Flexibilitet i batteritillverkningen

ElringKlinger är en av världens ledande systempartner till fordonsindustrin och har nu automatiserat sin tillverkning av batterimoduler. Den helautomatiserade anläggningen utvecklades av KUKA.

Batteriet: Den viktigaste komponenten i ett elfordon 

I produktionsanläggningen med tillhörande kontrollprocesser ska ca 300 000 batterimoduler tillverkas per år. Dessa kommer att användas främst i elfordon. Batterimodulerna har dock en flexibel design och kan därför användas till andra ändamål.  

Moduluppbyggd och helautomatiserad produktionslinje för batterimoduler

Från och med hösten 2020 ska batterimoduler tillverkas i en helautomatiserad produktionslinje i ElringKlingers fabrik i Thale. Elektromobilitet är ett nytt affärsområde för ElringKlinger av hög strategisk betydelse. Som en av de första aktörerna på den tyska marknaden investerar företaget i en produktionslinje med hög automationsgrad för tillverkning av stora mängder batterimoduler. 

Med vår egenutvecklade batterimodul bryter vi medvetet ny mark. Att utveckling och industriell realisering av produkten har varit så tätt förknippade har tveklöst inneburit en rad tekniska utmaningar.

Mark Laderer, Director Production Battery Technology & E-Mobility hos ElringKlinger
Tillverkning av batterimoduler

Tillverkning av batterimoduler uppdelad i fyra olika anläggningsområden

Anläggningen är indelad i fyra huvudområden. I det första området testas battericellerna och förbereds för montering. I det andra området tillverkas en så kallad råmodul av de enskilda battericellerna. I ”sammanföringsanordningen” sammanförs cellerna till en stapel, en så kallad ”stack”. Därefter pressas stapeln ihop med tryckplattorna som positionerats i stackens ändar samt med dragankarna som sitter på sidan av battericellerna. Dragankarna svetsas fast på cellstaplarnas tryckplattor med hjälp av ett komplext lasersystem och laseroptik styrd av en KUKA-industrirobot av modell KR240. En råmodul har skapats. Beroende på kundens önskemål kan 12 till 24 battericeller sammanfogas till en batterimodul 

I det tredje området kopplas batterimodulerna ihop elektriskt och mäts upp. Ett cellkontakteringssystem (”ZKS”) sätts då på plats och svetsas ihop med kontakterna på varje enskild battericell. Den stora utmaningen består i detta fall av de mycket snäva komponent- och fogningstoleranserna samt de speciella kraven på laserkontaktsvetsningen. En stor kontaktyta måste skapas med minimal värmetillförsel. En av lasersvetsteknikens fördelar är att den arbetar berörings- och kraftfritt och är samtidigt snabb, noggrann, slitagefri och enkel att styra. Den integrerade laserskannerns optik säkerställer ett optimalt kontakteringsresultat och gör det möjligt att utforma svetsfogarnas geometri på ett flexibelt sätt.

I det fjärde och sista anläggningsområdet sker en elektrisk och mekanisk slutkontroll av batterimodulerna. Kontrollprocessen är automatiserad. Här kontrolleras bland annat att isolationsvärdena uppvisar en spänningshållfasthet på upp till fem kilovolt. Detta test säkerställer att personer och föremål är skyddade mot elektriska överslag och läckströmmar. Därefter täcks batterihuset med ett varmfogat lock som gör batterimodulen beröringssäker och skyddar den mot dammpartiklar. Avslutningsvis laserpräglas en Data Matrix Code på batterimodulen som möjliggör unik identifiering av batterimodulen.

Moduluppbyggd design erbjuder flexibla modulvarianter

Ett av anläggningens utmärkande drag är att den är uppbyggd i moduler, vilket erbjuder stor flexibilitet i produktionen. ”Den moduluppbyggda designen var extra viktig och gör det möjligt för oss att reagera på våra kunders önskemål snabbt och okomplicerat”, berättar Mark Laderer. Anläggningen kan tillverka batterimoduler av olika storlek i PHEV2-format med 12 till 24 battericeller per enhet. Hopkopplingen av de enskilda battericellerna inne i batterimodulen kan också varieras.

Förberedelse av battericeller

Vi vill både kunna förse mindre kunder med en färdig produkt och större, etablerade koncerner med en individuell lösning – med KUKA:s produktionslinje klarar vi det.

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

Traceability erbjuder spårbarhet utan informationsluckor

Automationsspecialisten har även byggt in en annan viktig aspekt: spårbarhet: Varje modul i den monterade komponenten är tilldelade den slutgiltiga produkten inklusive tillhörande processparametrar. Kunden kan därför även långt i efterhand kontrollera vilka komponenter som har monteras i varje enskild batterimodul och även reproducera produktionsprocessens olika steg. Fel kan identifieras ännu snabbare och enskilda processer optimeras i produktionsprocessen. ”Tillverkning av batterimoduler är mer än mekanisk sammanfogning av enskilda delar”, förklarar Max Fluhrer, projektledare inom Battery Solutions hos KUKA. 

Anläggningen måste kunna reagera individuellt på batchens kvalitet, erbjuda flexibla produktkonfigurationer samt säkerställa den tidigare nämnda spårbarheten och det till hundra procent. Vi är stolta över att ElringKlinger valde oss som partner till detta krävande projekt.

Max Fluhrer, projektledare inom Battery Solutions hos KUKA

Cookie-inställningar OK och upptäck KUKA

Denna webbplats använder cookies (mer om detta) för att kunna ge dig bästa möjliga service även online. Om du fortsätter använda vår webbplats lagrar vi endast tekniskt nödvändiga cookies. Genom att klicka på ”OK och upptäck KUKA” samtycker du dessutom till användningen av marknadsföringscookies. Klicka på ”Cookie-inställningar” för att välja vilka cookies vi använder.

Cookie-inställningar