近日有機(jī)會(huì)一睹寶馬（BMW）在沈陽的電池中心（模組線、Pack線），電池實(shí)驗(yàn)室和HIL臺架模擬的部分，深有感觸，先寫一篇文章來解析一下BMW在電池模組的制造。    

圖1 BMW電池工廠輪廓

產(chǎn)線布局圖是公開的，整個(gè)區(qū)域不讓拍照，我?guī)е劬湍弥〖埰涗浟艘恍┬畔ⅰ?/p>

5系電池能量達(dá)13千瓦時(shí)，重117.2千克。采用雙模組設(shè)計(jì)，一個(gè)雙模組含有24個(gè)電芯， 4個(gè)雙模組成整包，整個(gè)能量密度為111Wh/kg。

圖2 BMW電池線縱覽 

第一部分 產(chǎn)線布局

電池工廠主要分兩個(gè)區(qū)域，如圖里面的黃色區(qū)域兩部分，分別為模組產(chǎn)線和Pack產(chǎn)線。

• 模組產(chǎn)線：分為6個(gè)大工位，實(shí)現(xiàn)了很高的自動(dòng)化生產(chǎn)。匆忙看了一下作業(yè)指導(dǎo)書，工人主要的工作室確認(rèn)物料進(jìn)料是否對位置。整個(gè)過程包括：

• 單體進(jìn)料處理：主要是檢測電芯溫度、OCV和內(nèi)阻DCR。

• 絕緣壓力板處理：把壓力板和絕緣蓋片合成一個(gè)小總成

• 原材料處理：寫的是Raw material Proceessing，實(shí)際可能把電芯層壓之后加壓，加入邊框焊接

• CCS板進(jìn)料處理

• CCS板焊接

• 雙模組連接：單個(gè)模組做好以后，把冷卻板整合在一起，最終形成雙模組模塊

• Pack產(chǎn)線：由于雙模組的設(shè)計(jì)，整個(gè)產(chǎn)線比較簡單，主要介紹的工序也是在EOL測試部分，包括（整包+冷媒直冷回路）泄露檢測、絕緣檢測和電池特性的各項(xiàng)EOL下線測試。 

第二部分 模組線

1.單體處理：這里主要的工作是測量電芯的溫度（非接觸式測量）、OCV電壓和內(nèi)阻信息。通過讀取二維碼獲取服務(wù)器上的電芯從寧德的出庫日期和相關(guān)信息，確認(rèn)電芯的HSD特性是否合格，然后進(jìn)行生產(chǎn)。這里對每個(gè)電芯表面進(jìn)行清洗（等離子處理保證清潔度）。

圖3 單體處理

2.絕緣板和壓力板：在展示的時(shí)候，重點(diǎn)是談到這個(gè)端板和絕緣板需要先合成一個(gè)小總成，然后與電芯進(jìn)行疊層加壓，然后加側(cè)邊絕緣板和側(cè)板的過程。

圖4絕緣板和壓力板（端蓋）合成

工藝區(qū)間因?yàn)椴蛔屵M(jìn)，所以端板和電芯處理完之后通過機(jī)器人進(jìn)行層壓和側(cè)板焊接處理。

圖5 最為重要之一的疊層和端板焊接

備注：這個(gè)圖是與后續(xù)發(fā)布的圖對比的結(jié)果，現(xiàn)場過得太快，以至于沒來得及仔細(xì)核對位置和機(jī)器人的實(shí)際布置出入。

3.CCS焊接處理：涉及到與電性能焊接的部分，這里處理有幾個(gè)地方有地方可以借鑒：

• 焊接過程采用封閉的小空間：通過小空間來控制環(huán)境（溫度和濕度的穩(wěn)定性）

圖6 CCS焊接過程

• 焊接之后，不管是母線排的焊接還是采樣線（電壓和溫度傳感器）都采取了3D掃描的方式，確認(rèn)激光焊接焊巴的形狀信息進(jìn)行比對。由于之前有了電芯的電阻數(shù)據(jù)，后續(xù)在模組過測試中應(yīng)該有電參數(shù)比對，即電芯阻抗（1+x%）=模組DCR，根據(jù)這個(gè)x來結(jié)合之前的形狀判斷焊接的情況。

圖7焊縫和實(shí)際掃描特征

如下圖所示，一個(gè)是從靜態(tài)的形狀信息抽取工藝偏差；一個(gè)是從電性能測連接阻抗增量。

圖8模組焊接的檢測

• 還有個(gè)很重要的工作，是在模組做完之后，對電芯背面進(jìn)行離子清洗和3D相機(jī)的掃描，確定電芯的高低差情況。

• 這里采用離子清潔，保證在過程中的污染物不附著在電池底部

• 清潔度的保證，有效發(fā)揮了絕緣和傳熱膠的效果，存在雜質(zhì)對涂膠效果不好

  圖9 模組底部清潔和掃描，完成后進(jìn)行涂膠處理

4.雙模組：后面重要的過程，是對模組進(jìn)行雙模組的整合。把模組1、冷卻管路+模組2有效地整合在一起。

圖10 雙模組設(shè)計(jì)

第三部分 Pack線

時(shí)間主要花在模組線上面，Pack的工藝在組裝過程來看比較簡單，因?yàn)楦邏壕€束母排都采用了高壓插片連接，線束均很好的固定在支架上面，其落筆處需要結(jié)合Pack的設(shè)計(jì)來講，主要還是測試階段。

圖11 Pack組裝就成了插線，螺絲都不多

參觀過后，作為從業(yè)者思考良多，我們能從里面學(xué)到些什么，在基于數(shù)據(jù)化制造的現(xiàn)實(shí)下，如何運(yùn)用各種技術(shù)來提高制造工藝技術(shù)水平，這是我們需要向BMW學(xué)習(xí)的。

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