动力电池模组及PACK自动化智能生产技术要求征求意见稿

1T/CASMEXXXX—2024动力电池模组及PACK自动化智能生产技术要求本文件规定了动力电池模组及电池包（PACK）自动化智能生产的术语和定义、缩略语、总体要求、技术要求、集成要求。本文件适用于采用电芯组成的模组装入电池包的生产方式（模组到电池包（MTP））以及将电芯直接装配进电池包的生产方式(电芯到电池包（CTP）/电芯到载体（CIR）/电芯到底盘（CTC）/电芯到车身（CTB））的智能生产设计和制造。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T38331-2019锂离子电池生产设备通用技术要求GB/T37415-2019桁架式机器人通用技术条件GB/T38871-2020工业环境用移动操作臂复合机器人通用技术条件GB/T23331-2020能源管理体系要求及使用指南GB/T24001-2016环境管理体系要求及使用指南GB/T37393-2019数字化车间通用技术要求GB/T38129-2019智能工厂安全控制要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1动力电池模组powerbatterymodule动力电池模组是由多个电池单元（电芯）按照一定的电气和机械结构组合而成的整体，主要用于电动汽车、储能系统及其它电动设备。3.2电池包PACK电池包是由多个电池单体及其配套的电池管理系统、热管理系统和结构支撑等组件组成的完整电池系统，旨在为电动车辆和储能设备提供高效、安全的电能输出。3.3电芯cell电芯是动力电池的最小单位，也是电能存储单元。模组到电池包（MTP）是将电池模组通过自动化设备和标准化流程进行组装、集成和测试，形成完整动力电池包的生产工艺。3.5电芯到电池包CTPcelltoPack电芯到电池包（CTP）是将电芯直接集成到电池包中，省略模组环节的生产工艺。3.6电芯到载体CIRcellinroom电芯到载体（CIR）是将电芯直接集成到电池载体(即电池包)中，省略模组环节的生产工艺。2T/CASMEXXXX—2024注：工艺可以与CTP复用。3.7电芯到车身CTBcelltobody电芯到车身（CTB）是将电芯直接集成到车身中，省略模组环节的生产工艺。注：工艺可以与CTP复用。3.8电芯到底盘CTCcelltochassis电芯到底盘（CTC）是将电芯直接集成到底盘中，省略模组环节的生产工艺。注：工艺可以与CTP复用。3.9汇流排busbarBusbar是一种多层复合结构连接排，其连接方式通过焊接或螺栓紧固的方式，将电池端子或模组极柱以串连或并连方式连接起来。注：根据材料分类有铜、铝、铜铝等。3.10生产节拍productiontakt生产节拍是完成一个电池模组或PACK生产所需的时间，通常以秒或分钟为单位。注：实际管理中可针对实际节拍时间(ATTActualTaktTime),指生产线连续完成相同的两个或两批产品所消耗的实际时间间隔，或周期时间(CTCircleTime),指操作人员(或机器)完成3.11可编程逻辑控制器programminglogiccontroller可编程逻辑控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。注1：硬件PLC采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型注2：硬件PLC存在单站控制、现场升级困难的问题，柔性制造系统中往往部署软件P4缩略语下列缩略语适用于本文件。OHT:悬吊式空中搬运系统(OverheadHoistTransport)AGV:自动导引车(AutomatedGuidedVehicle)HMI:人机界面(HumanMachineInterface)EOL:下线(EndofLine)OCV：电池开路电压(OpenCircuitVoltage)MES:制造执行系统(ManufacturingExecutionSystem)ATT：实际节拍时间(ActualTaktTime)CT：周期时间(CTCircleTime)5总体要求动力电池模组及PACK自动化智能生产的总体要求体现在以下三个方面：——高效生产与资源优化：实现生产流程的高度自动化，确保生产效率最大化，并能够灵活应对市场需求变化，快速切换不同型号和规格的产品。——精准质量控制：建立全面的质量管理体系，集成在线检测和反馈机制，确保产品在生产过程中的一致性和可靠性，严格控制不良品率，符合行业标准。——智能化数据管理与决策支持：构建数据驱动的生产管理系统，实时采集和分析生产数据，以支持生产过程的优化和决策，推动生产效率和质量的持续提升。6动力电池模组及PACK自动化智能生产技术要求6.1模组及PACK线自动化智能系统动力电池模组及PACK线的自动化智能系统通常包含以下组成部分：3T/CASMEXXXX—2024a)自动化生产设备：包括机器人手臂、自动装配机、焊接设备、涂胶设备、测试设备等，用于完成MTP或CTP(CIR/CTB/CTC)中各道工序。b)智能物流系统：如悬吊式空中搬运系统（OHT）、自动导引车（AGV）、输送带系统和缓存库（立体仓库以及标准库用于实现物料的自动搬运、配送和缓存，确保生产线各环节的高效衔接。c)柔性生产控制系统：通过软件定义生产控制环节，用于监控和管理整个生产过程，实时收集数据，调度设备，确保生产线的协调运作。柔性运动控制系统以运行在高性能工控机上的软件替代可编程逻辑控制器（PLC）做运动控制，提高换型效率。d)制造执行系统（MES）：用于订单管理、生产调度、数据采集和分析，实现生产过程的数字化和信息化管理。e)质量检测系统：包括在线无损检测设备（视觉检测设备、超声波检测设备、工业X-Ray或工业断层扫描检测设备等）和传感器，以及安规（耐压、绝缘等）检测设备，监测电池模组和PACK的质量，确保产品符合标准。f)数据管理平台：用于存储和分析生产数据，包括质量追溯、设备状态监控和生产效率分析，以支持决策和优化生产流程。g)人机界面（HMI）：提供操作人员与系统之间的交互界面，便于实时监控生产状态和进行必要的操作。在“黑灯工厂”或“灯塔工厂”中可减少人机界面部署。h)安全监控系统：确保生产过程中的人员和设备安全，包括紧急停机系统和安全防护措施。6.2自动化智能流程动力电池模组及PACK线的自动化智能生产流程中需采用通过自动化和智能化手段，整个生产过程得以优化，提高了生产效率和产品可靠性6.2.1采用MTP工艺的高速生产线典型流程如下（图1）：图1MTP典型生产流程6.2.2动力电池模组及PACK线的自动化智能生产中，采用CTP工艺（CIR/CTC/CTB相同）的高速生产线典型流程如下（图2）：4T/CASMEXXXX—2024图2CTP典型生产流程6.3技术参数在动力电池模组的自动化智能生产中，涉及的技术参数主要包括生产效率、设备性能和生产过程的管理指标。以下是一些关键的生产相关技术参数：6.3.1生产节拍完成一个电池模组生产所需的时间，通常以秒或分钟为单位，包括实际节拍时间(ATT),即生产线连续完成相同的两个或两批产品所消耗的实际时间间隔，以及操作人员(或机器)完成操作或工序所需要的周期时间。6.3.2稼动率设备稼动率，计算见公式1：式中：可用性——设备实际运行时间与计划运行时间的比率；性能效率——实际生产速度与理想生产速度的比率；质量率——合格产品数量与总生产数量的比率。6.3.3生产效率指标包含：——单位时间产量：单位时间内生产的电池模组数量，通常以件/小时或件/分钟表示；——人均产出：每位员工在单位时间内生产的电池模组或PACK数量，反映劳动生产率。6.3.4设备利用率设备实际使用时间与总可用时间的比率，反映设备的使用效率。6.3.5不良品率在生产过程中产生的不合格产品数量与总生产数量的比率，通常以百分比表示。6.3.6生产计划达成率实际生产数量与计划生产数量的比率，反映生产计划的执行情况。6.3.7换线时间从生产一种产品转换到另一种产品所需的时间，影响生产灵活性和效率。6.3.8库存周转率5T/CASMEXXXX—2024一定时期内库存产品的销售次数，反映库存管理效率。6.3.9单位产品能耗生产一个电池模组或PACK所消耗的能量，通常以千瓦时/件（kWh/unit）表示，反映生产过程的能6.4设备配置动力电池模组及PACK线的自动化智能生产线中，主要设备配置如下：6.4.1组装设备典型的组装设备包括自动化装配线、焊接设备和胶粘设备。其作用分别如下：a)自动化装配线：用于将电芯组装成电池模组，包括各类自动化机械手臂和传输系统。b)焊接设备：用于电芯之间的焊接，确保电连接的可靠性。c)胶粘设备：用于在模组中粘合部件，或者PACK底部涂胶，用于粘接堆叠的电芯。可提供结构强度和密封性。6.4.2检测设备典型的检测设备包括在线检测设备、成品性能检测设备和外观缺陷及尺寸测量设备。a)在线检测设备：实时监测组装过程中的关键参数，如焊接质量、连接电阻等。b)成品性能测试设备：用于对完成的电池模组进行性能测试，包括容量测试、充放电测试和循环寿命测试。c)外观缺陷及尺寸测量设备：用于检查电池模组或PACK的外观缺陷和尺寸测量。6.4.3物流与搬运设备典型的检测设备包括自动导引车、悬吊式空中搬运系统、辅助输送系统、堆垛机等，其作用如下：a)自动导引车（AGV）：自动搬运电池模组和原材料。b)悬吊式空中搬运系统（OHT在空中轨道上行驶，由升降装置马达驱动皮带，自动抓取搬运。c)辅助输送系统：包括皮带输送机、链条输送机等，用于连接各个生产环节，确保物料流动。d)堆垛机：用于将成品电池模组或PACK堆放在仓库或出货区。6.4.4控制及分析系统典型的控制及分析系统由制造执行系统（MES）、控制系统（PLC控制器或软件PLC控制器）、人机界面（HMI）和数据采集与分析系统组成。系统收集生产数据并进行数据分析，用于优化生产流程、预测设备故障、优化生产参数，提高生产效率和产品质量。6.4.5安全与环保设备典型的安全与环保设备由防爆设备、废气处理设备和废水处理设备组成，其作用如下：a)防爆设备：由于电池生产过程中可能涉及易燃易爆物质，需配置防爆设备。b)废气处理系统：处理生产过程中产生的有害气体，确保符合环保标准。c)废水处理系统：处理生产过程中的废水，减少环境污染。6.4.6生产辅助设备典型的生产辅助设备由温控设备、清洁设备和仓储管理系统组成，其作用如下a)温控系统：控制生产环境的温度和湿度，确保电池生产的稳定性。b)清洁设备：保持生产环境的清洁，防止灰尘和杂质影响电池模组及PACK质量。c)仓储管理系统：用于管理原材料和成品的存储，确保物料的及时供应和发货。6.4.7生产维护与服务设备典型的生产维护与服务设备由工具和维修设备、培训和模拟设备组成，其作用如下a)工具和维修设备：用于设备的日常维护和故障排除，确保生产线的持续运行。6T/CASMEXXXX—2024b)培训和模拟设备：用于操作员的培训和技能提升，确保操作人员能够熟练掌握设备操作。6.5设备安装条件a)供电需求三相电380V±5%，50Hzb)环境需求温度：0℃~40℃;湿度：≤95%（40℃);大气压86Kpa～106KPa注：参考GB/T38871-2020工业环境用6.6质量控制在动力电池模组及PACK线的自动化智能生产线中，质量控制是确保产品性能和安全性的关键环节。a)监控动力电池模组及PACK线的原材料质量数据、生产过程产量数据、良率数据、不良品分类数据等，全程建档