高压连接线紧固螺栓M3-M120.5-20NM,手持式电动拧紧枪;1把BMS/高压盒拧紧枪,BMS/高压盒紧固螺栓M3-M120.5-20NM,手持式电动拧紧枪;1把电池上盖、低压检测线、连接器插座螺栓拧紧枪,平头十字M3-M80.5-15NM手持式电动拧紧枪;1把内六角,M3-M80.5-15NM手持式电动拧紧枪;1把内六角,M3-M80.5-15NM手持式电动拧紧枪;备注：批头类型按需至少包含一字、十字、内六角、外六角；8、扫码枪配置：配置8把得利捷无线手持扫码枪；9、根据产线工艺，物料架配置10套，可根据实际生产需求移动位置；10、产线倍速链分段处设计无缝对接，托盘运行应平稳可靠，距离设备1米测得噪音＜75db；11、产线运行过程中可形成对应的关联自锁条件，确保产品在倍速链上的运行无安全隐患风险；5.10EOL测试工站流水线模组自动流到EOL检测工站，人工进行模组EOL检测，用于锂电池模组功能性测试的综合系统。本系统在产品到位后，扫描条码或二维码由追溯系统和软件确认产品信息OK启动测试，并且自动判断测试结果是否合格，对不合格品进行报警。本系统主要完成功能有：根据测试项目要求配置测试项内容进行自动测试，自动记录、保存数据，上传到追溯系统。（EOL测试工站示意图）测试流程：配置瑞能EOL-PACK-300VEOL综合测试系统，技术参数如下：基本参数：序号项目名称技术参数1操作模式自动测试2通讯方式内部使用RS232串口、以太网等通信3输入电源AC220V±10%，50HZ4设备工作环境温度15℃～26℃设备工作最大相对湿度40～53%（RH非冷凝）设备噪音≤75dB防护与保养设计考虑减少粉尘堆积、易清洁维护、元器件防尘模块参数：序号单元名称规格型号备注1绝缘耐压仪同惠TH9320_S4AC耐压测试：0.2～5KVAC；0.00～10mA；DC耐压测试：0.05～7KVDC；0.00～10mA；绝缘电阻测试：25V～1000V；0.1MΩ～9.99GΩ；2内阻仪日置BT3563/3562/3561最大测试电压：±300V（3563)；/±100V（3562)；/±60V（3561)；检测精度：±0.01%rdg.±3dgt.；量程：3mΩ～3000Ω；检测精度：±0.5%rdg.±10dgt.；4等电位仪TH9411A电流量程：1～32Aac;电压量程：0～8Vac;电阻量程：0～600mΩ；分辨率0.1mΩ5CAN卡CANET-2E-U支持CAN2.0A和CAN2.0B协议标准帧、扩展帧；2路CAN通道；波特率5Kbps～1Mbps；8IO模块RP-EIO-128CH模块量输出通道128路；可以根据电芯数量多少任意扩展；9温、湿度仪RJ45网口温湿度记录仪实时监测环境温湿度；支持网络通讯；10Master电阻盒01RP-Master01绝缘挑战电阻：50MΩ、100MΩ、300MΩ；耐压挑战电阻：1MΩ、4MΩ；11电脑戴尔/研华CPU型号：IntelCorei5；内存：8G；硬盘：固态硬盘256G+机械硬盘1TB；网卡：百兆网卡3个；主要测试项目分析：序号测试项目功能描述预估测试节拍1工装定点测试工装到电池PACK定点人工2Pack绝缘检测系统检测Pack主正、主负与箱体之间绝缘阻抗，并判断是否合格。耐压机正接主正，耐压机负接箱体，测量绝缘阻抗；耐压机正接主负，耐压机负接箱体，测量绝缘阻抗；8S*23Pack耐压检测（DC/AC）系统检测Pack主正、主负与箱体之间耐压漏电流，并判断是否合格。耐压机正接主正，耐压机负接箱体，测量漏电流；耐压机正接主负，耐压机负接箱体，测量漏电流；8S*24短路检测系统检测Pack主正、主负与箱体之间电阻，并判断是否合格。4S*25CAN通讯检测系统读取BMS内CAN指定帧报文，并判断是否合格。5S8总压精度检测系统检测Pack主正、主负口开路电压4S9交流阻抗测试（ACR）系统检测Pack的交流阻抗并判断是否合格。5S14测试数据上传测试数据上传MES系统。4S15合计时间60S5.11PACK吊装下线（PACK下线吊装示意图）设备说明：1.人工使用吊装设备对模组、电池包整包进行下线；2.吊装配备称重，下线时称重，称重最大负载500kg；3.选用模组抓取工装进行整包抓取，与整包产品接触部位采用耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性优异的绝缘材料，确保不损伤整包。4.辅助吊装设备最大可支持500kg物料的吊装，抓取工装组件后续根据客户要求进行具体设计；5.12MES系统1.MES系统，覆盖生产过程中的所有与产品相关参数；2.设备融合和数据可视化分析为核心，以产品追溯为基础目标，借助数据采集、数据分析、数据可视化等技术手段，形成灵活机动的信息追溯系统；3.MES系统包含车间OCV工序至产品下线的全过程；4.配置1台75英寸以上显示屏用于显示车间运行情况；5.不合格品与合格品在MES系统中进行分区区分，利于查找；主要功能模块：功能模块描述数据追溯管理对人工焊前绝缘检测、激光焊接、模组焊后绝缘耐压检测等工序与模组二维码进行数据绑定。历史数据管理系统具备不低于三个月本地数据存储功能，数据存储在数据库中。生产看板实时监控整线生产状态，包含生产数，良品率，稼动率等生产信息。设备管理实时监控设备状态，具备设备异常报警提醒功能。登录管理系统包含管理员/操作员两级权限。管理员权限具备添加/删除操作员功能。

6产线关键零部件品牌1.整线关键零部件品牌序号名称品牌产地16000W激光器IPG进口2高功率振镜焊接头大族中国3冷水机汉立中国4稳压器安博特中国5高负压集尘器力科中国6激光测距仪基恩士进口76轴机器人KUKA进口8IR/OCV测试仪日置进口9探针国产中国10全景相机海康威视中国11CCD视觉系统欧姆龙进口12气动元件亚德客中国13扫码器得利捷/霍尼韦尔进口14手持式扫码枪得利捷/霍尼韦尔进口15触摸屏威纶通进口16工控机研华进口17PLC基恩士/三菱进口18服务器戴尔进口2.易损件清单序号配件名称备注1焊接压头2吸盘如有此部件3接触探针3.随机资料名称数量单位文件设备操作说明书1份备品清单1份易损件图纸1套总装图1套电气气路图1套7设备通用技术要求7.1设备安全要求：7.1.1设备设计符合人体工程学，操作方便安全，整体牢固可靠。7.1.2设备具备良好和全面安全防护措施，设备上的转动部件、危险零部件及危险部位，具备防护装置和光栅安全标示，安全环保达到国家标准。7.1.3设备外观设计布局合理、大观、无明显的缺陷，无色差并根据技术要求决定颜色进行制作，与标准色卡相对比，无明显的色差区别。7.1.4设备的焊接部位，打磨光滑，平整、无裂纹，整体设备无锈迹、锈点。7.1.5所有机罩能用透明的采用透明的机罩（包括焊接工位）。7.1.6所有加工件无锐角、毛刺，光滑平整、无明显的加工痕迹。7.1.7设备整体布局合理，操作方便、结构紧凑并不得影响各零部件的更换，维修。7.1.8安全警示标识在对应的点位口，标识标准、规范、醒目、长久有效（不掉色、不脱落、不起层、不易损）。7.1.9排空气体中粉尘含量符合“GB16297-1996大气污染物综合排放标准”；7.1.10符合相关安全设计规定；7.1.11符合设计相关标准规范：7.1.11.1供货设备噪声水平应符合“GB12348-2008工业企业厂界环境噪声排放标准”，在正常操作工况下的将小于75dB(A)(距离设备1m处)。若供货设备不能满足现场噪音要求，卖方将提供必要的降低噪音的设施（如隔音罩）；7.1.11.2整个系统保持良好的静电接地；7.1.11.3电气单元外壳保持良好接地防止漏电；7.1.11.4与物料接触部分充分考虑绝缘和防划伤保护；7.2电气安全要求：7.2.1整机配备电源、气源的切断阀，确保检修时不会产生危险。7.2.2控制系统放置在操作者便于操作和观察的部位。7.2.3设备的电气控制系统具备过载保护和短路保护功能。7.2.4配电柜出口周围配备有防止电线磨损的措施。7.2.5设备必须符合国家相关安全标准需求,如因设备的设计、制造、安装、运行的安全问题，乙方应承担责任。7.2.6设备在设计过程中应充分考虑安装防护装置，如防护罩，防护网，防护光电，防护光栅等，防护门需具备互锁装置。7.2.7防护装置应能控制人员无法进入设定的某区域或者人员进入后设定的某一区域内，控制系统停止工作。7.2.8各操纵手柄等设计，充分考虑位置的合理性，操作简单、方便。7.2.9电气控制系统在光电感应、光栅感应装置传输信号的范围内接收稳定，处理稳定。7.2.10电气控制系统具备在相关能源停供的情况自动对相关功能进行制动，或对整机进行控制，停止工作。7.2.11整机设备各工序中的单体设备均安装三色素光报警装置，三色分别体现不同的设备即时状态。7.2.12电气控制系统应具备对应设备的各项过载保护功能。7.2.13若设备采用三相四线电源，应确保设备外壳接地功能。7.2.14设备设计应充分考虑运行过程中的震动问题，有效消除因设备震动带来的紧固件的松动，运行点位的跑偏等现象造成设备故障的发生或产品的报废等质量事故的发生。7.2.15执行标准如下：a）GB5226.1-2002，《机械安全机械电气设备第1部分：通用技术条件》；b）GB4046，《电气设备安全设计导则》；c）GB/T10320-2011激光设备和设施的电气安全；d）GB50231，《机械设备安装工程施工及验收通用规范》；e）执行国家安全、环保方面的相关标准；7.3其它要求7.3各工段设备工装通用要求：