動(dòng)力電池測(cè)試分揀機(jī)器人

1、動(dòng)力電池測(cè)試分揀機(jī)器人 我國(guó)對(duì)電池行業(yè)的發(fā)展非常重視，國(guó)務(wù)院先后發(fā)布有關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展計(jì)劃，對(duì)電池行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整給予重點(diǎn)支持。目前，我國(guó)已成為鋰電池最大生產(chǎn)國(guó)，隨著未來(lái)電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)以及新能源這三大著力發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對(duì)電池產(chǎn)業(yè)會(huì)有更旺盛的需要。以電動(dòng)汽車為例，根據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)布的節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020），預(yù)計(jì)到2020年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)保有量達(dá)到500萬(wàn)輛以上1 2。這對(duì)電池產(chǎn)業(yè)批量生產(chǎn)能力和電池的產(chǎn)品質(zhì)量提出了很高的要求。由于單體電池通常無(wú)法滿足電動(dòng)汽車、儀器儀表等應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)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(yīng)用主要采用把多

2、個(gè)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(shí)需要在特性上，如電壓、電流、內(nèi)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(huì)導(dǎo)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(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)化成工序后（對(duì)電池充電以激活其材料活性）還需要根據(jù)電池的相關(guān)參數(shù)進(jìn)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(guó)電池行業(yè)的快速發(fā)展，刺激了化成分容設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)。如湖南大學(xué)、北京交通大學(xué)、武漢理工大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、華中科技大學(xué)等高校與企業(yè)合作研發(fā)了具有較高自動(dòng)化程度的電池化成分容設(shè)備6-8，此外深圳新威爾電子X(jué)XX、哈爾濱子木科技XXX、廣州擎天實(shí)業(yè)等企業(yè)也生產(chǎn)出相應(yīng)產(chǎn)品并

3、投放市場(chǎng)。還有一些國(guó)外的設(shè)備，如美國(guó)Arbin儀器公司，德國(guó)迪卡龍公司等已有產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)9。這些新型的電池化成分容測(cè)試設(shè)備大大提高了電池生產(chǎn)質(zhì)量，降低了電池充放電過(guò)程中的能源消耗，加快了我國(guó)電池行業(yè)的發(fā)展。但是這些測(cè)試設(shè)備在運(yùn)行時(shí)需要人工將單只電池裝入分容柜的電池夾頭中，經(jīng)一定時(shí)間的分容測(cè)試后，人工設(shè)定分容檔次，根據(jù)測(cè)試設(shè)備的指示燈標(biāo)識(shí)或屏幕提示信息，由人工逐個(gè)將同檔次電池取下裝盒并人工標(biāo)識(shí)。電池?cái)R置一定時(shí)間后，再重新測(cè)量電池電壓、內(nèi)阻等，進(jìn)行二次分揀。在此過(guò)程中，不僅需要大量的人工來(lái)完成每只電池的裝夾和分揀，還需要人工對(duì)電池的容量檔次進(jìn)行分類設(shè)置、分揀裝盒、筆記標(biāo)識(shí)等。當(dāng)車間的電池型號(hào)、

4、批次、檔次等較多時(shí)，經(jīng)常造成人為分容錯(cuò)誤、標(biāo)識(shí)不清等。當(dāng)電池容量較大，分容時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，還會(huì)造成工人的無(wú)效工作等待，造成人工的浪費(fèi)。由于電池性能的特點(diǎn)，分容后的電池還需要人工進(jìn)行電壓、內(nèi)阻等測(cè)試和分揀，此環(huán)節(jié)也會(huì)造成人為誤判以及大量的人力和時(shí)間成本。顯然，電池的自動(dòng)分揀已成為電池生產(chǎn)中耗時(shí)費(fèi)力的一道工序，成為電池高效自動(dòng)化生產(chǎn)的短板，制約了電池生產(chǎn)向智能化方向的發(fā)展。美國(guó)Arbin公司已開(kāi)發(fā)出電池自動(dòng)化分揀設(shè)備，但投資巨大，不適應(yīng)我國(guó)電池大規(guī)模生產(chǎn)的需求。天津大學(xué)采用并聯(lián)機(jī)械手設(shè)計(jì)了電池分揀系統(tǒng)，但每次只能拾取單個(gè)電池，生產(chǎn)效率不高。物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)RFID（無(wú)線射頻識(shí)別標(biāo)簽）識(shí)別、紅外感應(yīng)器、二

5、維碼掃描器等信息傳感設(shè)備，按照制定的通信協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)體系10。物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)之后，信息產(chǎn)業(yè)界的又一次大的發(fā)展和變革，也成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)11。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，物品能夠在無(wú)需人為干預(yù)的情況下通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)彼此感知和識(shí)別，實(shí)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(yīng)用已處于實(shí)用階段12?；谖锫?lián)網(wǎng)的這些特點(diǎn)和可實(shí)現(xiàn)的功能，結(jié)合我國(guó)電池行業(yè)發(fā)展需求和企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)狀，本項(xiàng)目采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)電池生產(chǎn)車間的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)展開(kāi)研究。通過(guò)對(duì)人工分揀過(guò)程進(jìn)行總結(jié)和分析，提出了電池測(cè)試分揀自動(dòng)線的構(gòu)想和體系結(jié)構(gòu)。所設(shè)計(jì)的電池分揀自

6、動(dòng)線將經(jīng)過(guò)標(biāo)識(shí)的電池進(jìn)行分容測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞給分揀機(jī)械手，分揀機(jī)器手利用電磁吸盤(pán)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(duì)應(yīng)檔次的氣動(dòng)閘門(mén)打開(kāi)，不同檔次的電池被輸送到各自的料斗，從而實(shí)現(xiàn)電池的自動(dòng)分揀。在分容過(guò)程中所采集的電池?cái)?shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)被傳送到上位機(jī)和數(shù)據(jù)服務(wù)器，經(jīng)過(guò)處理后形成電池性能質(zhì)量控制圖，對(duì)電池生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行提前干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了電池自動(dòng)分揀的物聯(lián)通信、生產(chǎn)監(jiān)視、數(shù)據(jù)管理、遠(yuǎn)程控制和質(zhì)量分析。圖1 電池自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)本項(xiàng)目的成功實(shí)施，將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)電池自動(dòng)分揀設(shè)備的空白，徹底改變?nèi)斯し謷鶐?lái)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(dòng)化工序相匹配，從而提高整個(gè)行業(yè)的先進(jìn)制造水平，這對(duì)我國(guó)的能源戰(zhàn)略及節(jié)能環(huán)保也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。參考文獻(xiàn)：1.劉彥龍. 中國(guó)鋰電池產(chǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）,中華人民共和國(guó)能源局。3.李凌云,任彬.我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況J,電源技術(shù),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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