Flexibele batterijproductie

ElringKlinger, een van de wereldwijd leidende systeempartners in de automobielindustrie, automatiseert de productie van batterijmodules. KUKA ontwikkelde hiervoor een volautomatische installatie.

De batterij: het hart van elk elektrische voertuig 

Met de productie-installatie inclusief alle testprocessen moeten rond 300.000 batterijmodules per jaar worden geproduceerd. Deze worden vooral ingezet in elektrische voertuigen. De batterijmodules zijn echter flexibel ontworpen en kunnen ook voor andere toepassingsgebieden worden gebruikt.  

Modulaire en volautomatische productie van batterijmodules

Vanaf het najaar van 2020 zullen de batterijmodules geproduceerd worden op een volledig geautomatiseerde productielijn in de fabriek van ElringKlinger in Thale, Duitsland. Elektromobiliteit is een nieuwe bedrijfstak die van groot strategisch belang is voor ElringKlinger. Als een van de eerste spelers op de Duitse markt investeert het bedrijf in een sterk geautomatiseerde productielijn voor modules met een groot volume.


Met de door ons zelf ontwikkelde batterijmodules betreden we heel bewust nieuw terrein. De nauw samenhangende ontwikkelingen en de industrialisatie van het product brengt onvermijdelijk technische uitdagingen met zich mee.

Mark Laderer, Director Production Battery Technology & E-Mobility bij ElringKlinger
productie van batterijmodules

Productie van batterijmodules verdeelt over vier afdelingen

De installatie is ingedeeld in vier afdelingen. In de eerste afdeling worden de batterijcellen getest en voorbereid voor montage. In de tweede wordt uit de afzonderlijke batterijcellen een zogenaamde ruwe module gemaakt. De cellen worden samengevoegd tot een geheel in het "samenvoegingsapparaat". Samen met de drukplaten die aan de einden van de stapel worden gepositioneerd en de trekankers die zijdelings aan de batterijcellen worden geplaatst, wordt het geheel geperst. Met een complex lasersysteem en een laseroptiek die door een KR240 Industriële robot van KUKA worden bestuurd, worden de trekankers aan de drukplaten van de celstapel vastgelast; het ruwe model is klaar. Afhankelijk van de eisen worden 12 tot 24 batterijcellen tot één batterijmodule samengevoegd.  

In de derde afdeling worden de batterijmodules elektrisch geschakeld en gemeten. Hiervoor wordt het celcontacteersysteem opgesteld en aan de contactgegevens van elke afzonderlijke batterijcel vastgelast. De bijzondere uitdaging hierbij zijn de uiterst kleine onderdelen- en invoegtoleranties en de bijzondere eisen aan de lasercontactlasverbindingen, want hier moet bij minimale warmtetoevoer op betrouwbare wijze een groot contactvlak worden gemaakt. De laserlastechnologie biedt het voordeel dat deze contactloos en krachtvrij werkt, en hierbij snel, precies, slijtagevrij en goed controleerbaar is. Voor een optimaal contactresultaat zorgt de gebruikte laserscanoptiek waarmee de geometrie van de lasnaden flexibel kan worden vormgegeven.

In de vierde en laatste afdeling worden een geautomatiseerde, elektrische en mechanische eindcontrole van de batterijmodule uitgevoerd. Hier worden onder andere de isolatiewaarden op een spanningsweerstand tot vijf kilovolt gecontroleerd. Door deze test wordt gegarandeerd dat personen worden beschermd tegen elektrische flashovers en lekstromen. Vervolgens wordt de batterijbehuizing met een warm deksel afgedekt om de batterijmodule veilig te kunnen aanraken en te beschermen tegen stofdeeltjes. Tenslotte wordt een Data Matrix Code op de batterijmodule gelaserd die de eenduidige identificatie van de batterijmodule mogelijk maakt.

Modulaire opbouw voor flexibiliteit in de modulevarianten

Het bijzondere aan het systeem is de modulaire opbouw, die zorgt voor flexibiliteit in de productie. "De modulaire opbouw was voor ons bijzonder belangrijk om snel en eenvoudig te kunnen reageren op de wensen van onze klanten.“, zegt Mark Laderer. Er kunnen verschillend grote batterijmodules in het PHEV2 formaat met 12 tot 24 batterijcellen per eenheid worden geproduceerd. Bovendien kan de schakelwijze van de afzonderlijke accucellen binnen de accumodule worden gevarieerd.

Accu-celvoorbereiding

Ons streven is om zowel kleinere klanten met een afgewerkt product te kunnen bedienen alsook om grotere ondernemingen individuele oplossing te kunnen bieden - de KUKA-lijn stelt ons in staat om beide te doen.

Mark Laderer, Director Production Battery Technology & E-Mobility bij ElringKlinger

Traceability voor ononderbroken traceerbaarheid

Bovendien benadrukt de automatiseringsprofessional de traceerbaarheid: Elke in de module gemonteerde component wordt samen met procesparameters aan het uiteindelijke product toegewezen. De klant kan hierdoor ook jaren later nog zien welke componenten in elke afzonderlijke batterijmodule werden gemonteerd en kan alle stappen van het productieproces bekijken. Bovendien kunnen in het productieproces fouten sneller geïdentificeerd en gecorrigeerd worden. „De productie van batterijmodules is meer dan het mechanisch in elkaar zetten van afzonderlijke delen.“, verklaart Max Fluhrer, projectleider van de divisie Battery Solutions van KUKA. 

De installatie moet individueel op batchkwaliteit kunnen reageren, flexibele productconfiguraties mogelijk maken en de al genoemde 100% traceerbaarheid garanderen. We zijn er trots op dat we door ElringKlinger voor dit veeleisende project als partner werden geselecteerd.

Max Fluhrer, projectleider van de divisie Battery Solutions van KUKA

Cookie-instellingen OK en KUKA ontdekken

Deze website maakt gebruik van cookies (meer informatie hierover) om u ook online de beste service aan te bieden. Als u onze website verder gebruikt, schakelen we alleen technisch noodzakelijke cookies in. Wanneer u op ""OK en KUKA ontdekken"" klikt, gaat u bovendien akkoord met het gebruik van marketing-cookies. Met een klik op ""Cookie-instellingen"" kunt u selecteren welke cookies we gebruiken.

Cookie-instellingen