배터리 테스트 속도

e모빌리티를 위한 혁신적인 자동화 기술

전기 자동차가 유행하고 있습니다. 비용 효율적인 고성능 배터리가 중요한 성공 요인입니다. 영국에서는 WMG의 AMPLiFII 파일럿 프로젝트가 차세대 구동 배터리의 기반을 마련하고 있습니다. 이 프로젝트에는 Festo 픽 앤 플레이스 솔루션과 함께 Horizon Instruments의 혁신적인 자동화 기술이 활용되고 있습니다.

전기 자동차의 개발이 가속화되고 있습니다. 중국은 2020년부터 전자 자동차에 12%를 할당하여, 자체 및 자동차 제조업체에 대한 높은 목표를 제시합니다. 프랑스는 2040년까지 순수 전기 구동 운송을 목표로 하고 있습니다. Volvo는 빠르면 2019년 내연 기관 차량을 철수할 것이라고 발표했습니다. London Taxi Company는 또한 전기 택시를 시장에 출시할 것이며, 이를 위해 London Electric Vehicle Company라는 새로운 이름을 소개했습니다. 엄청난 인기를 끌고 있는 전기 차량은 그 형태는 과거와 마찬가지로 전통적이지만, 미래에는 깨끗하고 조용하게 주행할 것입니다. 영국 정부는 또한 전기차에 대한 트렌드를 따르고 있으며, 2017년 7월, 배터리 기술 확장을 지원하기위한 광범위한 투자 프로그램을 발표했습니다.

산업 혁신을 위한 자동화 모듈 투 팩 파일럿 라인(줄여서 AMPLiFII)은 효율적인 자동화가 유럽에서 차량용 배터리의 경쟁력있는 생산에 어떻게 기여할 수 있을지를 보여줍니다.

제한된 공간을 위해 개발

AMPLiFII 배터리 조립 라인의 파일럿 프로젝트를 위해 특수 기계 제조업체이자 시스템 통합 업체인 Horizon Instruments는 고속 셀 피킹 시스템을 개발했습니다. 이것은 기술 이사 Daniel Bolton과 그의 팀에 대한 특별한 도전이었습니다. 배터리 모듈을 위한 생산 라인을 계획할 때, 여러 기술적 및 실제적인 문제를 극복해야 했기 때문입니다. "장비에 대해 상대적으로 제한된 공간과 엄격한 예산뿐 아니라 단 7개월에 불과한 리드 타임만이 주어졌습니다. 또한 각 셀을 전기적으로 검증하고 필요한 경우 셀을 회전한 후, 높은 정밀도와 속도로 모듈에 배치하는 방법을 찾아야 했습니다."

파일럿 시스템의 핵심 작업 중 하나는 픽 앤 플레이스를 통해 개별적으로 배터리 모듈에 배치되기 전, 전류 및 전압과 관련하여 30개의 셀이 있는 그룹을 동시에 테스트하는 것이었습니다. 30개의 개별 배터리 테스터를 사용하는 것은 높은 비용과 과도한 공간 요구 사항으로 인해 허용되지 않았습니다. 해결책을 찾아야 했죠. University of Warwick의 WMG 연구 및 교육 그룹과 함께 Horizon Instruments는 단일 배터리 테스터를 사용할 수 있는 맞춤형 멀티플렉서 인터페이스를 개발할 수 있었습니다. 이를 통해 눈에 띄는 공간 및 비용 절감 외에도 테스트 상태에 대한 비교 데이터를 수집할 수 있었습니다.

Festo의 EXCH 영역 갠트리가 있는 배터리 셀용 고속 픽 앤 플레이스.

Festo의 EXCH 영역 갠트리가 있는 배터리 셀용 고속 픽 앤 플레이스.

8주 만에 맞춤 제작

테스트 자체가 끝나면 배터리 셀이 정확하게 정렬되고 필요한 경우 회전됩니다. 그런 다음 컨베이어 벨트에 있는 모듈의 픽 앤 플레이스 시스템이 사용됩니다. 시스템은 부분적으로 변하는 배터리 셀 수에 따라 정확하게 구성할 수 있습니다. 일반적으로 조립 후 총 중량이 약 9kg인 모듈 당 100개의 개별 셀이 사용됩니다.

Festo는 빠르고 정확한 핸들링을 위해 Cartesian 로봇 기술이 적용된 컴팩트한 전체 솔루션을 제공했습니다. Daniel Bolton은 "여러 공급 업체와 조율하거나 제품의 호환성에 대해 걱정할 필요가 없었습니다."라고 말합니다. "주문 후 8주 만에 맞춤형 시스템을 구축했습니다. Festo는 전체 설계, 설치 및 시운전 단계에서 기술 지원을 제공했습니다." 새로운 자동화 솔루션 덕분에 1.2초만에 셀을 들어올려, 회전, 정렬하고 모듈에 배치할 수 있습니다.

민감한 부품을 위한 EXCH 핸들링

영국에서 첫 소개

Festo EXCH-60은 배터리 픽앤 플레이스 시스템의 핵심입니다. 영역 갠트리는 작고 가벼운 대량 생산 품목을 빠르고 유연하게 배치해야 하는 조립 공정을 위해 개발되었습니다. 이를 위해 2개의 고정 모터로 구동되는 EXCH는 최고 수준의 역동성을 제공합니다. 개별 축에는 별도의 갠트리가 필요하지 않으므로 정확한 정렬이 보장됩니다. 최대 5m/s의 속도와 최대 50m/s2의 가속도 값에서 ± 0.1mm의 반복 정확도로 분당 100번의 픽 작업을 수행할 수 있습니다.

Festo의 Steve Sands에게 EXCH 사용은 획기적인 단계입니다. "이 프로젝트는 Festo 영역 갠트리가 사용된 영국 내 최초의 프로젝트입니다. 전기 자동차 배터리 파일럿 라인에 통합된 자동화 기술은 원래 태양 전지판 구축을 위해 개발되었습니다. 민감한 부품을 운반하고 고도로 정밀하게 배치하는 데 이상적입니다."

CPX 밸브 터미널은 2D 영역 갠트리의 제어를 대신합니다. 하나의 독립된 베이스 플레이트에 최신 전자 장치와 공압 장치를 결합합니다.

미래를 위한 길을 닦다

새로운 자동화 솔루션은 기계 공학 및 자동화 기술의 대표자에게 영감을 주었습니다. 또한 Warwick 대학의 Robert Harrison 교수는 이 파일럿 프로젝트가 새로운 가능성을 열었다고 생각합니다. "고속 셀 선택기 및 기타 워크 스테이션을 통해 배터리 셀이 자동으로 모듈에 통합될 수 있음을 증명합니다. 그것은 완전한 생산 시설에 적합한 업그레이드를 위한 길을 열었습니다." Harrison 교수는 이것을 전기 및 하이브리드 자동차를 위한 차세대 구동 배터리 개발에 도움이 될 것이라고 보고 있습니다. 자동화 시스템 전문가는 "배터리 제조를 위한 최고의 수동 및 자동 조립 방법이 결합되어 영국에서 새로운 자동화된 자동차 공급망을 위한 토대를 마련했습니다."라고 합니다.



WMG

Coventry CV4 7AL
University of Warwick
영국

www.warwick.ac.uk/fac/sci/wmg

활동 분야: 연구 개발


Horizon Instruments

Ghyll Industrial Estate
Heathfield, East Sussex
영국

www.horizoninstruments.co.uk

활동 분야: 통합 자동화 솔루션의 개발 및 제조

  1. 이 기사는 Festo trends in automation 1.2018 고객 매거진에 실렸습니다
개요