動(dòng)力電池系統大規模智能制造
圖為福建星云電子股份有限公司新能源技術(shù)總監劉震先生做主題演講
為了幫助企業(yè)客觀(guān)分析2016年動(dòng)力電池行業(yè)運行情況，正確把握行業(yè)發(fā)展趨勢，加大動(dòng)力及儲能電池的開(kāi)發(fā)應用，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )和電池中國網(wǎng)聯(lián)合主辦，雙登集團股份有限公司、壹能（北京）網(wǎng)絡(luò )科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國電池市場(chǎng)年會(huì )暨2016年第一屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )、2016年第二屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì )”于11月14日在北京拉開(kāi)帷幕。本次年會(huì )聚集了來(lái)自政府主管部門(mén)領(lǐng)導、知名科研機構專(zhuān)家、新能源汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈上中下游的企業(yè)家、投資機構代表以及媒體記者等500多人參會(huì )。
在本次會(huì )議上，福建星云電子股份有限公司新能源技術(shù)總監劉震先生做了題為《動(dòng)力電池系統大規模智能制造》的專(zhuān)題報告，以下是根據速記整理的內容，未經(jīng)本人審核，僅供參考。
劉震：謝謝秘書(shū)長(cháng)的介紹，謝謝組委會(huì )給我們這個(gè)機會(huì )來(lái)和大家討論一下關(guān)于動(dòng)力電池系統大規模制造的一些看法。我叫劉震，來(lái)自福建星云電子股份有限公司。我的報告主要分以下幾個(gè)部分：
昨天講了很多背景，市場(chǎng)很大。其實(shí)很簡(jiǎn)單，我們要看的話(huà)，實(shí)際上我用一張片子就可以看出來(lái)，目前我們剛剛發(fā)布的《節能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線(xiàn)圖》，大家看到2020年大于500萬(wàn)輛，2025年5000萬(wàn)輛，如果我們動(dòng)力電池系統跟不上這種節奏的話(huà)，它的目標也是一場(chǎng)空，所以我們整個(gè)動(dòng)力電池系統也要做好大規模制造的準備。動(dòng)力電池系統大規模制造肯定是一個(gè)我們現在動(dòng)力電池生產(chǎn)大的方向，肯定要實(shí)現大規模制造，目前實(shí)際上大家可能去過(guò)很多PACK廠(chǎng)都知道，真正大規模制造基本現在還談不上。同時(shí)，這個(gè)也是降低成本、提高效率、提高品質(zhì)的一個(gè)必要的途徑。整個(gè)動(dòng)力電池系統大規模制造也不光只是PACK企業(yè)的一個(gè)責任，實(shí)際上還涉及到整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)節，包括電池的企業(yè)、BMS企業(yè)、電池包企業(yè)、裝備、還包括整車(chē)企業(yè)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈要協(xié)力合作。電池模組、電池包和工藝尺寸的標準化，對于我們做產(chǎn)線(xiàn)裝備的企業(yè)來(lái)說(shuō)是尤為關(guān)鍵的，也是當下我們做電池包系統要考慮可制造性這個(gè)問(wèn)題時(shí)的一個(gè)重點(diǎn)。
電池系統從研發(fā)到自動(dòng)化生產(chǎn)，我們認為是有幾個(gè)關(guān)鍵的階段，我們不可能說(shuō)直接跳過(guò)哪一個(gè)階段，包括設備產(chǎn)品。第一個(gè)是設備產(chǎn)品，先把功能參數都定義好，包括后邊研發(fā)工程的試樣，產(chǎn)線(xiàn)的試產(chǎn)，小批量的試產(chǎn)，包括到最后批量的生產(chǎn)。電池系統，從研發(fā)到工程應用，我們認為也是有幾大瓶頸、幾個(gè)關(guān)鍵的因素。電芯的技術(shù)，電芯肯定也是影響PACK的一個(gè)很重要的因素。第二個(gè)是BMS的技術(shù)。第三個(gè)是電池包的結構和熱管理。第四個(gè)是評價(jià)體系，其實(shí)評價(jià)體系也非常重要，這個(gè)電池包設計的驗證來(lái)說(shuō)要做的很全面才行，后面從電芯到電池包生產(chǎn)的制成，是我們做裝備企業(yè)要跟做PACK企業(yè)通力合作的一步。還有電池包的系統維護及管理，就是說(shuō)做好了以后實(shí)際將來(lái)還是要考慮維護的問(wèn)題，不光是維護，還要考慮我們將來(lái)回收、梯次利用的問(wèn)題，所以我們整個(gè)PACK系統的設計，實(shí)際上還是要考慮整個(gè)生命的周期，包括設計出來(lái)一直到最后真正回收回去，都是要考慮的。
第二，談一下我們認為目前存在的幾個(gè)問(wèn)題。
第一個(gè)，電池系統生產(chǎn)企業(yè)和自動(dòng)化裝備企業(yè)整個(gè)的磨合其實(shí)是不夠的。大家剛才也可以看到，其實(shí)我們在電芯的自動(dòng)化上，目前我們國內電芯企業(yè)的自動(dòng)化應該是已經(jīng)做的非常好了，實(shí)際上PACK自動(dòng)化，目前我覺(jué)得實(shí)際上剛剛起步，可能從去年，因為上了量以后才開(kāi)始有企業(yè)提出這種要求，之前肯定大家提不出來(lái)。電池系統企業(yè)，PACK企業(yè)又分為幾個(gè)類(lèi)別，產(chǎn)品已經(jīng)標準化了，跟整車(chē)廠(chǎng)配套已經(jīng)非常穩定了，所以大概供這樣的產(chǎn)品工藝，肯定也比較確定，自己也有非常強的工程能力。這樣的企業(yè)，對于我們裝備企業(yè)來(lái)說(shuō)，跟他們合作是我們最愿意看到的，這樣的合作肯定會(huì )非常順利。目前有很多新誕生的系統企業(yè)，第一個(gè)，他自己的產(chǎn)品都沒(méi)有定型，他就知道他要做PACK，做PACK有幾大類(lèi)，一個(gè)是原來(lái)做電芯的現在做PACK，還有一類(lèi)做BMS的現在做PACK，還有車(chē)廠(chǎng)現在也要自己做PACK，還有一個(gè)，有電芯資源的，他覺(jué)得有電芯資源可以要求PACK，還有他有客戶(hù)資源，我能賣(mài)得動(dòng)車(chē)，他自己也要做PACK，都覺(jué)得PACK好像很容易，投資也少。第一個(gè)產(chǎn)品沒(méi)定型，第二個(gè)工藝也沒(méi)確定，到底采用什么焊接方式都沒(méi)定，他問(wèn)你做過(guò)什么方案？沒(méi)有，你做過(guò)軟包？沒(méi)有，做過(guò)方形的電池？沒(méi)有。OK，哪個(gè)都沒(méi)有。這樣的企業(yè)是沒(méi)法合作的，工程能力不強的話(huà)，這里面怎么跟他們合作。
自動(dòng)化裝配企業(yè)也有這樣的狀況。第一個(gè)，從原來(lái)的傳統工業(yè)自動(dòng)化，包括我們原來(lái)給汽車(chē)發(fā)動(dòng)機做過(guò)或者給整車(chē)做過(guò)自動(dòng)化的，目前也開(kāi)始轉入到鋰電PACK自動(dòng)化的領(lǐng)域來(lái)了。很強的企業(yè)有一部分，但是電池PACK實(shí)際上跟做傳統的工業(yè)自動(dòng)化還是有一定的區別，電池PACK還是要了解一些工藝有一些特殊的地方。還有一類(lèi)，電芯自動(dòng)化裝備企業(yè)擴展，就是原來(lái)做電芯自動(dòng)化的，現在也擴展到做PACK自動(dòng)化了，還有一類(lèi)是原來(lái)做手機PACK或者自行車(chē)PACK、電動(dòng)工具PACK的，這一類(lèi)企業(yè)也轉過(guò)來(lái)開(kāi)始做這類(lèi)PACK，但是他們可能對電池工藝還是有一定的認識、對電池有一定的認識，但是自動(dòng)化方面可能跟傳統做自動(dòng)化的又有一定的距離，所以在系統企業(yè)和裝備企業(yè)如何來(lái)磨合、如何來(lái)選擇的時(shí)候，這里邊還是需要溝通的，這里面需要有很多的溝通。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也一樣，做PACK實(shí)際上不光是說(shuō)，他把設計拿給PACK和我們裝備企業(yè)，交給你，你把它做出來(lái)。實(shí)際上裝備企業(yè)在跟PACK企業(yè)，整個(gè)溝通時(shí)間其實(shí)已經(jīng)很漫長(cháng)了。大家都知道，我們現在做PACK全部都是非標的，所以說(shuō)這種前期的磨合還是顯得非常重要。第二個(gè)，模組的設計，它驗證的充分不充分，直接也導致了你這個(gè)自動(dòng)化最后能不能成功的問(wèn)題，你如果做的驗證還不充分，做好了以后你的風(fēng)險非常高，如果做好了自動(dòng)化，突然發(fā)現哪個(gè)地方需要改動(dòng)的話(huà)，那么這樣我估計這個(gè)自動(dòng)化也會(huì )損失很大。就是說(shuō)這種途徑你必須要走得通，剛才講那六個(gè)階段，你不能跳過(guò)哪一個(gè)，把這個(gè)評價(jià)體系跳過(guò)以后直接就上，這樣也會(huì )遇到很多這樣的情況，因為我們在做的時(shí)候已經(jīng)遇到過(guò)這樣的情況。
第二個(gè)，工藝。關(guān)鍵的工藝也要成熟。提出幾個(gè)標準化的文化，工藝不成熟、驗證也不成熟的話(huà)，現在也有人會(huì )問(wèn)，為什么18650不用激光焊呢？肯定也是之前我們遇到過(guò)一些問(wèn)題，激光焊可能會(huì )遇到直接焊穿或者怎么樣保證可靠性的問(wèn)題，這種工藝也要做一定的驗證。
第三個(gè)，零部件。別看零部件覺(jué)得應該很簡(jiǎn)單，比如說(shuō)這種極柱的焊接面如果不平或者有問(wèn)題，對于后面工藝的可靠性會(huì )帶來(lái)很大的挑戰，所以說(shuō)這個(gè)也要引起重視的一個(gè)問(wèn)題。
第四個(gè)，連接的可靠性。目前也是困擾他們做PACK制造的一個(gè)很重要的因素，接觸這種連接的點(diǎn)，也是要控制，實(shí)際上我們在制造的時(shí)候也要考慮這些內容。
最后的幾個(gè)前提，我剛才講了，產(chǎn)品的設計要標準化，我們做自動(dòng)化肯定要做標準的產(chǎn)品。第二個(gè)，工藝一定要標準化，確定好了以后不能老改，改了以后對于我們裝備企業(yè)來(lái)說(shuō)我幫你改，但是會(huì )帶來(lái)很大的時(shí)間成本或者其他的人力、物力成本。第三個(gè)，尺寸的標準化。目前國標也在討論這個(gè)事情，就是說(shuō)引導大家往幾個(gè)標準在走，尺寸標準化了以后對于我們裝備企業(yè)來(lái)說(shuō)是非常樂(lè )于見(jiàn)到的，給你做了以后給別人也能做，大概是一樣的，為什么18650很流行就在這兒。第四個(gè)，配件也要標準化，這也是重要的因素。
第三，發(fā)展的方向。
我們剛才講了，包括三星的講了幾個(gè)自動(dòng)化，我們的智能制造主要是這三個(gè)部分，實(shí)際上大規模制造包含太多內容，原理性的東西來(lái)講意義也不大，目前我們實(shí)際上系統制造要達到這樣的水平也還是有距離的，因為我們確實(shí)是剛剛開(kāi)始有，剛剛開(kāi)始設想系統自動(dòng)化制造，所以我們還要一步一步來(lái)，這三部分也不能少了：第一個(gè)，自動(dòng)化裝備；第二個(gè)，過(guò)程檢測的系統，這種檢測一定要具備；第三個(gè)，MES系統。這三個(gè)實(shí)際上真正是構成了我們整個(gè)大規模制造的一個(gè)核心的內容。
整個(gè)系統生產(chǎn)根據我們產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段不同或者實(shí)際工藝標準化的程度，可以設計成不同類(lèi)型的，是自動(dòng)化也好或者半自動(dòng)也好，有很多不可能一下子全都跨到全自動(dòng)化的這種，目前也不現實(shí)?？赡茉谟幸恍┓矫婵梢宰?，比如說(shuō)18650做成一個(gè)小的模塊的時(shí)候，這樣其實(shí)是可以做到自動(dòng)化的。
如果是產(chǎn)線(xiàn)試產(chǎn)小批量的時(shí)候我們怎么做，最好建議是核心工位還是可以采用自動(dòng)化的裝備、自動(dòng)化的測試系統為主，這兩項是自動(dòng)化的，其他的工位可以采用人工或者工裝相結合，主要側重于這種工藝的設計和功能的驗證，便于后期的確定和調整。如果定位是這種，重點(diǎn)主要考慮的是，第一是兼容性，有可能會(huì )做不同樣的型號，考慮兼容性，還有考慮換線(xiàn)生產(chǎn)所需要的換線(xiàn)時(shí)間，如果很復雜的話(huà)，其實(shí)就為了做一個(gè)樣子。如果做的很復雜，換線(xiàn)時(shí)間也是不劃算的。規?；臅r(shí)候，模塊模組這種生產(chǎn)到系統裝配就要采用全自動(dòng)化、信息化的方式。
即使到了真正的規?；a(chǎn)的時(shí)候，實(shí)際上還是分情況，一種可能就是說(shuō)單一的，我可能是大批量的，就為了比如說(shuō)汽車(chē)廠(chǎng)就在我隔壁，我做的這個(gè)就是為了這個(gè)車(chē)型，這個(gè)車(chē)型年產(chǎn)5萬(wàn)輛，我所有產(chǎn)品都給他，我們就采用真正的機器人，或者采用非常自動(dòng)化的東西來(lái)做。實(shí)際上如果你做不到這個(gè)產(chǎn)品線(xiàn)完全供給一家，我們可以考慮動(dòng)力電池使用比較高的動(dòng)力電池裝配線(xiàn)，我可能采用這種人工工位的來(lái)做。其實(shí)還是這兩個(gè)，有一定的區別性，并不是說(shuō)機器人越多越好，機器人越多對于非常成熟的東西來(lái)做的話(huà)很好，如果你要換型的話(huà)，要調試一個(gè)機器人有多么復雜，所以說(shuō)大家可能會(huì )覺(jué)得，一看這條產(chǎn)線(xiàn)機器人很多，這個(gè)產(chǎn)線(xiàn)就很好，如果現在有很多企業(yè)也開(kāi)始上機器人，但是他用起來(lái)并不會(huì )覺(jué)得非常好用，因為你沒(méi)有這樣大量的訂單去做，如果沒(méi)有這么大的訂單量的話(huà)，會(huì )導致你非常的頭疼。所以說(shuō)這個(gè)時(shí)候有可能會(huì )做一些兼容性外接輔助設備的裝配線(xiàn)。目前主流的可能有兩種，一種是做滾筒線(xiàn)，用滾筒、機械手臂、自動(dòng)擰緊等這些來(lái)做。還有一種是用AGV這種小車(chē)，也是我們傳統自動(dòng)化或者在汽車(chē)領(lǐng)域用的比較多的，這樣一個(gè)工位的來(lái)做。
總結整個(gè)方向，實(shí)際上對于我們來(lái)說(shuō)，我們就是以過(guò)程檢測及信息化管理為核心的自動(dòng)化生產(chǎn)制造，我們其實(shí)講生產(chǎn)化智能制造有兩個(gè)部分。第一，提高效率，提高效率也是降低成本。第二，提高品質(zhì)，我們還是講究在提高品質(zhì)、保證品質(zhì)的基礎上去做真正的自動(dòng)化。
第四，動(dòng)力電池系統大規模智能制造的核心。
幾個(gè)核心的內容，我們剛才也講了，以過(guò)程檢測信息化管理為核心，包括以下這么多的檢測，包括分選，包括機型判斷、絕緣、焊點(diǎn)的跟蹤、電池的測試、BMS的測試。講到BMS，這塊我也想重點(diǎn)的講一下，因為我們公司是從筆記本保護板做測試起來(lái)的，最早的產(chǎn)品是這個(gè)。我們知道從筆記本電腦、手機、自行車(chē)等，我們所有的PACK保護板上線(xiàn)的時(shí)候一定要做百分之百全檢，大家可能去過(guò)很多PACK企業(yè)，大家發(fā)現做BMS全檢的還是很少的，BMS實(shí)際上上線(xiàn)的時(shí)候并不做全部的功能檢驗。這是為什么？我們知道做小的，因為小的投入很低或者說(shuō)很快，成本很低。但是大的，做到汽車(chē)級了，BMS倒不做全檢了，這是什么問(wèn)題。包括模組的EOL測試。整個(gè)系統裝配線(xiàn)設計也要考慮的要點(diǎn)，兼容，就是系統，剛才講的是模組，模組到系統怎么做，目前肯定更是柔性化，兼容性要強的。
線(xiàn)束連接，剛才系統這塊有線(xiàn)束，線(xiàn)束連接也是大家要重視的，其實(shí)后邊會(huì )出現很多問(wèn)題，僅僅因為線(xiàn)束出了問(wèn)題，但是整個(gè)包裝要拆開(kāi)重來(lái)，所以少了一項檢測對于整個(gè)生產(chǎn)影響非常大，包括BMS的這種測試。氣密性測試，現在基本上都是IP67，所以這種氣密測試也是必不可少的。電池包做好以后要有EOL下限的測試，這個(gè)部分就是MES系統，MES系統剛才已經(jīng)講了很多了，作為現代化的這種制造來(lái)說(shuō)，這個(gè)已經(jīng)必不可少了，應該是標配，所以不再多強調了。
按照管理介紹一下我們公司，福建星云電子成立于2005年，目前的產(chǎn)品主要是以自動(dòng)化集成，包括整個(gè)PACK產(chǎn)線(xiàn)，包括里面的MES系統，包括整個(gè)檢測的系統，所以說(shuō)我們是PACK產(chǎn)線(xiàn)整體解決方案的提供商，我們可以做到交鑰匙工程。謝謝大家！
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