動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總監劉震先生做主題演講
為了幫助企業客觀分析2016年動力電池行業運行情況，正確把握行業發展趨勢，加大動力及儲能電池的開發應用，由中國化學與物理電源行業協會和電池中國網聯合主辦，雙登集團股份有限公司、壹能（北京）網絡科技有限公司共同承辦的“2016年第五屆中國電池市場年會暨2016年第一屆動力電池應用國際峰會、2016年第二屆中國電池行業智能制造研討會”于11月14日在北京拉開帷幕。本次年會聚集了來自政府主管部門領導、知名科研機構專家、新能源汽車動力電池產業鏈上中下游的企業家、投資機構代表以及媒體記者等500多人參會。
在本次會議上，福建星云電子股份有限公司新能源技術總監劉震先生做了題為《動力電池系統大規模智能制造》的專題報告，以下是根據速記整理的內容，未經本人審核，僅供參考。
劉震：謝謝秘書長的介紹，謝謝組委會給我們這個機會來和大家討論一下關于動力電池系統大規模制造的一些看法。我叫劉震，來自福建星云電子股份有限公司。我的報告主要分以下幾個部分：
昨天講了很多背景，市場很大。其實很簡單，我們要看的話，實際上我用一張片子就可以看出來，目前我們剛剛發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》，大家看到2020年大于500萬輛，2025年5000萬輛，如果我們動力電池系統跟不上這種節奏的話，它的目標也是一場空，所以我們整個動力電池系統也要做好大規模制造的準備。動力電池系統大規模制造肯定是一個我們現在動力電池生產大的方向，肯定要實現大規模制造，目前實際上大家可能去過很多PACK廠都知道，真正大規模制造基本現在還談不上。同時，這個也是降低成本、提高效率、提高品質的一個必要的途徑。整個動力電池系統大規模制造也不光只是PACK企業的一個責任，實際上還涉及到整個產業鏈的環節，包括電池的企業、BMS企業、電池包企業、裝備、還包括整車企業，整個產業鏈要協力合作。電池模組、電池包和工藝尺寸的標準化，對于我們做產線裝備的企業來說是尤為關鍵的，也是當下我們做電池包系統要考慮可制造性這個問題時的一個重點。
電池系統從研發到自動化生產，我們認為是有幾個關鍵的階段，我們不可能說直接跳過哪一個階段，包括設備產品。第一個是設備產品，先把功能參數都定義好，包括后邊研發工程的試樣，產線的試產，小批量的試產，包括到最后批量的生產。電池系統，從研發到工程應用，我們認為也是有幾大瓶頸、幾個關鍵的因素。電芯的技術，電芯肯定也是影響PACK的一個很重要的因素。第二個是BMS的技術。第三個是電池包的結構和熱管理。第四個是評價體系，其實評價體系也非常重要，這個電池包設計的驗證來說要做的很全面才行，后面從電芯到電池包生產的制成，是我們做裝備企業要跟做PACK企業通力合作的一步。還有電池包的系統維護及管理，就是說做好了以后實際將來還是要考慮維護的問題，不光是維護，還要考慮我們將來回收、梯次利用的問題，所以我們整個PACK系統的設計，實際上還是要考慮整個生命的周期，包括設計出來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問題。
第一個，電池系統生產企業和自動化裝備企業整個的磨合其實是不夠的。大家剛才也可以看到，其實我們在電芯的自動化上，目前我們國內電芯企業的自動化應該是已經做的非常好了，實際上PACK自動化，目前我覺得實際上剛剛起步，可能從去年，因為上了量以后才開始有企業提出這種要求，之前肯定大家提不出來。電池系統企業，PACK企業又分為幾個類別，產品已經標準化了，跟整車廠配套已經非常穩定了，所以大概供這樣的產品工藝，肯定也比較確定，自己也有非常強的工程能力。這樣的企業，對于我們裝備企業來說，跟他們合作是我們最愿意看到的，這樣的合作肯定會非常順利。目前有很多新誕生的系統企業，第一個，他自己的產品都沒有定型，他就知道他要做PACK，做PACK有幾大類，一個是原來做電芯的現在做PACK，還有一類做BMS的現在做PACK，還有車廠現在也要自己做PACK，還有一個，有電芯資源的，他覺得有電芯資源可以要求PACK，還有他有客戶資源，我能賣得動車，他自己也要做PACK，都覺得PACK好像很容易，投資也少。第一個產品沒定型，第二個工藝也沒確定，到底采用什么焊接方式都沒定，他問你做過什么方案？沒有，你做過軟包？沒有，做過方形的電池？沒有。OK，哪個都沒有。這樣的企業是沒法合作的，工程能力不強的話，這里面怎么跟他們合作。
自動化裝配企業也有這樣的狀況。第一個，從原來的傳統工業自動化，包括我們原來給汽車發動機做過或者給整車做過自動化的，目前也開始轉入到鋰電PACK自動化的領域來了。很強的企業有一部分，但是電池PACK實際上跟做傳統的工業自動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，電芯自動化裝備企業擴展，就是原來做電芯自動化的，現在也擴展到做PACK自動化了，還有一類是原來做手機PACK或者自行車PACK、電動工具PACK的，這一類企業也轉過來開始做這類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，但是自動化方面可能跟傳統做自動化的又有一定的距離，所以在系統企業和裝備企業如何來磨合、如何來選擇的時候，這里邊還是需要溝通的，這里面需要有很多的溝通。整個產業鏈也一樣，做PACK實際上不光是說，他把設計拿給PACK和我們裝備企業，交給你，你把它做出來。實際上裝備企業在跟PACK企業，整個溝通時間其實已經很漫長了。大家都知道，我們現在做PACK全部都是非標的，所以說這種前期的磨合還是顯得非常重要。第二個，模組的設計，它驗證的充分不充分，直接也導致了你這個自動化最后能不能成功的問題，你如果做的驗證還不充分，做好了以后你的風險非常高，如果做好了自動化，突然發現哪個地方需要改動的話，那么這樣我估計這個自動化也會損失很大。就是說這種途徑你必須要走得通，剛才講那六個階段，你不能跳過哪一個，把這個評價體系跳過以后直接就上，這樣也會遇到很多這樣的情況，因為我們在做的時候已經遇到過這樣的情況。
第二個，工藝。關鍵的工藝也要成熟。提出幾個標準化的文化，工藝不成熟、驗證也不成熟的話，現在也有人會問，為什么18650不用激光焊呢？肯定也是之前我們遇到過一些問題，激光焊可能會遇到直接焊穿或者怎么樣保證可靠性的問題，這種工藝也要做一定的驗證。
第三個，零部件。別看零部件覺得應該很簡單，比如說這種極柱的焊接面如果不平或者有問題，對于后面工藝的可靠性會帶來很大的挑戰，所以說這個也要引起重視的一個問題。
第四個，連接的可靠性。目前也是困擾他們做PACK制造的一個很重要的因素，接觸這種連接的點，也是要控制，實際上我們在制造的時候也要考慮這些內容。
最后的幾個前提，我剛才講了，產品的設計要標準化，我們做自動化肯定要做標準的產品。第二個，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來說我幫你改，但是會帶來很大的時間成本或者其他的人力、物力成本。第三個，尺寸的標準化。目前國標也在討論這個事情，就是說引導大家往幾個標準在走，尺寸標準化了以后對于我們裝備企業來說是非常樂于見到的，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，配件也要標準化，這也是重要的因素。
第三，發展的方向。
我們剛才講了，包括三星的講了幾個自動化，我們的智能制造主要是這三個部分，實際上大規模制造包含太多內容，原理性的東西來講意義也不大，目前我們實際上系統制造要達到這樣的水平也還是有距離的，因為我們確實是剛剛開始有，剛剛開始設想系統自動化制造，所以我們還要一步一步來，這三部分也不能少了：第一個，自動化裝備；第二個，過程檢測的系統，這種檢測一定要具備；第三個，MES系統。這三個實際上真正是構成了我們整個大規模制造的一個核心的內容。
整個系統生產根據我們產品開發階段不同或者實際工藝標準化的程度，可以設計成不同類型的，是自動化也好或者半自動也好，有很多不可能一下子全都跨到全自動化的這種，目前也不現實?？赡茉谟幸恍┓矫婵梢宰?，比如說18650做成一個小的模塊的時候，這樣其實是可以做到自動化的。
如果是產線試產小批量的時候我們怎么做，最好建議是核心工位還是可以采用自動化的裝備、自動化的測試系統為主，這兩項是自動化的，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，重點主要考慮的是，第一是兼容性，有可能會做不同樣的型號，考慮兼容性，還有考慮換線生產所需要的換線時間，如果很復雜的話，其實就為了做一個樣子。如果做的很復雜，換線時間也是不劃算的。規?；臅r候，模塊模組這種生產到系統裝配就要采用全自動化、信息化的方式。
即使到了真正的規模化生產的時候，實際上還是分情況，一種可能就是說單一的，我可能是大批量的，就為了比如說汽車廠就在我隔壁，我做的這個就是為了這個車型，這個車型年產5萬輛，我所有產品都給他，我們就采用真正的機器人，或者采用非常自動化的東西來做。實際上如果你做不到這個產品線完全供給一家，我們可以考慮動力電池使用比較高的動力電池裝配線，我可能采用這種人工工位的來做。其實還是這兩個，有一定的區別性，并不是說機器人越多越好，機器人越多對于非常成熟的東西來做的話很好，如果你要換型的話，要調試一個機器人有多么復雜，所以說大家可能會覺得，一看這條產線機器人很多，這個產線就很好，如果現在有很多企業也開始上機器人，但是他用起來并不會覺得非常好用，因為你沒有這樣大量的訂單去做，如果沒有這么大的訂單量的話，會導致你非常的頭疼。所以說這個時候有可能會做一些兼容性外接輔助設備的裝配線。目前主流的可能有兩種，一種是做滾筒線，用滾筒、機械手臂、自動擰緊等這些來做。還有一種是用AGV這種小車，也是我們傳統自動化或者在汽車領域用的比較多的，這樣一個工位的來做。
總結整個方向，實際上對于我們來說，我們就是以過程檢測及信息化管理為核心的自動化生產制造，我們其實講生產化智能制造有兩個部分。第一，提高效率，提高效率也是降低成本。第二，提高品質，我們還是講究在提高品質、保證品質的基礎上去做真正的自動化。
第四，動力電池系統大規模智能制造的核心。
幾個核心的內容，我們剛才也講了，以過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、焊點的跟蹤、電池的測試、BMS的測試。講到BMS，這塊我也想重點的講一下，因為我們公司是從筆記本保護板做測試起來的，最早的產品是這個。我們知道從筆記本電腦、手機、自行車等，我們所有的PACK保護板上線的時候一定要做百分之百全檢，大家可能去過很多PACK企業，大家發現做BMS全檢的還是很少的，BMS實際上上線的時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很快，成本很低。但是大的，做到汽車級了，BMS倒不做全檢了，這是什么問題。包括模組的EOL測試。整個系統裝配線設計也要考慮的要點，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。
線束連接，剛才系統這塊有線束，線束連接也是大家要重視的，其實后邊會出現很多問題，僅僅因為線束出了問題，但是整個包裝要拆開重來，所以少了一項檢測對于整個生產影響非常大，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，這個部分就是MES系統，MES系統剛才已經講了很多了，作為現代化的這種制造來說，這個已經必不可少了，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，目前的產品主要是以自動化集成，包括整個PACK產線，包括里面的MES系統，包括整個檢測的系統，所以說我們是PACK產線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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