Línea de ensamblaje automática de módulos de baterías de almacenamiento de energía y PACK

Línea de ensamblaje automática de módulos de baterías de almacenamiento de energía y PACK

Descripción general del producto
ACEY-APAL-ESS Automática de almacenamiento de energía La línea de producción de paquetes de baterías está diseñada para la producción de módulos de baterías de litio prismáticas y paquetes de baterías de almacenamiento de energía. La línea completa combina manipulación automatizada de celdas, pruebas OCV, clasificación, apilado, compresión, limpieza láser, soldadura láser, pruebas de módulos, ensamblaje PACK, pruebas EOL y gestión de trazabilidad.

La línea de producción consta de dos secciones principales: la línea de ensamblaje de baterías módulos y la línea de ensamblaje de paquetes de baterías. Puede configurarse para diseños de baterías de almacenamiento de energía refrigeradas por líquido y refrigeradas por aire, y adaptarse a diferentes tamaños de celdas, estructuras de módulos, capacidades de producción y requisitos de automatización.

La configuración de referencia se basa en un módulo refrigerado por líquido 1P13S que utiliza celdas prismáticas, mientras que las herramientas y los accesorios de fijación pueden ajustarse para otros formatos de módulos.

Aplicaciones

Esta línea de producción de baterías de almacenamiento de energía es adecuada para:

• Sistemas de almacenamiento de energía comerciales e industriales
• Sistemas de almacenamiento de energía en baterías en contenedores
• Paquetes de baterías de almacenamiento de energía residenciales
• Paquetes de baterías de almacenamiento de energía refrigerados por líquido
• Paquetes de baterías de almacenamiento de energía refrigerados por aire
• Módulos de baterías prismáticas LiFePO₄
• Producción de PACK de baterías de litio de alta capacidad
• Proyectos personalizados de ensamblaje de módulos y PACK de ESS

Característica principals

• Compatible con paquetes de baterías de almacenamiento de energía refrigerados por líquido y por aire.
• Admite celdas prismáticas de carcasa de aluminio de aproximadamente 100Ah a 314Ah.
• Configurable para estructuras de módulos 1P8S, 1P12S, 1P13S y estructuras seleccionadas de doble fila.
• Carga, clasificación, apilamiento, inspección de polaridad, limpieza láser y soldadura láser automatizados de celdas.
• Fuerza de compresión del módulo ajustable de 10 a 1.500 kgf.
• Escaneo de códigos de barras integrado y trazabilidad de datos MES.
• Registro automático de datos de OCV, resistencia interna, soldadura, compresión y pruebas EOL.
• El diseño modular de la línea permite el cambio de producto y la futura ampliación de capacidad.
• Compatible con herramientas personalizadas para diferentes dimensiones de celdas, módulos y PACK.
• Las estaciones manuales de ensamblaje de PACK pueden ajustarse según el proceso de producción del cliente.

Diagrama de flujo del proceso de línea completa

*Módulo de batería Assemblaje Proceso

*Ensamblaje de paquete de bateríasblyProceso

Diseño de línea completaDiseño de línea

*Diseño 2D Ladistribución

*Línea completa Size Diagrama

Tamaño total de la línea: 56x8.5x3.5m(L*W*H m) (el tamaño final está sujeto al diseño real).
Toda la línea se divide en: sección de procesamiento de celdas, sección de apilado de módulos, sección de preprocesamiento/soldadura/procesamiento posterior de módulos, sección de procesamiento en línea de cajas PACK, sección de ensamblaje de módulos en cajas, sección de pruebas de producto terminado PACK y sección fuera de línea.

*Diseño 3D Layout

Línea de ensamblaje de módulos de batería

1. Carga de celda Carga
Las celdas prismáticas se suministran en bandejas de espuma o cajas y se transfieren manualmente al área de carga. Un robot equipado con un sistema de visión identifica la posición de las celdas, las sujeta y las coloca en el transportador de entrada OCV.
Después de retirar todas las celdas, el robot transfiere la caja vacía a la estación designada de colocación de cajas vacías. Se instala una valla de seguridad alrededor del área de carga robótica.

Funciones principales

• Reconocimiento automático de la posición de las celdas
• Carga robótica guiada por CCD
• Capacidad de agarre de múltiples celdas
• Manipulación automática de cajas vacías
• Carga de celdas en el transportador OCV
• Valla de seguridad y protección mediante enclavamiento

2. Clasificación OCV de baterías
Cada celda se escanea automáticamente antes de la prueba. El sistema mide el voltaje de circuito abierto y la resistencia interna y puede calcular el valor K según los requisitos del proceso configurado.Cada celda se escanea y prueba automáticamente para medir el voltaje de circuito abierto y la resistencia interna. El sistema calcula el valor K, clasifica las celdas calificadas en cuatro canales según la receta del módulo y transfiere las celdas no conformes al transportador NG o a la estación de retrabajo.

Después de la clasificación, las celdas se voltean automáticamente cuando es necesario y se transfieren al transportador de procesamiento. Un cabezal de limpieza de plasma accionado por servo limpia la película aislante de la celda antes de aplicar manualmente adhesivo o almohadillas aislantes. Luego, las celdas terminadas se colocan en posición vertical mediante un mecanismo automático y se transfieren a la estación de apilado de módulos.
Las celdas se dividen en cuatro canales de clasificación según los resultados de prueba y la receta del módulo. Las celdas no conformes se transfieren automáticamente al transportador NG o al carro de retrabajo.

Funciones principales

• Reconocimiento de códigos QR y códigos de barrasFunciones principales
• Reconocimiento de códigos QR y códigos de barras
• Prueba de OCV y resistencia interna
• Cálculo del valor K
• Clasificación automática de cuatro canales
• Rechazo automático de NG
• Agrupación de celdas basada en recetas
• Volteo selectivo de celdas
• Limpieza de superficies con plasma
• Aplicación manual de adhesivo o almohadilla aislante
• Enderezamiento automático de celdas
• Carga de datos MES y trazabilidad
• Almacenamiento de hasta 13 celdas por canal de clasificación

4. AutomáticoApilamiento de módulos
El sistema de apilamiento automático organiza las celdas preparadas según la configuración seleccionada en serie y paralelo.

El operador puede configurar la receta del módulo requerida mediante la pantalla táctil del PLC. Las pinzas de apilamiento transfieren las celdas en posición vertical al dispositivo de apilamiento y completan automáticamente la disposición del módulo.

Funciones principales

• Apilamiento controlado por receta
• Posicionamiento automático de celdas
• Estaciones de apilamiento dobles disponibles
• Secuencia de apilamiento ajustable
• Compatible con módulos de referencia de hasta 1P13S 314Ah
• Herramientas de apilamiento personalizadas para diferentes formatos de módulos

5. Compresión del móduloy colocación de banda de acero
Después del apilamiento, el módulo se transfiere a la estación de compresión. El cilindro eléctrico servo aplica una presión controlada mediante las placas finales del módulo.

La fuerza de compresión y el recorrido pueden ajustarse según las dimensiones del módulo. Después de la compresión, el módulo puede asegurarse con bandas de acero o correas de plástico-acero.

Todos los códigos de las celdas pueden escanearse y vincularse a un código de barras de módulo recién generado para la trazabilidad de producción.

Funciones principales

• Fuerza de compresión ajustable
• Recorrido de compresión ajustable
• Rango de fuerza de referencia: 10–1.500 kgf
• Diseño de protección dual
• Ranura de preinstalación de banda de acero
• Compatible con compresión del lado izquierdo y derecho
• Generación de código de barras del módulo
• Datos de compresión cargados al MES
• Configuración de parámetros mediante pantalla táctil

6. Inspección de polaridad y posicionamiento de terminales
Un sistema de visión CCD escanea el código de barras del módulo e inspecciona la posición y polaridad de cada terminal de celda.

Las coordenadas de inspección se almacenan y transfieren a las estaciones posteriores de limpieza láser y soldadura láser. Los módulos que no superan la inspección se transfieren automáticamente a la estación de trabajo NG con una alarma sonora y visual.

Funciones principales

• Escaneo automático del código de barras del módulo
• Posicionamiento de terminales de celdas
• Inspección de polaridad positiva y negativa
• Generación de coordenadas basada en visión
• Rechazo del módulo NG
• Carga de datos de inspección MES

7. Lalimpieza con láser
La estación de limpieza con láser elimina capas de óxido, polvo y contaminación superficial de los terminales de las celdas antes de la soldadura.

El sistema lee el código del módulo y obtiene las coordenadas correspondientes de los terminales. Una cámara CCD, un sensor de distancia láser y un pórtico de tres ejes guían el cabezal de limpieza láser hasta cada terminal. Después de completar la limpieza, el mecanismo se reinicia y el palé pasa al siguiente proceso;

8. Colocación de barra colectora y CCSColocación
El módulo se transfiere a la estación de colocación manual de barras colectoras. El operador instala el accesorio de posicionamiento y coloca las barras colectoras, los bloques de terminales positivos y negativos o el conjunto CCS según la receta seleccionada del módulo.Después de la colocación, el módulo se libera a la estación de soldadura láser.

9. Soldadura conláser
La estación automática de soldadura láser conecta las barras colectoras con los terminales de las celdas.El sistema escanea el código del módulo, obtiene las coordenadas de posicionamiento, identifica los puntos de referencia, ajusta la distancia focal, sujeta las barras colectoras y completa automáticamente el proceso de soldadura.

Funciones principales

• Escaneo automático de códigos de barras
• Posicionamiento asistido por CCD
• Soldadura láser con galvanómetro
• Ajuste automático de la distancia focal
• Sujeción de barras colectoras con amortiguación por resorte
• Registro de parámetros de soldadura
• Carga de datos MES
• Parada de emergencia y protección de seguridad

11. Prueba EOL del módulo
La estación EOL del módulo utiliza sondas ajustables de forma independiente para contactar los terminales del módulo y las posiciones de la placa final.

Elementos de prueba disponibles:

• Voltaje total del módulo
• Resistencia interna de CA
• Resistencia de aislamiento
• Tensión soportada dieléctrica
• Prueba de fugas
• Verificación de terminales positivo y negativo

12. Transferencia del módulo
Los módulos calificados se transfieren de la línea de módulos a la sección de ensamblaje PACK mediante un sistema de elevación con pórtico.

El sistema de elevación de referencia proporciona una capacidad de carga máxima de 500 kg e incluye protección contra pérdida de energía, operación accidental y desacoplamiento del gancho.

Palé de utillaje del módulo
El palé de utillaje consta de una placa base de aluminio de 15 mm y una capa superficial aislante de baquelita de 5 mm, con dimensiones generales de 1.200 × 600 × 20 mm.

Transportador de módulosSistema
Un transportador de cadena continuo de doble velocidad transfiere módulos entre estaciones de trabajo. Los elevadores instalados en ambos extremos permiten el retorno automático de palés de herramientas y la circulación en circuito cerrado.

Línea de ensamblaje de paquetes de bateríaBatería

La sección PACK utiliza transportadores de rodillos modulares accionados por cadena y puede dividirse en tres áreas:

1. Preparación de la carcasa del PACK
2. Carga de módulos y ensamblaje del PACK
3. Prueba final y descarga del PACK

1. Preparación de la carcasa del PACK
La placa de refrigeración líquida o la carcasa del PACK se carga manualmente en la línea de producción y se prueba su estanqueidad al aire. Después de la prueba, el sistema genera un código de barras del PACK y carga el resultado en el sistema de trazabilidad MES.

A continuación, la carcasa se posiciona en la estación de aplicación de adhesivo, donde el operador aplica adhesivo según la receta de producción. Después de la aplicación del adhesivo, los módulos de batería se elevan desde la línea de módulos y se colocan en la carcasa del PACK mediante un sistema de elevación de pórtico.

Procesos principales:
Prueba de la placa de refrigeración líquida → Generación del código de barras del PACK → Aplicación manual de adhesivo → Carga de módulos en la carcasa del PACK

2. Carga de módulos y ensamblaje del PACK
Después de cargar los módulos en la carcasa, los operadores completan la fijación de módulos, la instalación del arnés de cableado, la instalación del BMS y la instalación de la cubierta superior.

En la estación de instalación del BMS, se escanean y vinculan los códigos de barras del módulo y del BMS. El sistema integra entonces la información del módulo y del BMS en el código de barras del PACK y carga los datos al sistema MES para la trazabilidad de producción.

Procesos principales:
Fijación de módulos → Instalación del arnés de cableado → Instalación del BMS y vinculación de códigos de barras → Organización del cableado → Instalación de la cubierta superior

3. Prueba final y descarga
El PACK ensamblado se transfiere a la sección de pruebas finales. La estación PACK EOL puede probar la resistencia de aislamiento, la tensión soportada dieléctrica, la comunicación del BMS, la tensión sin carga, la resistencia interna de CA y la monitorización de temperatura.

Después de la prueba EOL, el PACK completo se somete a una prueba de estanqueidad al aire. Todos los resultados de las pruebas se vinculan al código de barras del PACK y se cargan en el sistema MES. Los productos cualificados se retiran de la línea mediante un sistema de elevación de pórtico.

Procesos principales:
Prueba EOL del PACK → Prueba de estanqueidad al aire → Carga de datos de prueba → Descarga del PACK

Transportador del PACKsistema
La línea de ensamblaje del PACK utiliza un transportador de rodillos accionado por cadena con una estructura de retorno de herramientas superior e inferior. La línea se fabrica en secciones modulares, cada una de aproximadamente 2,5 metros de longitud y equipada con iluminación, topes e interruptores de operación.

Principales parámetros técnicos

La capacidad de producción se calcula basándose en el módulo refrigerado por líquido de referencia 1P13S y excluye el tiempo de carga y descarga manual. Los parámetros finales se determinan mediante los planos de producto aprobados y la configuración de la línea.

MES y trazabilidad de producción
Todas las máquinas principales pueden conectarse al sistema MES para la recopilación centralizada de datos de producción y la trazabilidad.

Se requieren protocolos de comunicación MES y un entorno de servidor compatible para la integración del sistema. Según el alcance del proyecto, el sistema puede registrar:

• Información del código de barras de la celda
• Resultados de OCV y resistencia interna
• Grado de clasificación de celdas
• Receta del módulo
• Fuerza de compresión y desplazamiento del módulo
• Resultados de inspección de polaridad
• Parámetros de limpieza láser
• Parámetros de soldadura láser
• Resultados EOL del módulo
• Información de vinculación del BMS
• Resultados EOL del PACK
• Resultados de estanqueidad al aire
• Registros de NG y retrabajo

Requisitos de instalación de fábricaimientos

Preguntas frecuentes

*¿Qué celdas de batería puede manejar la línea de producción?
La línea de referencia está diseñada para celdas de litio prismáticas con carcasa de aluminio de aproximadamente 100 Ah a 314 Ah. Otras dimensiones de celdas pueden ser compatibles mediante accesorios personalizados y mecanismos de manipulación.

*¿La línea es completamente automática?
La sección de módulos incluye carga, clasificación, apilado, inspección, limpieza, soldadura y pruebas automatizadas. Varios procesos de ensamblaje, especialmente en la sección PACK, se completan manualmente o de forma semiautomática. El nivel de automatización puede aumentarse según los requisitos del proyecto.

*¿La línea puede producir paquetes de baterías refrigerados por líquido y refrigerados por aire?
Sí. La línea puede configurarse para diseños de baterías de almacenamiento de energía refrigeradas por líquido y refrigeradas por aire.

*¿La línea admite la integración con MES?
Sí. Los datos de producción de celdas, módulos, BMS, soldadura, pruebas y PACK pueden cargarse en el sistema MES del cliente. El cliente debe proporcionar el protocolo de comunicación y la interfaz del servidor.

*¿El tamaño del módulo puede personalizarse?
Sí. Los accesorios de apilamiento, compresión, transporte, elevación, inspección y soldadura pueden personalizarse según las dimensiones del módulo y la configuración serie-paralelo.

*¿Qué pruebas están incluidas?
La línea puede incluir pruebas de OCV y resistencia interna, inspección de polaridad, pruebas de voltaje del módulo, pruebas de resistencia de aislamiento, pruebas de resistencia dieléctrica, pruebas de comunicación BMS, pruebas EOL de PACK y pruebas de estanqueidad al aire.

*¿Cuánto tiempo tarda el cambio de producto?
El tiempo de cambio de referencia es de menos de cuatro horas. El tiempo real depende de las diferencias entre los modelos de producto y de la cantidad de accesorios o parámetros que deban cambiarse.