近日有机会一睹宝马（BMW）在沈阳的电池中心（模组线、Pack线），电池实验室和HIL台架模拟的部分，深有感触，先写一篇文章来解析一下BMW在电池模组的制造。    

图1 BMW电池工厂轮廓

产线布局图是公开的，整个区域不让拍照，我带着眼睛和拿着小纸片记录了一些信息。

5系电池能量达13千瓦时，重117.2千克。采用双模组设计，一个双模组含有24个电芯， 4个双模组成整包，整个能量密度为111Wh/kg。

图2 BMW电池线纵览 

第一部分 产线布局

电池工厂主要分两个区域，如图里面的黄色区域两部分，分别为模组产线和Pack产线。

• 模组产线：分为6个大工位，实现了很高的自动化生产。匆忙看了一下作业指导书，工人主要的工作室确认物料进料是否对位置。整个过程包括：

• 单体进料处理：主要是检测电芯温度、OCV和内阻DCR。

• 绝缘压力板处理：把压力板和绝缘盖片合成一个小总成

• 原材料处理：写的是Raw material Proceessing，实际可能把电芯层压之后加压，加入边框焊接

• CCS板进料处理

• CCS板焊接

• 双模组连接：单个模组做好以后，把冷却板整合在一起，最终形成双模组模块

• Pack产线：由于双模组的设计，整个产线比较简单，主要介绍的工序也是在EOL测试部分，包括（整包+冷媒直冷回路）泄露检测、绝缘检测和电池特性的各项EOL下线测试。 

第二部分 模组线

1.单体处理：这里主要的工作是测量电芯的温度（非接触式测量）、OCV电压和内阻信息。通过读取二维码获取服务器上的电芯从宁德的出库日期和相关信息，确认电芯的HSD特性是否合格，然后进行生产。这里对每个电芯表面进行清洗（等离子处理保证清洁度）。

图3 单体处理

2.绝缘板和压力板：在展示的时候，重点是谈到这个端板和绝缘板需要先合成一个小总成，然后与电芯进行叠层加压，然后加侧边绝缘板和侧板的过程。

图4绝缘板和压力板（端盖）合成

工艺区间因为不让进，所以端板和电芯处理完之后通过机器人进行层压和侧板焊接处理。

图5 最为重要之一的叠层和端板焊接

备注：这个图是与后续发布的图对比的结果，现场过得太快，以至于没来得及仔细核对位置和机器人的实际布置出入。

3.CCS焊接处理：涉及到与电性能焊接的部分，这里处理有几个地方有地方可以借鉴：

• 焊接过程采用封闭的小空间：通过小空间来控制环境（温度和湿度的稳定性）

图6 CCS焊接过程

• 焊接之后，不管是母线排的焊接还是采样线（电压和温度传感器）都采取了3D扫描的方式，确认激光焊接焊巴的形状信息进行比对。由于之前有了电芯的电阻数据，后续在模组过测试中应该有电参数比对，即电芯阻抗（1+x%）=模组DCR，根据这个x来结合之前的形状判断焊接的情况。

图7焊缝和实际扫描特征

如下图所示，一个是从静态的形状信息抽取工艺偏差；一个是从电性能测连接阻抗增量。

图8模组焊接的检测

• 还有个很重要的工作，是在模组做完之后，对电芯背面进行离子清洗和3D相机的扫描，确定电芯的高低差情况。

• 这里采用离子清洁，保证在过程中的污染物不附着在电池底部

• 清洁度的保证，有效发挥了绝缘和传热胶的效果，存在杂质对涂胶效果不好

  图9 模组底部清洁和扫描，完成后进行涂胶处理

4.双模组：后面重要的过程，是对模组进行双模组的整合。把模组1、冷却管路+模组2有效地整合在一起。

图10 双模组设计

第三部分 Pack线

时间主要花在模组线上面，Pack的工艺在组装过程来看比较简单，因为高压线束母排都采用了高压插片连接，线束均很好的固定在支架上面，其落笔处需要结合Pack的设计来讲，主要还是测试阶段。

图11 Pack组装就成了插线，螺丝都不多

参观过后，作为从业者思考良多，我们能从里面学到些什么，在基于数据化制造的现实下，如何运用各种技术来提高制造工艺技术水平，这是我们需要向BMW学习的。

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