Avviato il progetto di ricerca finanziato PILA - Piattaforma di vIsione per assembLaggio bAtterie

1 April 2021

Pont-Saint-Martin, 1° Aprile 2021 – L’obiettivo generale del progetto consiste nello sviluppo di soluzioni tecnologiche innovative applicabili in una linea di assemblaggio di pacchi batteria a bassa capacità produttiva, che consentano di migliorare le attività degli operatori e dei prodotti realizzati pur mantenendo le caratteristiche di produzione flessibile.
 
Nell’ambito del Programma Operativo Regionale della Valle d’Aosta “Investimenti a favore della crescita e dell’occupazione” F.E.S.R. 2014/2020 – Obiettivo tematico I – Ricerca, sviluppo tecnologico e innovazione Azione I.1.b.1.2 “Sostegno alle attività collaborative di R&S per lo sviluppo di nuove tecnologie sostenibili, di nuovi prodotti e servizi, bando PASS”, è stato siglato un accordo di partenariato fra le società Novasis Innovazione Srl e la Podium Engineering Srl, per lo sviluppo del progetto PILA – Piattaforma di vIsione per assembLaggio bAtterie.

L’obiettivo generale del progetto consiste nello sviluppo di soluzioni tecnologiche innovative applicabili in una linea di assemblaggio di pacchi batteria a bassa capacità produttiva, che consentano di migliorare le attività degli operatori e dei prodotti realizzati pur mantenendo le caratteristiche di produzione flessibile.

La piattaforma Pila ha come obiettivo l’applicazione di sistemi di visione ai processi di assemblaggio di sistemi batteria. Si è pertanto deciso di concentrarsi sui processi più critici e caratteristici andando a non considerare i processi di assemblaggio quali la semplice movimentazione in cui l’aspetto di innovazione della visione sarebbe stato molto parziale e poco interessante per applicazioni ad elevata flessibilità dove molti processi semplici vengono gestiti manualmente. L’analisi di questi processi ha infine identificato nei sistemi di giunzione uno degli aspetti, fra quelli necessariamente automatizzati, che hanno un forte impatto sulla qualità del sistema e per le tecnologie tipicamente utilizzate (saldatura ad ultrasuoni e/o saldatura laser) necessitano di un controllo di qualità in line.

Dato che i processi di saldatura laser tipicamente non utilizzano sistemi di visione per monitorare la qualità del giunto si è quindi deciso di focalizzarsi sulla tecnologia dell’Heavy Wire Wedge Bonding. La tecnologia del wire bonding utilizza energia ultrasonica e pressione per rompere l’interfaccia dei differenti componenti e formare la saldatura. Questa tecnologia è molto diffusa nella elettronica di consumo ma con la introduzione dei veicoli elettrici degli ultimi anni si è diffusa anche nella produzione dei pacchi batterie. L’aspetto innovativo di questa tecnologia risiede nel fatto che, rispetto alle tradizionali applicazioni di elettronica, il filo utilizzato ha dimensioni maggiori per poter essere adeguato a gestire le correnti elevate delle celle a base litio.

Assembly process

Sorting, Testing and Stacking Cylindrical
- Fully automated station
- 100% cells state of health testing (including open circuit voltage, resistance/AC impedance, temperature
- Stations able to handle module up to 1200 mm length
- Different cooling strategies can be handled within this station
- Similar capacity cells can be sorted and included in a module
- Fast and tack-free led lamp curing
- Accurate pressing operation
Sorting, Testing and Stacking Cylindrical
Sorting, Testing and Stacking Prismatic and Pouch
- Fully automated station
- 100% cells state of health testing (including open circuit voltage, resistance/AC impedance, temperature
- Stations can handle different cell dimensions and different thermal extraction strategies
- Accurate pressing operation
Sorting, Testing and Stacking Prismatic and Pouch
Bus Bar Laser Welding
- Cutting edge laser beam technology that guarantees robust joints for several type of busbar connections
- Possibility to weld challenging reflective materials such as CU, Al and dissimiral combination of materials
- Internal development of welding parameters
- Extensive quality control such as weld penetration in process monitoring and resistivity checks
- Stations can handle module up to 1200 mm length and 600 mm width
Bus Bar Laser Welding
Ultrasonic wire bonding
- Fully automatic station
- Wire bonding with the highest axis accuracy
- Continuous real time monitoring of wire condition and process
- Integrated quality control
Ultrasonic wire bonding
Pack assembly stations
- Stations equipped with manual assistors and process dedicated tools to allow assembly teams to work in perfect ergonomic and safe conditions
- Stations equipped with torque monitored tools
- Control tracking system to verify process completion and quality monitoring
- Junction box assembly and quality control
- Controlled sealing application completed after functional test
Pack assembly stations
EOL Testing
- Battery module and pack functional tests
- BMS firmware and software flashing
- Pack cooling system integrity test
EOL Testing

Main features

  • Safety: BMS Design compliant for ISO 26262
  • Scalable slave-master architecture, handles systems
    up to 1.000 V
  • Cell dissipative balancing

Functionalities

  • Real time monitoring cells & components voltage
    and temperatures
  • Advanced algorithms for SOC/SOH estimation
  • Advanced SOP estimation with realtime cell
    thermoelectrical models
  • Electromechanical components feedback monitoring
    and degradation estimation (fuses, contactors)
  • Control and monitoring of the thermal management system
  • Sensing of current, water leak, internal humidity, etc
  • Ground fault monitoring of grounded or ungrounded systems

Services related to BMS

  • Testing and modelling of battery cells
    and systems
  • Experimental characterization of cells
    for accurate state estimation algorithms
    (e.g., SOC, SOE, SOH, SOP)
  • BMS hardware and software development
    for specific applications
  • Prototyping of high-performance
    battery systems
  • Consulting in the field of battery systems

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