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动力电池系统大规模智能制造
2016-10-27 10:05:00
关键词:动力电池应用国际峰会电池应用国际峰会

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图为福建星云电子股份有限公司新能源技术总监刘震先生做主题演讲

为了帮助企业客观分析2016年动力电池行业运行情况,正确把握行业发展趋势,加大动力及储能电池的开发应用,由中国化学与物理电源行业协会和电池中国网联合主办,双登集团股份有限公司、壹能(北京)网络科技有限公司共同承办的“2016年第五届中国电池市场年会暨2016年第一届动力电池应用国际峰会、2016年第二届中国电池行业智能制造研讨会”于11月14日在北京拉开帷幕。本次年会聚集了来自政府主管部门领导、知名科研机构专家、新能源汽车动力电池产业链上中下游的企业家、投资机构代表以及媒体记者等500多人参会。

  在本次会议上,福建星云电子股份有限公司新能源技术总监刘震先生做了题为《动力电池系统大规模智能制造》的专题报告,以下是根据速记整理的内容,未经本人审核,仅供参考。

  刘震:广西快3APP下载谢谢秘书长的介绍,谢谢组委会给我们这个机会来和大家讨论一下关于动力电池系统大规模制造的一些看法。我叫刘震,来自福建星云电子股份有限公司。我的报告主要分以下几个部分:

  昨天讲了很多背景,市场很大。其实很简单,我们要看的话,实际上我用一张片子就可以看出来,目前我们刚刚发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,大家看到2020年大于500万辆,2025年5000万辆,如果我们动力电池系统跟不上这种节奏的话,它的目标也是一场空,所以我们整个动力电池系统也要做好大规模制造的准备。动力电池系统大规模制造肯定是一个我们现在动力电池生产大的方向,肯定要实现大规模制造,目前实际上大家可能去过很多PACK厂都知道,真正大规模制造基本现在还谈不上。同时,这个也是降低成本、提高效率、提高品质的一个必要的途径。整个动力电池系统大规模制造也不光只是PACK企业的一个责任,实际上还涉及到整个产业链的环节,包括电池的企业、BMS企业、电池包企业、装备、还包括整车企业,整个产业链要协力合作。电池模组、电池包和工艺尺寸的标准化,对于我们做产线装备的企业来说是尤为关键的,也是当下我们做电池包系统要考虑可制造性这个问题时的一个重点。

  电池系统从研发到自动化生产,我们认为是有几个关键的阶段,我们不可能说直接跳过哪一个阶段,包括设备产品。第一个是设备产品,先把功能参数都定义好,包括后边研发工程的试样,产线的试产,小批量的试产,包括到最后批量的生产。电池系统,从研发到工程应用,我们认为也是有几大瓶颈、几个关键的因素。电芯的技术,电芯肯定也是影响PACK的一个很重要的因素。第二个是BMS的技术。第三个是电池包的结构和热管理。第四个是评价体系,其实评价体系也非常重要,这个电池包设计的验证来说要做的很全面才行,后面从电芯到电池包生产的制成,是我们做装备企业要跟做PACK企业通力合作的一步。还有电池包的系统维护及管理,就是说做好了以后实际将来还是要考虑维护的问题,不光是维护,还要考虑我们将来回收、梯次利用的问题,所以我们整个PACK系统的设计,实际上还是要考虑整个生命的周期,包括设计出来一直到最后真正回收回去,都是要考虑的。

广西快3APP下载  第二,谈一下我们认为目前存在的几个问题。

  第一个,电池系统生产企业和自动化装备企业整个的磨合其实是不够的。大家刚才也可以看到,其实我们在电芯的自动化上,目前我们国内电芯企业的自动化应该是已经做的非常好了,实际上PACK自动化,目前我觉得实际上刚刚起步,可能从去年,因为上了量以后才开始有企业提出这种要求,之前肯定大家提不出来。电池系统企业,PACK企业又分为几个类别,产品已经标准化了,跟整车厂配套已经非常稳定了,所以大概供这样的产品工艺,肯定也比较确定,自己也有非常强的工程能力。这样的企业,对于我们装备企业来说,跟他们合作是我们最愿意看到的,这样的合作肯定会非常顺利。目前有很多新诞生的系统企业,第一个,他自己的产品都没有定型,他就知道他要做PACK,做PACK有几大类,一个是原来做电芯的现在做PACK,还有一类做BMS的现在做PACK,还有车厂现在也要自己做PACK,还有一个,有电芯资源的,他觉得有电芯资源可以要求PACK,还有他有客户资源,我能卖得动车,他自己也要做PACK,都觉得PACK好像很容易,投资也少。第一个产品没定型,第二个工艺也没确定,到底采用什么焊接方式都没定,他问你做过什么方案?没有,你做过软包?没有,做过方形的电池?没有。OK,哪个都没有。这样的企业是没法合作的,工程能力不强的话,这里面怎么跟他们合作。

  自动化装配企业也有这样的状况。第一个,从原来的传统工业自动化,包括我们原来给汽车发动机做过或者给整车做过自动化的,目前也开始转入到锂电PACK自动化的领域来了。很强的企业有一部分,但是电池PACK实际上跟做传统的工业自动化还是有一定的区别,电池PACK还是要了解一些工艺有一些特殊的地方。还有一类,电芯自动化装备企业扩展,就是原来做电芯自动化的,现在也扩展到做PACK自动化了,还有一类是原来做手机PACK或者自行车PACK、电动工具PACK的,这一类企业也转过来开始做这类PACK,但是他们可能对电池工艺还是有一定的认识、对电池有一定的认识,但是自动化方面可能跟传统做自动化的又有一定的距离,所以在系统企业和装备企业如何来磨合、如何来选择的时候,这里边还是需要沟通的,这里面需要有很多的沟通。整个产业链也一样,做PACK实际上不光是说,他把设计拿给PACK和我们装备企业,交给你,你把它做出来。实际上装备企业在跟PACK企业,整个沟通时间其实已经很漫长了。大家都知道,我们现在做PACK全部都是非标的,所以说这种前期的磨合还是显得非常重要。第二个,模组的设计,它验证的充分不充分,直接也导致了你这个自动化最后能不能成功的问题,你如果做的验证还不充分,做好了以后你的风险非常高,如果做好了自动化,突然发现哪个地方需要改动的话,那么这样我估计这个自动化也会损失很大。广西快3APP下载就是说这种途径你必须要走得通,刚才讲那六个阶段,你不能跳过哪一个,把这个评价体系跳过以后直接就上,这样也会遇到很多这样的情况,因为我们在做的时候已经遇到过这样的情况。

广西快3APP下载  第二个,工艺。关键的工艺也要成熟。提出几个标准化的文化,工艺不成熟、验证也不成熟的话,现在也有人会问,为什么18650不用激光焊呢?肯定也是之前我们遇到过一些问题,激光焊可能会遇到直接焊穿或者怎么样保证可靠性的问题,这种工艺也要做一定的验证。

  第三个,零部件。别看零部件觉得应该很简单,比如说这种极柱的焊接面如果不平或者有问题,对于后面工艺的可靠性会带来很大的挑战,所以说这个也要引起重视的一个问题。

  第四个,连接的可靠性。目前也是困扰他们做PACK制造的一个很重要的因素,接触这种连接的点,也是要控制,实际上我们在制造的时候也要考虑这些内容。

  最后的几个前提,我刚才讲了,产品的设计要标准化,我们做自动化肯定要做标准的产品。第二个,工艺一定要标准化,确定好了以后不能老改,改了以后对于我们装备企业来说我帮你改,但是会带来很大的时间成本或者其他的人力、物力成本。第三个,尺寸的标准化。目前国标也在讨论这个事情,就是说引导大家往几个标准在走,尺寸标准化了以后对于我们装备企业来说是非常乐于见到的,给你做了以后给别人也能做,大概是一样的,为什么18650很流行就在这儿。第四个,配件也要标准化,这也是重要的因素。

  第三,发展的方向。

  我们刚才讲了,包括三星的讲了几个自动化,我们的智能制造主要是这三个部分,实际上大规模制造包含太多内容,原理性的东西来讲意义也不大,目前我们实际上系统制造要达到这样的水平也还是有距离的,因为我们确实是刚刚开始有,刚刚开始设想系统自动化制造,所以我们还要一步一步来,这三部分也不能少了:第一个,自动化装备;第二个,过程检测的系统,这种检测一定要具备;第三个,MES系统。这三个实际上真正是构成了我们整个大规模制造的一个核心的内容。

  整个系统生产根据我们产品开发阶段不同或者实际工艺标准化的程度,可以设计成不同类型的,是自动化也好或者半自动也好,有很多不可能一下子全都跨到全自动化的这种,目前也不现实。可能在有一些方面可以做,比如说18650做成一个小的模块的时候,这样其实是可以做到自动化的。

  如果是产线试产小批量的时候我们怎么做,最好建议是核心工位还是可以采用自动化的装备、自动化的测试系统为主,这两项是自动化的,其他的工位可以采用人工或者工装相结合,主要侧重于这种工艺的设计和功能的验证,便于后期的确定和调整。如果定位是这种,重点主要考虑的是,第一是兼容性,有可能会做不同样的型号,考虑兼容性,还有考虑换线生产所需要的换线时间,如果很复杂的话,其实就为了做一个样子。如果做的很复杂,换线时间也是不划算的。规模化的时候,模块模组这种生产到系统装配就要采用全自动化、信息化的方式。

  即使到了真正的规模化生产的时候,实际上还是分情况,一种可能就是说单一的,我可能是大批量的,就为了比如说汽车厂就在我隔壁,我做的这个就是为了这个车型,这个车型年产5万辆,我所有产品都给他,我们就采用真正的机器人,或者采用非常自动化的东西来做。实际上如果你做不到这个产品线完全供给一家,我们可以考虑动力电池使用比较高的动力电池装配线,我可能采用这种人工工位的来做。其实还是这两个,有一定的区别性,并不是说机器人越多越好,机器人越多对于非常成熟的东西来做的话很好,如果你要换型的话,要调试一个机器人有多么复杂,所以说大家可能会觉得,一看这条产线机器人很多,这个产线就很好,如果现在有很多企业也开始上机器人,但是他用起来并不会觉得非常好用,因为你没有这样大量的订单去做,如果没有这么大的订单量的话,会导致你非常的头疼。所以说这个时候有可能会做一些兼容性外接辅助设备的装配线。目前主流的可能有两种,一种是做滚筒线,用滚筒、机械手臂、自动拧紧等这些来做。还有一种是用AGV这种小车,也是我们传统自动化或者在汽车领域用的比较多的,这样一个工位的来做。

  总结整个方向,实际上对于我们来说,我们就是以过程检测及信息化管理为核心的自动化生产制造,我们其实讲生产化智能制造有两个部分。第一,提高效率,提高效率也是降低成本。第二,提高品质,我们还是讲究在提高品质、保证品质的基础上去做真正的自动化。

  第四,动力电池系统大规模智能制造的核心。

  几个核心的内容,我们刚才也讲了,以过程检测信息化管理为核心,包括以下这么多的检测,包括分选,包括机型判断、绝缘、焊点的跟踪、电池的测试、BMS的测试。讲到BMS,这块我也想重点的讲一下,因为我们公司是从笔记本保护板做测试起来的,最早的产品是这个。我们知道从笔记本电脑、手机、自行车等,我们所有的PACK保护板上线的时候一定要做百分之百全检,大家可能去过很多PACK企业,大家发现做BMS全检的还是很少的,BMS实际上上线的时候并不做全部的功能检验。这是为什么?我们知道做小的,因为小的投入很低或者说很快,成本很低。但是大的,做到汽车级了,BMS倒不做全检了,这是什么问题。包括模组的EOL测试。整个系统装配线设计也要考虑的要点,兼容,就是系统,刚才讲的是模组,模组到系统怎么做,目前肯定更是柔性化,兼容性要强的。

  线束连接,刚才系统这块有线束,线束连接也是大家要重视的,其实后边会出现很多问题,仅仅因为线束出了问题,但是整个包装要拆开重来,所以少了一项检测对于整个生产影响非常大,包括BMS的这种测试。气密性测试,现在基本上都是IP67,所以这种气密测试也是必不可少的。电池包做好以后要有EOL下限的测试,这个部分就是MES系统,MES系统刚才已经讲了很多了,作为现代化的这种制造来说,这个已经必不可少了,应该是标配,所以不再多强调了。

  按照管理介绍一下我们公司,福建星云电子成立于2005年,目前的产品主要是以自动化集成,包括整个PACK产线,包括里面的MES系统,包括整个检测的系统,所以说我们是PACK产线整体解决方案的提供商,我们可以做到交钥匙工程。谢谢大家!


作者: 刘震      稿件来源: 电池中国网
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