圆柱电芯分选设备

冉昌林 蔡汉钢

摘 要：圆柱电池分选机是一款用于圆柱电池的内阻、电压等参数的测试分选设备，自带高精密内阻、电压自动测试系统，该设备根据在电脑软件上设定的内阻、电压值精确的将电池送入到指定档位。本文中的圆柱电芯分选设备，用于电芯极柱的清洗、OCV（Open Circuit Voltage，开路电压）测试、分选。圆柱电芯分选设备的整个动作流程包括：电芯上料、电芯缓存分料电芯扫码、极柱清洗、OCV负压测试、NG剔除、电芯分选、电芯下线缓存;通过机械手对电芯自动化分选，将不同规格的电芯快速、准确地分至不同的档位，实现分选过程稳定有序地进行，提高电芯自动化生产的效率。

关键字：圆柱电池;分选;OCV;测试;自动

二绪论

研究目的与意义

圆柱电池在市场中应用较为广泛，针对圆柱电池的分选机的研究具有较强的经济价值。圆柱电芯通过适当的串并联进行模块化成组，从而提高整体电池组的电压和容量，以适应各种领域对电源的不同需求。

圆柱电芯型号的一致性对于动力电池组的性能是至关重要。由于不同类型、不同规格的电芯电压、内阻、容量等参数存在差别，若将不同的电芯池装配在一起，单体电池性能差异较大，会影响电池组的整体性能，大大降低电池组使用寿命，严重时会导致电池过充过放问题，产生安全隐患。因此，在模块化成组前，必须对生产的电芯进行一致性分选，电芯分选成为电芯自动化生产的一道重要工序。

三、 设备概况

3.1设备名称及规格

本文所研究的设备名称为圆柱电芯分选设备。能够实现电芯自动化分选，将不同规格的电芯快速、准确地分至不同的档位，实现分选过程稳定有序地进行。

本文所提及的圆柱电芯分选的电池直径26～34mm，长度120～140mm（含极柱高度）;设备产能/节拍：电芯分选节拍76PPM;合格率：99.8%;时间稼动率≥98%。

本文所提及的圆柱电芯分选设备的设备规格：单站约长8.2m*宽3.2m*高2.2m;设备重量：最大件重量<2t;系统功率：20KW;

3.2设备结构组成

3.2.1 设备系统的结构组成

圆柱电芯分选设备包括：电芯上线单元、电芯转序单元、电芯扫码单元、电芯清洗单元、OCV负压测试单元、NG下料转序单元、电芯积放缓存单元、人工收料单元，多个单元相互配合。

3.2.2 主要设备介绍

（1）电芯上料站：通过人工从包装箱中取出电芯放入电芯分料缓存机构，电芯分料缓存机构包括进行电芯缓存的料斗，分料机构将电芯分料到缓存线依次传入缓存位，转序机械手从缓存线抓取多支电芯至步送机构上料位。

（2）电芯扫码：移载机构带动扫码枪依次对电芯端头进行扫码，电芯产品信息读取，并上传到MES系统。

（3）极柱清洗：激光器清洗运动机构带动扫码枪依次对电芯端头进行清洗，去除极柱表面的污渍，提高电芯的清洁度。

电芯通过步送机构传送到清洗位，清洗头一次覆盖多支电芯例如一次性覆盖4只电芯，电芯一端极柱清洗完成通过步送机构流入一下工位完成极柱另一端清洗。极柱清洗机构的清洗头一次覆盖多支电芯。

（4）OCV测试：电芯在完成清洗之后，通过步送机构传送到OCV负压测试位，工装对电芯进行压紧，位于步送机构两侧的测试机构对电芯极柱进行压紧测试，同步完成电芯内阻电压、负极电压数据测试。

（5）MES系统

本文的圆柱电芯生产线通过MES系统的开发和实施，可以实现统一生产线中工位、设备、产品数据模型，基础数据结构化，根据不同产品配置不同的生产参数，在同一产线加工时根据不同产品配置参数自动把相关控制信息传递到各工位PLC及控制终端;生产过程数据实时采集，集中存储，用于后期追溯、质量管理和统计分析;对生产运行状态进行监控，系统支持自定义报警信息。生产过程数据的查询统计;系统提供产量、呼叫统计报表，可自定义报表开发;监控系统自身运行狀态，为故障排除分析提供快捷有效的依据;通用的用户、权限、生产计划、AB班次管理模块;系统预留数据库接口，具备同ERP、WMS、PLM等平台的集成能力。

3.3设备结构主要功能

本文的圆柱电芯分选设备可实现产线节拍单线速度≥76PPM; 圆柱电芯分选设备所具备的功能，包括：人工上料缓存功能、人工上料后自动分料缓存功能、测量电芯开路电压和交流内阻功能、负极与壳体电压测试功能、把电芯开路电压和交流内阻数据与电芯条码绑定功能、自定义电芯开路电压和交流内阻NG范围功能、电芯开路电压、交流内阻和电芯扫码不良NG分类剔除功能、单体电芯两端自动激光清洗功能、人工收料缓存功能。

3.4设备安装使用条件

2.4.1 现场环境要求

本文圆柱电芯分选设备的运行环境温度在-10℃～45℃范围内，相对湿度<75%HR，洁净度为100万级/million。

2.4.2 电力要求

本文圆柱电芯分选设备的主电源为三相五线的，其电压为415V～460V;电压波动小于10%，电源功率为20 KW。

本文圆柱电芯分选设备的分选站要求压缩空气的压强≥压力0.6Mpa，气体耗量、流量为80L/min。

2.4.3对地面承重载荷要求

本文圆柱电芯分选设备的最大件重量<2t，要求地面承重要求500≥kg/平方米。

3.5设备验收标准

终验收阶段需要满足CMK>1.67;当CMK>1.67时，终验收合格;当CMK≤1.67时，需要给出具体整改措施，并保证在下次终验收前完成整改，且本次终验收不合格。

CMK是新设备能力指数，是对生产设备能够满足要求及稳定性的能力评价。

结 论

本文的圆柱电芯分选设备依次包括电芯上线单元、电芯转序单元、电芯扫码单元、电芯清洗单元、OCV负压测试单元、NG下料转序单元、电芯积放缓存单元、人工收料单元;其中，人工收料单元包括有6个分选挡位和5个NG档位。在实际运行过程中，电芯通过步送机分别到达不同的工位，多个单元相互配合，高效完成电芯分选工作。能够实现电芯自动化分选，将不同规格、不同规格的电芯快速、准确地分至不同的档位，实现分选过程稳定有序地进行，且本文的圆柱电池分选机还可以实现电芯分选与电芯NG剔除同时进行，提高电芯自动化生产的效率。

作者简介：冉昌林， 性别男，生日1984.12.06，籍贯湖北，学历本科，单位武汉逸飞激光股份有限公司，技术中心，职称副总，主要研究方向 新能源智能自动化领域。

蔡汉钢， 性别男，生日1975.04.13，籍贯湖北武汉，学历本科，单位武汉逸飞激光股份有限公司，技术中心，职称研发经理，主要研究方向 新能源智能自动化领域。