動(dòng)力電池模組及PACK自動(dòng)化智能生產(chǎn)技術(shù)要求征求意見(jiàn)稿

1T/CASMEXXXX—2024動(dòng)力電池模組及PACK自動(dòng)化智能生產(chǎn)技術(shù)要求本文件規(guī)定了動(dòng)力電池模組及電池包（PACK）自動(dòng)化智能生產(chǎn)的術(shù)語(yǔ)和定義、縮略語(yǔ)、總體要求、技術(shù)要求、集成要求。本文件適用于采用電芯組成的模組裝入電池包的生產(chǎn)方式（模組到電池包（MTP））以及將電芯直接裝配進(jìn)電池包的生產(chǎn)方式(電芯到電池包（CTP）/電芯到載體（CIR）/電芯到底盤(pán)（CTC）/電芯到車(chē)身（CTB））的智能生產(chǎn)設(shè)計(jì)和制造。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T38331-2019鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備通用技術(shù)要求GB/T37415-2019桁架式機(jī)器人通用技術(shù)條件GB/T38871-2020工業(yè)環(huán)境用移動(dòng)操作臂復(fù)合機(jī)器人通用技術(shù)條件GB/T23331-2020能源管理體系要求及使用指南GB/T24001-2016環(huán)境管理體系要求及使用指南GB/T37393-2019數(shù)字化車(chē)間通用技術(shù)要求GB/T38129-2019智能工廠安全控制要求3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1動(dòng)力電池模組powerbatterymodule動(dòng)力電池模組是由多個(gè)電池單元（電芯）按照一定的電氣和機(jī)械結(jié)構(gòu)組合而成的整體，主要用于電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能系統(tǒng)及其它電動(dòng)設(shè)備。3.2電池包PACK電池包是由多個(gè)電池單體及其配套的電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)支撐等組件組成的完整電池系統(tǒng)，旨在為電動(dòng)車(chē)輛和儲(chǔ)能設(shè)備提供高效、安全的電能輸出。3.3電芯cell電芯是動(dòng)力電池的最小單位，也是電能存儲(chǔ)單元。模組到電池包（MTP）是將電池模組通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行組裝、集成和測(cè)試，形成完整動(dòng)力電池包的生產(chǎn)工藝。3.5電芯到電池包CTPcelltoPack電芯到電池包（CTP）是將電芯直接集成到電池包中，省略模組環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工藝。3.6電芯到載體CIRcellinroom電芯到載體（CIR）是將電芯直接集成到電池載體(即電池包)中，省略模組環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工藝。2T/CASMEXXXX—2024注：工藝可以與CTP復(fù)用。3.7電芯到車(chē)身CTBcelltobody電芯到車(chē)身（CTB）是將電芯直接集成到車(chē)身中，省略模組環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工藝。注：工藝可以與CTP復(fù)用。3.8電芯到底盤(pán)CTCcelltochassis電芯到底盤(pán)（CTC）是將電芯直接集成到底盤(pán)中，省略模組環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工藝。注：工藝可以與CTP復(fù)用。3.9匯流排busbarBusbar是一種多層復(fù)合結(jié)構(gòu)連接排，其連接方式通過(guò)焊接或螺栓緊固的方式，將電池端子或模組極柱以串連或并連方式連接起來(lái)。注：根據(jù)材料分類有銅、鋁、銅鋁等。3.10生產(chǎn)節(jié)拍productiontakt生產(chǎn)節(jié)拍是完成一個(gè)電池模組或PACK生產(chǎn)所需的時(shí)間，通常以秒或分鐘為單位。注：實(shí)際管理中可針對(duì)實(shí)際節(jié)拍時(shí)間(ATTActualTaktTime),指生產(chǎn)線連續(xù)完成相同的兩個(gè)或兩批產(chǎn)品所消耗的實(shí)際時(shí)間間隔，或周期時(shí)間(CTCircleTime),指操作人員(或機(jī)器)完成3.11可編程邏輯控制器programminglogiccontroller可編程邏輯控制器是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。注1：硬件PLC采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算指令，通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類型注2：硬件PLC存在單站控制、現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)困難的問(wèn)題，柔性制造系統(tǒng)中往往部署軟件P4縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。OHT:懸吊式空中搬運(yùn)系統(tǒng)(OverheadHoistTransport)AGV:自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(AutomatedGuidedVehicle)HMI:人機(jī)界面(HumanMachineInterface)EOL:下線(EndofLine)OCV：電池開(kāi)路電壓(OpenCircuitVoltage)MES:制造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem)ATT：實(shí)際節(jié)拍時(shí)間(ActualTaktTime)CT：周期時(shí)間(CTCircleTime)5總體要求動(dòng)力電池模組及PACK自動(dòng)化智能生產(chǎn)的總體要求體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：——高效生產(chǎn)與資源優(yōu)化：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的高度自動(dòng)化，確保生產(chǎn)效率最大化，并能夠靈活應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求變化，快速切換不同型號(hào)和規(guī)格的產(chǎn)品?！珳?zhǔn)質(zhì)量控制：建立全面的質(zhì)量管理體系，集成在線檢測(cè)和反饋機(jī)制，確保產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的一致性和可靠性，嚴(yán)格控制不良品率，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?！悄芑瘮?shù)據(jù)管理與決策支持：構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以支持生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化和決策，推動(dòng)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的持續(xù)提升。6動(dòng)力電池模組及PACK自動(dòng)化智能生產(chǎn)技術(shù)要求6.1模組及PACK線自動(dòng)化智能系統(tǒng)動(dòng)力電池模組及PACK線的自動(dòng)化智能系統(tǒng)通常包含以下組成部分：3T/CASMEXXXX—2024a)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備：包括機(jī)器人手臂、自動(dòng)裝配機(jī)、焊接設(shè)備、涂膠設(shè)備、測(cè)試設(shè)備等，用于完成MTP或CTP(CIR/CTB/CTC)中各道工序。b)智能物流系統(tǒng)：如懸吊式空中搬運(yùn)系統(tǒng)（OHT）、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（AGV）、輸送帶系統(tǒng)和緩存庫(kù)（立體倉(cāng)庫(kù)以及標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)用于實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)搬運(yùn)、配送和緩存，確保生產(chǎn)線各環(huán)節(jié)的高效銜接。c)柔性生產(chǎn)控制系統(tǒng)：通過(guò)軟件定義生產(chǎn)控制環(huán)節(jié)，用于監(jiān)控和管理整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)，調(diào)度設(shè)備，確保生產(chǎn)線的協(xié)調(diào)運(yùn)作。柔性運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以運(yùn)行在高性能工控機(jī)上的軟件替代可編程邏輯控制器（PLC）做運(yùn)動(dòng)控制，提高換型效率。d)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）：用于訂單管理、生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)據(jù)采集和分析，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)字化和信息化管理。e)質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)：包括在線無(wú)損檢測(cè)設(shè)備（視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備、超聲波檢測(cè)設(shè)備、工業(yè)X-Ray或工業(yè)斷層掃描檢測(cè)設(shè)備等）和傳感器，以及安規(guī)（耐壓、絕緣等）檢測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)電池模組和PACK的質(zhì)量，確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)。f)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)：用于存儲(chǔ)和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括質(zhì)量追溯、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控和生產(chǎn)效率分析，以支持決策和優(yōu)化生產(chǎn)流程。g)人機(jī)界面（HMI）：提供操作人員與系統(tǒng)之間的交互界面，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)和進(jìn)行必要的操作。在“黑燈工廠”或“燈塔工廠”中可減少人機(jī)界面部署。h)安全監(jiān)控系統(tǒng)：確保生產(chǎn)過(guò)程中的人員和設(shè)備安全，包括緊急停機(jī)系統(tǒng)和安全防護(hù)措施。6.2自動(dòng)化智能流程動(dòng)力電池模組及PACK線的自動(dòng)化智能生產(chǎn)流程中需采用通過(guò)自動(dòng)化和智能化手段，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程得以優(yōu)化，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品可靠性6.2.1采用MTP工藝的高速生產(chǎn)線典型流程如下（圖1）：圖1MTP典型生產(chǎn)流程6.2.2動(dòng)力電池模組及PACK線的自動(dòng)化智能生產(chǎn)中，采用CTP工藝（CIR/CTC/CTB相同）的高速生產(chǎn)線典型流程如下（圖2）：4T/CASMEXXXX—2024圖2CTP典型生產(chǎn)流程6.3技術(shù)參數(shù)在動(dòng)力電池模組的自動(dòng)化智能生產(chǎn)中，涉及的技術(shù)參數(shù)主要包括生產(chǎn)效率、設(shè)備性能和生產(chǎn)過(guò)程的管理指標(biāo)。以下是一些關(guān)鍵的生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)參數(shù)：6.3.1生產(chǎn)節(jié)拍完成一個(gè)電池模組生產(chǎn)所需的時(shí)間，通常以秒或分鐘為單位，包括實(shí)際節(jié)拍時(shí)間(ATT),即生產(chǎn)線連續(xù)完成相同的兩個(gè)或兩批產(chǎn)品所消耗的實(shí)際時(shí)間間隔，以及操作人員(或機(jī)器)完成操作或工序所需要的周期時(shí)間。6.3.2稼動(dòng)率設(shè)備稼動(dòng)率，計(jì)算見(jiàn)公式1：式中：可用性——設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)間與計(jì)劃運(yùn)行時(shí)間的比率；性能效率——實(shí)際生產(chǎn)速度與理想生產(chǎn)速度的比率；質(zhì)量率——合格產(chǎn)品數(shù)量與總生產(chǎn)數(shù)量的比率。6.3.3生產(chǎn)效率指標(biāo)包含：——單位時(shí)間產(chǎn)量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的電池模組數(shù)量，通常以件/小時(shí)或件/分鐘表示；——人均產(chǎn)出：每位員工在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的電池模組或PACK數(shù)量，反映勞動(dòng)生產(chǎn)率。6.3.4設(shè)備利用率設(shè)備實(shí)際使用時(shí)間與總可用時(shí)間的比率，反映設(shè)備的使用效率。6.3.5不良品率在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的不合格產(chǎn)品數(shù)量與總生產(chǎn)數(shù)量的比率，通常以百分比表示。6.3.6生產(chǎn)計(jì)劃達(dá)成率實(shí)際生產(chǎn)數(shù)量與計(jì)劃生產(chǎn)數(shù)量的比率，反映生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行情況。6.3.7換線時(shí)間從生產(chǎn)一種產(chǎn)品轉(zhuǎn)換到另一種產(chǎn)品所需的時(shí)間，影響生產(chǎn)靈活性和效率。6.3.8庫(kù)存周轉(zhuǎn)率5T/CASMEXXXX—2024一定時(shí)期內(nèi)庫(kù)存產(chǎn)品的銷(xiāo)售次數(shù)，反映庫(kù)存管理效率。6.3.9單位產(chǎn)品能耗生產(chǎn)一個(gè)電池模組或PACK所消耗的能量，通常以千瓦時(shí)/件（kWh/unit）表示，反映生產(chǎn)過(guò)程的能6.4設(shè)備配置動(dòng)力電池模組及PACK線的自動(dòng)化智能生產(chǎn)線中，主要設(shè)備配置如下：6.4.1組裝設(shè)備典型的組裝設(shè)備包括自動(dòng)化裝配線、焊接設(shè)備和膠粘設(shè)備。其作用分別如下：a)自動(dòng)化裝配線：用于將電芯組裝成電池模組，包括各類自動(dòng)化機(jī)械手臂和傳輸系統(tǒng)。b)焊接設(shè)備：用于電芯之間的焊接，確保電連接的可靠性。c)膠粘設(shè)備：用于在模組中粘合部件，或者PACK底部涂膠，用于粘接堆疊的電芯?？商峁┙Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封性。6.4.2檢測(cè)設(shè)備典型的檢測(cè)設(shè)備包括在線檢測(cè)設(shè)備、成品性能檢測(cè)設(shè)備和外觀缺陷及尺寸測(cè)量設(shè)備。a)在線檢測(cè)設(shè)備：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)組裝過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)，如焊接質(zhì)量、連接電阻等。b)成品性能測(cè)試設(shè)備：用于對(duì)完成的電池模組進(jìn)行性能測(cè)試，包括容量測(cè)試、充放電測(cè)試和循環(huán)壽命測(cè)試。c)外觀缺陷及尺寸測(cè)量設(shè)備：用于檢查電池模組或PACK的外觀缺陷和尺寸測(cè)量。6.4.3物流與搬運(yùn)設(shè)備典型的檢測(cè)設(shè)備包括自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)、懸吊式空中搬運(yùn)系統(tǒng)、輔助輸送系統(tǒng)、堆垛機(jī)等，其作用如下：a)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（AGV）：自動(dòng)搬運(yùn)電池模組和原材料。b)懸吊式空中搬運(yùn)系統(tǒng)（OHT在空中軌道上行駛，由升降裝置馬達(dá)驅(qū)動(dòng)皮帶，自動(dòng)抓取搬運(yùn)。c)輔助輸送系統(tǒng)：包括皮帶輸送機(jī)、鏈條輸送機(jī)等，用于連接各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，確保物料流動(dòng)。d)堆垛機(jī)：用于將成品電池模組或PACK堆放在倉(cāng)庫(kù)或出貨區(qū)。6.4.4控制及分析系統(tǒng)典型的控制及分析系統(tǒng)由制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、控制系統(tǒng)（PLC控制器或軟件PLC控制器）、人機(jī)界面（HMI）和數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)組成。系統(tǒng)收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用于優(yōu)化生產(chǎn)流程、預(yù)測(cè)設(shè)備故障、優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。6.4.5安全與環(huán)保設(shè)備典型的安全與環(huán)保設(shè)備由防爆設(shè)備、廢氣處理設(shè)備和廢水處理設(shè)備組成，其作用如下：a)防爆設(shè)備：由于電池生產(chǎn)過(guò)程中可能涉及易燃易爆物質(zhì)，需配置防爆設(shè)備。b)廢氣處理系統(tǒng)：處理生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體，確保符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。c)廢水處理系統(tǒng)：處理生產(chǎn)過(guò)程中的廢水，減少環(huán)境污染。6.4.6生產(chǎn)輔助設(shè)備典型的生產(chǎn)輔助設(shè)備由溫控設(shè)備、清潔設(shè)備和倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)組成，其作用如下a)溫控系統(tǒng)：控制生產(chǎn)環(huán)境的溫度和濕度，確保電池生產(chǎn)的穩(wěn)定性。b)清潔設(shè)備：保持生產(chǎn)環(huán)境的清潔，防止灰塵和雜質(zhì)影響電池模組及PACK質(zhì)量。c)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)：用于管理原材料和成品的存儲(chǔ)，確保物料的及時(shí)供應(yīng)和發(fā)貨。6.4.7生產(chǎn)維護(hù)與服務(wù)設(shè)備典型的生產(chǎn)維護(hù)與服務(wù)設(shè)備由工具和維修設(shè)備、培訓(xùn)和模擬設(shè)備組成，其作用如下a)工具和維修設(shè)備：用于設(shè)備的日常維護(hù)和故障排除，確保生產(chǎn)線的持續(xù)運(yùn)行。6T/CASMEXXXX—2024b)培訓(xùn)和模擬設(shè)備：用于操作員的培訓(xùn)和技能提升，確保操作人員能夠熟練掌握設(shè)備操作。6.5設(shè)備安裝條件a)供電需求三相電380V±5%，50Hzb)環(huán)境需求溫度：0℃~40℃;濕度：≤95%（40℃);大氣壓86Kpa～106KPa注：參考GB/T38871-2020工業(yè)環(huán)境用6.6質(zhì)量控制在動(dòng)力電池模組及PACK線的自動(dòng)化智能生產(chǎn)線中，質(zhì)量控制是確保產(chǎn)品性能和安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。a)監(jiān)控動(dòng)力電池模組及PACK線的原材料質(zhì)量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)量數(shù)據(jù)、良率數(shù)據(jù)、不良品分類數(shù)據(jù)等，全程建檔