本文將主要以方形電芯動力鋰電池為例，探討其后段的生產(chǎn)控制系統(tǒng)。

動力電池組裝自動化生產(chǎn)主要包括：電芯處理段，模組組裝段，模組框架焊接段，匯流排焊接段，PACK裝配段。某方形動力電池生產(chǎn)流程如下圖：

從圖中可見動力電池組裝流程基本是從頭到尾連續(xù)進(jìn)行的，一般在模組組裝與電池包組裝段之間通過模組緩存庫來連接，也就是說，整個生產(chǎn)過程可以分成兩段流程型自動線。

一般而言，不管是軟包電池、硬殼電池還是圓柱電池。模組的自動化組裝工藝流程都是從電芯上料開始的，這個來料可以是原供應(yīng)商提供的包裝，也可以是廠家經(jīng)過檢測后統(tǒng)一整理好的專用料框。上料可以是人工操作，也可以通過傳送帶自動上料，然后通過機器手臂抓取。上料的同時會進(jìn)行電芯的讀碼、電芯極性檢測、電芯分選、電芯厚度檢測、電芯電性能OCV等檢測，并將不良品剔除。來料通過初檢和分選之后，根據(jù)模組和工藝要求的不同會分別進(jìn)行諸如等離子清潔、涂膠貼膠、電芯堆疊、模組組裝、極耳裁切整形、模組框架焊接、模組打碼掃碼、模組檢測、匯流排焊接、BMS系統(tǒng)連接、模組最終檢測、模組下料等工序。

這一序列工序是完成從單個電芯配組成模組的組裝工藝過程，從模組配組成電池包過程也基本類似。也就是說所有的工序、處理動作都是圍繞單個電芯配組成模組再配組成電池包而進(jìn)行的，如：只有經(jīng)過一序列檢測、處理合格，滿足所謂“同一性”要求的電芯才能參與配組;電芯堆疊與模組框架組裝好，符合成組要求，滿足組裝精度才能進(jìn)行電芯串并聯(lián)的焊接作業(yè);電芯組裝成模組后合不合格要通過測試才能確定等等。當(dāng)然不同電池生產(chǎn)廠家，同一廠家不同的規(guī)格型號有不同的生產(chǎn)流程，但大的流程方向上差不多。主要差別是電芯、模組、電池包有不同的尺寸、規(guī)格，也有不同分檔、配組原則，至于測試參數(shù)、電源管理、溫度監(jiān)控等等基本上是各公司的核心數(shù)據(jù)。

因此，由于電芯及側(cè)板、端板、絕緣片、連接片等投入物料差異;模組及電池包的結(jié)構(gòu)和組裝差異;行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的缺位等因素，所以設(shè)計時要著重注意產(chǎn)線的兼容性、整線的節(jié)拍，也就是說目前生產(chǎn)線設(shè)計要定位于多規(guī)格小批量混線生產(chǎn)方式。這也從一個角度說明：產(chǎn)線的控制架構(gòu)設(shè)計，數(shù)據(jù)采集和處理方式從技術(shù)層面看是設(shè)計自動化產(chǎn)線控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，圍繞MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))設(shè)計才是設(shè)計控制系統(tǒng)的指導(dǎo)核心。

基于以上分析，盡量配置機器人參與電池組裝生產(chǎn)是明智選擇，配合輸送線、視覺定位、專用設(shè)備(如高功率激光焊接機)和專用檢測儀器等完成整個電池生產(chǎn)過程。

如上圖所示電芯處理段，比較適合用同步帶輸送線(相比電芯尺寸小且變動也不大)，各工位同步運行，各工序間狀態(tài)和參數(shù)的連接、轉(zhuǎn)換穩(wěn)定可靠。模組堆疊、組裝則更適合用選用機器人。如下圖，模組框架外殼的焊接牽涉到焊接、視覺定位，同樣應(yīng)用機器人更方便靈活;至于把不同來料組裝在一起，半成品/成品生產(chǎn)工位的轉(zhuǎn)移就更能發(fā)揮機器人的靈活方便優(yōu)勢，這也是多規(guī)格小批量混線生產(chǎn)方式的最佳選擇。

而電芯堆疊成模組后尺寸和重量都比較大，就比較適合倍速鏈輸送線。半成品模組固定在治具定位板上，倍速鏈帶動治具板一個個工位順序流動，可在不同工位完成極柱的定位和清洗，匯流排的焊接，模組絕緣、耐壓、電壓、內(nèi)阻等測試。

由此可見，從電芯上料到最終模組下料，整個物料的傳送通過傳輸系統(tǒng)(同步帶輸送線，倍速鏈輸送線及機器人等)來完成。傳輸系統(tǒng)還可以根據(jù)工藝的調(diào)整需求靈活擴展工位，不同工位之間的傳遞無需人為操作，模組治具定位板自帶產(chǎn)品尺寸調(diào)整機構(gòu)，能適應(yīng)不同尺寸模組的裝夾，這樣就比較適合小批量多規(guī)格的生產(chǎn)需求。焊接是整線中最關(guān)鍵的生產(chǎn)工序，為了適應(yīng)不同規(guī)格尺寸混線式生產(chǎn)，視覺定位及激光測距等是自適應(yīng)生產(chǎn)的必然選擇。另外無論是電芯、模組還是電池包的電性能測試也是非常重要的工序，同樣需要注意這種自適應(yīng)生產(chǎn)方式。一般設(shè)計成多連接頭，通過配方功能自動適應(yīng)不同的測試點及測試項目。

如果說電芯配組組裝成模組段可以采用全自動化線，那么由模組組裝成電池包則比較適合半自動化線，如上圖。因為到了電池包組裝段，來料、成品/半成品尺寸和重量都很大;其中柔性的線路串接等工作更離不開人工的協(xié)助;再則動力電池流程到這個階段的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度更低。因而借助滾筒輸送線、助力臂、機器人、AGV小車等，配合人工以半自動化作業(yè)方式在目前情況下是相較簡單而有效的生產(chǎn)方式。