動力電池測試分揀機器人

1、動力電池測試分揀機器人 我國對電池行業(yè)的發(fā)展非常重視，國務院先后發(fā)布有關產業(yè)發(fā)展計劃，對電池行業(yè)產業(yè)結構調整給予重點支持。目前，我國已成為鋰電池最大生產國，隨著未來電動汽車、智能電網(wǎng)以及新能源這三大著力發(fā)展的新興產業(yè)發(fā)展，對電池產業(yè)會有更旺盛的需要。以電動汽車為例，根據(jù)國務院發(fā)布的節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020），預計到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車市場保有量達到500萬輛以上1 2。這對電池產業(yè)批量生產能力和電池的產品質量提出了很高的要求。由于單體電池通常無法滿足電動汽車、儀器儀表等應用場合對電壓、電流、容量以及功率等方面的要求，因此可充電電池的應用主要采用把多

2、個電池串并聯(lián)形成電池組的方法3。這就要求電池在成組時需要在特性上，如電壓、電流、內阻、容量等參數(shù)有較好的一致性。如果成組電池一致性差，會導致電池組性能下降，壽命縮短，甚至起火爆炸4。因此，在電池生產過程中，經過化成工序后（對電池充電以激活其材料活性）還需要根據(jù)電池的相關參數(shù)進行分容，將電池精確地劃分成不同檔次，以便成組裝配使用5。我國電池行業(yè)的快速發(fā)展，刺激了化成分容設備的研發(fā)和生產。如湖南大學、北京交通大學、武漢理工大學、廈門大學、華中科技大學等高校與企業(yè)合作研發(fā)了具有較高自動化程度的電池化成分容設備6-8，此外深圳新威爾電子XXX、哈爾濱子木科技XXX、廣州擎天實業(yè)等企業(yè)也生產出相應產品并

3、投放市場。還有一些國外的設備，如美國Arbin儀器公司，德國迪卡龍公司等已有產品進入中國市場9。這些新型的電池化成分容測試設備大大提高了電池生產質量，降低了電池充放電過程中的能源消耗，加快了我國電池行業(yè)的發(fā)展。但是這些測試設備在運行時需要人工將單只電池裝入分容柜的電池夾頭中，經一定時間的分容測試后，人工設定分容檔次，根據(jù)測試設備的指示燈標識或屏幕提示信息，由人工逐個將同檔次電池取下裝盒并人工標識。電池擱置一定時間后，再重新測量電池電壓、內阻等，進行二次分揀。在此過程中，不僅需要大量的人工來完成每只電池的裝夾和分揀，還需要人工對電池的容量檔次進行分類設置、分揀裝盒、筆記標識等。當車間的電池型號、

4、批次、檔次等較多時，經常造成人為分容錯誤、標識不清等。當電池容量較大，分容時間較長時，還會造成工人的無效工作等待，造成人工的浪費。由于電池性能的特點，分容后的電池還需要人工進行電壓、內阻等測試和分揀，此環(huán)節(jié)也會造成人為誤判以及大量的人力和時間成本。顯然，電池的自動分揀已成為電池生產中耗時費力的一道工序，成為電池高效自動化生產的短板，制約了電池生產向智能化方向的發(fā)展。美國Arbin公司已開發(fā)出電池自動化分揀設備，但投資巨大，不適應我國電池大規(guī)模生產的需求。天津大學采用并聯(lián)機械手設計了電池分揀系統(tǒng)，但每次只能拾取單個電池，生產效率不高。物聯(lián)網(wǎng)是指通過RFID（無線射頻識別標簽）識別、紅外感應器、二

5、維碼掃描器等信息傳感設備，按照制定的通信協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡體系10。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機技術和互聯(lián)網(wǎng)之后，信息產業(yè)界的又一次大的發(fā)展和變革，也成為國內外的研究熱點11。在這個網(wǎng)絡中，物品能夠在無需人為干預的情況下通過傳感器網(wǎng)絡彼此感知和識別，實現(xiàn)信息的互聯(lián)和共享。目前物聯(lián)網(wǎng)在有些行業(yè)的應用已處于實用階段12。基于物聯(lián)網(wǎng)的這些特點和可實現(xiàn)的功能，結合我國電池行業(yè)發(fā)展需求和企業(yè)實際生產現(xiàn)狀，本項目采用物聯(lián)網(wǎng)技術對電池生產車間的自動分揀控制系統(tǒng)展開研究。通過對人工分揀過程進行總結和分析，提出了電池測試分揀自動線的構想和體系結構。所設計的電池分揀自

6、動線將經過標識的電池進行分容測試，測試數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳遞給分揀機械手，分揀機器手利用電磁吸盤將同檔次的電池批次取出，放置到輸送帶上，控制系統(tǒng)將輸送帶尾部對應檔次的氣動閘門打開，不同檔次的電池被輸送到各自的料斗，從而實現(xiàn)電池的自動分揀。在分容過程中所采集的電池數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡被傳送到上位機和數(shù)據(jù)服務器，經過處理后形成電池性能質量控制圖，對電池生產過程進行提前干預，實現(xiàn)了電池自動分揀的物聯(lián)通信、生產監(jiān)視、數(shù)據(jù)管理、遠程控制和質量分析。圖1 電池自動分揀控制系統(tǒng)層次結構本項目的成功實施，將填補國內電池自動分揀設備的空白，徹底改變人工分揀所帶來的弊端，消除電池制造的短板和瓶頸，使其能更好地與電池制造的其它自

7、動化工序相匹配，從而提高整個行業(yè)的先進制造水平，這對我國的能源戰(zhàn)略及節(jié)能環(huán)保也具有重要的現(xiàn)實意義。參考文獻：1.劉彥龍. 中國鋰電池產業(yè)發(fā)展分析J,電池世界,2012,9:34-362.bbb:/aaagovbbb.節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）,中華人民共和國能源局。3.李凌云,任彬.我國鋰離子電池產業(yè)現(xiàn)狀及國內外應用情況J,電源技術,2013,137（5）:883-8854.Ohzuku T, Brodd R J. An overview of positive-electrode materials for advanced lithium-ion batterie

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