CN208014851U - 一种电动汽车退役电池的自动拆解线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动汽车退役电池的自动拆解线，用以对电动汽车退役电池进行梯级拆解，所述的自动拆解线将电动汽车退役电池按照电池包‑电池模块‑最小串并联单元的顺序依次拆解，所述的拆解线包括多个工位，每个工位间采用滚筒和倍速链线体进行运转，与现有技术相比，本实用新型具自动化、兼容性高、梯级优化拆解、灵活调整、节省空间等优点。

Description

一种电动汽车退役电池的自动拆解线

技术领域

本实用新型涉及电动汽车退役电池回收领域，尤其是涉及一种电动汽车退役电池的自动拆解线。

背景技术

随着政策调整日趋明朗、市场规范逐步到位，技术创新不断深化，新能源汽车行业目前和未来3-5年仍将处于高速发展的阶段，新能源汽车的保有量快速增长，导致汽车用电池量迅猛增长，据推测，退役的电动汽车电池将在2020年分别达到27GWh和4.2GWh，在2023年分别达到84GWh和17.5GWh。如此大量的废旧动力蓄电池若未能有效回收利用和妥善处置，将造成资源的极大浪费、社会环境的巨大压力，继而对人类健康造成严重危害

目前全球范围内都在积极开展有电动汽车退役电池梯次利用及循环处理的研究，像德国、美国、日本等国家由于起步较早，如今已经有了很多成功的示范工程和商业项目，大部分是以储能二次利用为主：例如日本的4R Energy，将日产leaf汽车的二手电池用于家庭和商业储能，德国博世集团则利用宝马的纯电动汽车退役的动力电池建造2MW/2MWh的大型光伏站储能系统，美国公司FreeWire面向办公区域开发了一款可移动的电动汽车充电宝，基于退役的废旧动力电池供能。国内关于电动汽车退役电池的梯次利用和回收起步比较晚，目前只停留在示范工程阶段，而没有成熟的产品和商业化运作，

电池的梯次利用，国内外众多学者研究表明，其技术性不存在问题，经济性是阻挡其应用的最大障碍，而要想达到经济性，快捷有效的检测评估方法和智能自动化拆解组装线设计是实现产业化和经济性的重点。退役电池再利用一般要经过收集、运输、存储、拆解、检测评估、组装过程，收集、运输和存储属于非技术问题，检测评估和拆解组装是和技术息息相关的前两项巨大工程:

电池在电动汽车上的使用，组装过程：单个电芯——小模块——大模块——电池包——PACK——电池系统，由电芯组装成电池系统的过程已能实现智能和自动化。目前电池梯次利用的示范项目或工程，电池所有工序的拆解，如电池系统、PACK、电池包、模块的拆解都是以人工手工方式进行，实际这样的操作过程是相当不规范和不符合要求的：首先，对操作人员来说，由于电动汽车电池都是高压系统(几百伏以上)且属于危险易燃易爆物品，手工拆解的高压触电安全、绝缘漏电安全、防火防爆性都是很大隐患；其次，手工拆解过程随意性比较大，对电池的损伤无法预测，而且拆解出的各类零部件归类、处理都没有规划统一的存储或放置工位；第三，手工拆解效率低下，电动汽车电池种类和型号繁多，电池间的结构和连接方式各厂家或不同型号车辆都不相同，手工拆解效率低；第四，手工拆解对环境的影响，比如是否设有抽排系统、地面是否防渗漏、消防报警以及应急通道是否设有、废液废弃物的收集处理等都是问题。

退役电池的检测评估，按照目前通用的方法，都是将电池包拆解成模块、模块拆解成单体，再对单体逐一测试，测试完后再按照新电池的的组装过程：单个电芯——小模块——大模块——电池包——PACK——电池系统，电池的梯次利用经历了拆解、测试和组装过程，比新电池的使用多了后两个过程，这样带来的问题是工作量巨大，工作繁琐，消耗大量的人力、时间和设备占用成本，梯次利用完全没有经济性。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车退役电池的自动拆解线。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电动汽车退役电池的自动拆解线，用以对电动汽车退役电池进行梯级拆解，所述的自动拆解线将电动汽车退役电池按照电池包-电池模块-最小串并联单元的顺序依次拆解，所述的拆解线包括多个工位，每个工位间采用滚筒和倍速链线体进行运转。

优选地，所述的自动拆解线按拆解流程依次包括：

吊装上线工位：用以起吊电动汽车退役电池包箱体至拆解线；

箱体固定螺栓拆除工位：用以依次将箱体翻转，拆除螺栓，拆完后电池系统回到初始状态；

自动抓取箱盖工位：用以抓取电池包箱体的箱盖；

拆除电池系统内部固定连接工位：根据设定路径拆除电池包内部固定连接；

拆除电池系统内部连接线及剩余螺栓工位：用以拆除内部连接线和剩余螺栓、总正总负连接、电压温度信号线束以及电池模块与箱体间的固定连接；

电池模块吊出工位：用以将电池模块吊到电池模块测试及周转平台；

电池模块测试及周转平台：通过电阻测试仪和绝缘测试设备检测整列电池模块的电压、内阻和绝缘参数；

电池模块螺栓及内部连接拆除工位：用以拆除电池模块螺栓及其内部连接；

电池模块固定架及环氧板拆除工位：用以拆除电池模块固定架和环氧板；

最小串并联单元吊出工位：用以将最小串并联单元从电池模块内吊出到生产线上；

最小串并联单元测试及周转平台：通过电阻测试仪和绝缘测试设备检测最小串并联单元电池的电压、内阻和绝缘参数；

吊装下线工位：将拆解后的最小串并联单元吊装下线到周转车。

优选地，所述的箱体固定螺栓拆除工位采用旋转机依次将箱体翻转90°、180°、270°和360°。

优选地，所述的自动抓取箱盖工位中，采用六轴机器人通过吸盘抓取电池包箱体的箱盖。

优选地，所述的拆除电池系统内部固定连接工位中，采用四轴机器人拆除电池包内部固定连接。

优选地，所述的退役电池种类包括方形、软包和圆柱电池。

优选地，所述的退役电池包括锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池。

优选地，所述的电阻测试仪为日置3562型电阻电压测试仪。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

一、自动化：本实用新型实现了电池包拆解过程的自动化，采用吊装系统和线体完成电池包的流动，采用六轴机器人和四轴机器人完成电池包箱盖和螺栓的自动拆解，相对目前的手工拆解，省时省力，安全性和拆解效率都大大提高，也避免了手工拆解对电池造成的不可与遇见的损伤。

二、兼容性高：本实用新型的电池包拆解生产线，线体能够兼容软包、方形和圆柱不同规格、不同尺寸、不同型号的电池，亦能兼容磷酸铁锂、三元、钛酸锂或镍氢或铅酸不同化学体系电池，相对目前市场都是单一体系或单一种规格电池的电池组装线，线体的兼容性更强，利用率更高；

三、梯级优化拆解：本实用新型的电池包智能化拆解线设计，和电池包测试设备互联互通，结合电池包的状态评估参数，做到科学拆解，尽量少拆解和部分拆解，优先拆到包，再到模块，再到最小串并联单元，不拆到单电芯。

四、灵活调整：本实用新型的电池包拆解线体，每个工位可以独立控制，也可以几个工位联合控制，可以根据产品拆解的难易程度灵活调整产线运行速率，有利于人员操作，适用于不同复杂结构的产品拆解和组装。

五、节省空间、节省成本：本实用新型在保证线体运行流畅和安全的前提下，节约成本，节约场地，使运行维护更加方便；相对单一的电池组装线，功能更多更全，对电池的型号、规格、尺寸、重量范围变动的适应性更强，在同样的场地内，本实用新型可以实现不同类型和规格尺寸的电池拆解。

附图说明

图1为拆解线的工位示意图。

图2为实施例1中的电池系统在工位1时的结构示意图。

图3为实施例1中的电池系统在工位6时的结构示意图。

图4为实施例1中的电池系统在工位9时的结构示意图。

图5为实施例2中的电池系统在工位1时的结构示意图。

图6为实施例2中的电池系统在工位3时的结构示意图。

图7为实施例2中的电池系统在工位6时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供一种电动汽车退役电池的自动拆解线，线体为自动化设计，每个工位可以独立控制，该智能自动化拆解一体化生产线包括12个工序。

本实用新型的自动拆解生产系统，线体从左向右流转，如图1所示，包括：

工序1，吊装上线，用三轴吊装系统将箱体吊起，移动放到倍速线线体；

工序2，拆箱体固定螺栓，用旋转机构依次将箱体翻转90°、180°、270°、360°，拆除面向人方向的螺栓，拆完后电池系统回到初始状态；

工序3，自动取箱盖，用六轴机器人吸盘抓取电池包箱盖；

工序4，拆内部连接，用四轴机器人根据设定路径自动拆电池系统内部固定连接；

工序5，拆内部连接线和剩余螺栓，拆除总正总负连接，拆除电压、温度等信号线束，拆除模块与箱体间的固定连接；

工序6，大模块吊出，用三轴吊装系统将大模块调到测试工位7上；

工序7，大模块测试及周转平台，用电阻测试仪和绝缘测试设备检测整列模块电压、内阻、绝缘等参数；

工序8，拆大模块螺栓及内部连接；

工序9，拆大模块固定架、拆各面各侧环氧板；

工序10，小模块吊出，用三轴吊装系统将小模块调到测试工位11上；

工序11，小模块测试及周转平台；

工序12，吊装下线，用三轴吊装系统将来料吊出转移。

整个线体采用倍速线输送，倍速线输送原理是运用倍速链条的增速功能，使其上承托货物的工装板快速运行，通过阻挡器停止于相应的操作位置，或通过相应指令来完成积放动作及移行、转位、专线等功能。由于该机运送货物的台板需反复使用，所以很少单台使用，而是与各种专机如顶升平移机，顶升转位机等配套构成水平或垂直循环系统。

其基本功能包括：

1随行工装阻挡、定位功能；

2随行工装板顶起平移过渡功能；

3转角机构将随行工装转过一定角度后与另一条输送线接通过渡。

实施例1：

下面以某软包电池系统为例

电池系统拆解流程如下：

工位1：吊装上线

设备：三轴吊装系统

步骤：1.推车进入等待工位

2.控制器将吊装机械手移动到推车上方

3.控制器放下吊臂，固定装置将吊臂与箱体底部相连

4.控制器将箱体吊起，慢慢移动放到倍速线线体上

工位2：拆上下箱体间固定螺栓

设备：电动螺丝刀、转向机构

步骤：1.通过电动螺丝刀拆正面箱体5颗螺栓；

2.用旋转机构依次将箱体翻转90°、180°、270°、360°，拆除正向的2颗、5颗、2颗螺栓，拆完后电池系统回到初始状态

3.电池系统流到下一工位

工位3：自动取箱盖

设备：六轴机器人

步骤：1.机器人感应到电池系统自动启动

2.机器人吸盘运动到电池系统箱盖上方位置

3.吸盘向下运动将电池系统箱盖抓取

4.机器人将箱盖放到指定位置堆垛好

5.机器人回到原点，电池系统流到下个工位

工位4：自动拆内部连接螺栓

设备：四轴机器人

步骤：1.机器人感应到电池系统自动启动

2.机器人根据设定路径自动拆电池系统内部40颗固定螺母

3.拆除完毕机器人回到原点，电池系统流到下一工位。

工位5：取内部连接条、连接线，拆剩余螺栓

设备：电动螺丝刀

步骤：1.拆除横压条与下箱体间的8处固定螺栓

2.拆取横压条

3.按指定顺序逐一拆除总正总负高压编织袋

4.拧开前后两大模组间跨接铜排的固定螺栓

5.拧开每两列模组间跨接铜排的固定螺栓

6.取走铜排

7.拆除高压区所有的连接铜排连接线

8.拆除BMS等低压信号线束

9.拆除模组与下箱体间的固定螺母

10.作业完毕电池系统流到下个工位。

工位6：模组吊出

设备：三轴吊装系统

步骤：1.控制器将吊臂放下

2.用固定装置将模组固定到吊臂上

3.慢慢将模组吊装到旁边测试工位11上

4.用同样方法将剩余模组逐一调到测试工位11上

5.空箱继续向下流动直到下线为止。

工位7：模组测试

设备：日置3562型电阻电压测试仪

步骤：1.用日置3562电阻测试仪和绝缘测试设备检测整列模组电压、ACR内阻、模块绝缘电阻等参数

2.根据测试结果在OK模组上贴二维码，测试结果NG的模组不贴。所有测试数据上传到MES系统。

3.测试完一个电池系统所有模组后，放置模组的托板跟模组一起流动到工位8

4.从线体后面补充一块托板到工位7。

工位8：手工拆模组螺栓

步骤：1.感应到模组进入工位后自动启动

2.定位NG模组待拆螺栓位置

3.拆除模组螺栓并将拆下螺栓放到指定位置

4.拆除完毕后模组托板流到下个工位

工位9：拆除NG模组连接

设备：电动螺丝刀

步骤：1.拆除每列模组的长螺栓

2.拆除纵压条

3.拧开侧面环氧板与其固定架间的固定螺母

4.拆除环氧板固定架

5.拆除侧面环氧板

6.拆除顶部环氧板

7.拆除所有连接铜排

8.将模组拆解至2并/3并最小串并联单元模块。

工位10：模块吊装

设备：三轴吊装系统

步骤：1.控制器将吊臂放下

2.用固定装置将模块固定到吊臂上

3.将模块吊装到旁边工位11上。

4.用同样方法将剩余模块逐一吊到工位11上。

5.装有OK模组的托板继续流到下线

工位11：模块测试

设备：电池检测仪

步骤：1.用电池检测仪和绝缘测试设备检测小模组电压、ACR内阻、绝缘电阻等参数

2.测试结果上传到MES系统，根据测试结果将电池系统分为OK与NG两种，在OK模块上贴条码

3.测试完毕之后将整个托板移动到下线工位

工位12：吊装下线

设备：三轴吊装系统

步骤：1.根据来料托板上的东西将其吊装到不同小推车上。

2.拆解工序完成

实施例2：

本实施例以某圆柱电池系统为例

电池系统拆解流程如下：

工位1：吊装上线

设备：三轴吊装系统

步骤：1.将小推车推到等待工位

2.操作控制器将吊装机械手移动到推车上方

3.操作控制器放下吊臂，固定装置将吊臂与箱体底部相连

4.操作控制器将箱体吊起，慢慢移动放到倍速线线体上

工位2：拆上下箱体间固定螺栓

步骤：1.人工拆正面箱体上方6颗螺栓

2.用旋转机构依次将箱体翻转90°、180°、270°、360°，拆除面向人方向的8颗、6颗、8颗螺栓，拆完后电池包回到初始状态

3.电池包流到下一工位

工位3：自动取箱盖

设备：六轴机器人

步骤：1.机器人感应到电池包自动启动

2.机器人吸盘运动到电池包箱盖上方位置

3.吸盘向下运动将电池包箱盖抓取

4.机器人将箱盖放到指定位置堆垛好

5.机器人回到原点，电池包流到下个工位

工位4：自动拆内部连接螺栓

步骤：1.机器人感应到电池包自动启动

2.机器人根据设定路径自动拆电池包内部84颗固定螺母

3.拆除完毕机器人回到原点，电池包流到下一工位。

工位5：取内部连接条、连接线，拆剩余螺栓

步骤：1.拆模组与下箱体间的12颗固定螺栓

2.取走横压条

3.按指定顺序逐一拆除总正总负高压编织袋

4.拧开前后两大模组间跨接铜排的固定螺栓

5.拧开每两列模组间跨接铜排的固定螺栓

6.取走铜排

7.拆除高压区所有的连接铜排连接线

8.拆除BMS等低压信号线束

9.拆除模组与下箱体间的固定螺母

10.作业完毕电池包流到下个工位。

工位6：模组吊出

步骤：1.操作控制器将吊臂放下

2.用固定装置将模组固定到吊臂上

3.慢慢将模组吊装到旁边测试工位11上

4.用同样方法将剩余模组逐一调到测试工位11上

5.空箱继续向下流动直到下线为止

工位7：模组测试

步骤：1.用日置3562电阻测试仪和绝缘测试设备检测整列模组电压、ACR内阻、模块绝缘电阻等参数

2.根据测试结果在OK模组上贴二维码，测试结果NG的模组不贴。所有测试数据上传到MES系统。

3.测试完一个电池包所有模组后，放置模组的托板跟模组一起流动到工位8

4.从线体后面补充一块托板到工位7

工位8：自动拆模组螺栓

步骤：1.机器人感应到模组过来自动启动

2.机器人自动定位NG模组待拆螺栓位置

3.机器人沿着设定路径拆模组螺栓并将拆下螺栓放到指定位置

4.拆除完毕机器人回到原点，模组托板流到下个工位

工位9：拆NG模组连接

步骤：1.拆除每列模组的长螺栓

2.拆除纵压条

3.拆除环氧板

4.将模组拆解至单独模块

工位10：模块吊装

步骤：1.操作控制器将吊臂放下

2.用固定装置将模块固定到吊臂上

3.慢慢将模块吊装到旁边工位11上。

4.用同样方法将剩余模块逐一吊到工位11上。

5.装有OK模组的托板继续流到下线

工位11：模块测试

步骤：1.用日置3562电阻测试仪和绝缘测试设备检测小模组电压、ACR内阻、绝缘电阻等参数

2.测试结果上传到MES系统，根据测试结果将电池包分为OK与NG两种，在OK模块上贴条码

3.测试完毕之后将整个托板移动到下线工位

工位12：吊装下线

步骤：1.根据来料托板上的东西将其吊装到不同小推车上。

2.拆解工序完成。

Claims (4)

1.一种电动汽车退役电池的自动拆解线，用以对电动汽车退役电池进行梯级拆解，其特征在于，所述的自动拆解线将电动汽车退役电池按照电池包-电池模块-最小串并联单元的顺序依次拆解，所述的拆解线包括多个工位，每个工位间采用滚筒和倍速链线体进行运转，所述的自动拆解线按拆解流程依次包括：所述的自动拆解线按拆解流程依次包括吊装上线工位、箱体固定螺栓拆除工位、自动抓取箱盖工位、拆除电池系统内部固定连接工位、拆除电池系统内部连接线及剩余螺栓工位、电池模块吊出工位、电池模块测试及周转平台、电池模块螺栓及内部连接拆除工位、电池模块固定架及环氧板拆除工位、最小串并联单元吊出工位、最小串并联单元测试及周转平台、吊装下线工位。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车退役电池的自动拆解线，其特征在于，所述的自动抓取箱盖工位中设有用以抓取电池包箱体箱盖的六轴机器人。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车退役电池的自动拆解线，其特征在于，所述的拆除电池系统内部固定连接工位中，设有用以拆除电池包内部固定连接的四轴机器人。

4.根据权利要求1所述的一种电动汽车退役电池的自动拆解线，其特征在于，电阻测试仪为日置3562型电阻电压测试仪。