一台电池自动分选机，究竟要把哪些指标分得清?在节拍、精度和一致性之间，如何做到既“分得准”又“跑得快”?

一、为什么要分选：一致性、安全性与成本的平衡

电芯在化成与静置之后，仍存在参数分散与个体差异。无论是消费电子的18650/21700，还是储能用方形/软包，分选的直接目的有三点：

1)一致性：将OCV、内阻、容量等相近的电芯分在同一档，提升PACK配组的一致性与寿命。

2)安全性：剔除异常件(微短路、内阻异常、外观伤、鼓胀、漏液)，降低后续生产与使用风险。

3)成本：通过A/B/C等级与用途下放，提高良品率与全生命周期收益，而不是“好钢用在刀背上”。

二、分选的对象与“参数字典”

围绕不同电芯品类(圆柱、方形、软包)，分选项通常包括：

OCV(开路电压)：反映SOC与化成一致性;常结合温度与静置时间进行口径修正。

ACIR/内阻：1 kHz小信号等效内阻，快速、重复性好，是最常用的分档指标;部分场合增加DCIR(脉冲电流法)用于容量/倍率能力判别。

质量与尺寸：重量、厚度/高度、宽度，帮助识别鼓胀或来料差异。

外观与编码：激光刻字/条码/二维码的识别与校验，结合机器视觉检测划痕、破皮、极柱毛刺、极耳缺陷等。

高级项(选配)：EIS(电化学阻抗谱)、自放电筛查、微短路早期预判等，用于高可靠性产品。

三、典型工艺流程(以圆柱电芯为例)

1)上料与定向：振动盘/直线送料或托盘上料，完成极性与姿态识别;不合格放入隔离通道。

2)编码读取：2D码/条码/OCR读取并与MES建立唯一映射，形成“电芯身份证”。

3)温度与静置口径：读取环境温度与上线时间，用于OCV口径修正或判断是否满足静置时长。

4)测试工位：

OCV测量(四线制，毫伏级分辨);

ACIR测量(1 kHz，Kelvin夹具，恒压力接触);

可选DCIR脉冲(短时电流阶跃与恢复);

称重、外形尺寸与视觉检测。

5)判定与分档：按配方(Recipe)进行阈值、窗口或加权评分判定，给出分档标签。

6)分拣与下料：转盘/分度轮/线性多通道将电芯导入对应料仓;异常与掉线默认进入NG仓，防止混料。

7)数据回写：结果实时回传MES/数据库，生成批次报表与追溯链路。

软包与方形电芯的流程相似，但上料通常为托盘移载、真空吸取，外观检测更关注鼓胀与壳体变形。

四、设备形态与节拍

直线多工位：易扩展，便于并联提升产能;常见节拍60–240 pcs/min(圆柱)。

转盘/分度轮式：占地紧凑、节拍稳定;适合高重复的标准化尺寸。

托盘移载式(方形/软包)：节拍较低，但对平稳与保护更有利。

节拍由“最长测试项的CT(Cycle Time)”决定。若引入DCIR或EIS，可采用并行多通道或旁路抽检，避免整体降速。

五、测试模块的工程细节

1)Kelvin四线：将测量引线与电流引线分离，避免接触电阻影响结果;夹具需恒压力机构与耐磨接触面。

2)接触质量监控：实时监测接触电阻与稳定时间，接触异动自动重测或转NG。

3)基准与校准：

OCV：电压基准源定期校验;

ACIR：标准电阻(含感抗/容抗补偿)定期校准;

通过黄金样本与GR&R验证量测系统。

4)温度补偿：内阻对温度敏感，在线记录环境与电芯表面温度，必要时引入补偿系数。

5)防短与防呆：先接地后通电、分级顺序夹具、双手启动/安全门联锁;异常掉电自动复位到“开路安全态”。

6)视觉检测：环形光/背光组合，极柱端面、侧壁、烫印字符、破皮缺陷的分级判定与样本库管理。

六、判定逻辑与配组思路

简单阈值：按OCV、ACIR的区间分档，是最常见且透明的方式。

多指标加权：构建综合评分S=α·ΔOCV+β·ΔACIR+γ·Δ重量/尺寸偏差，使分档更贴近实际应用。

动态分箱：实时计算批次均值与标准差，按百分位动态生成A/B/C档，适应来料波动。

配组算法：

快速法：在同一档内按“最近邻”匹配，控制ΔOCV、ΔACIR在设定窗口;

聚类法：K‑means或分层聚类，将差异最小的一组划入同一PACK;

约束法：叠加“同厂同批次”“同极耳结构”等限制，减少后续漂移。

数据与判定要版本化管理，新配方上线须留有回退路径。

七、与MES/质量系统的连接

唯一性：每支电芯的ID与检测记录一一对应，确保追溯。

过程数据：保存原始波形/时间戳(如DCIR电压恢复曲线)，支持事后分析。

看板与报表：产量、良率、各档占比、Top缺陷、OEE、停机原因与维护记录。

权限与审计：配方变更、阈值调整、手动放行需记录操作者与时间，防止口径漂移。

八、机械与电控的关键设计

1)上料防混：不同批次/型号物理隔离，切换时清空料道与复位点检。

2)抓取与防护：圆柱偏向滚道/拨叉/气爪，方形与软包多用真空吸具;骨架与吸具材料应避免划伤壳体。

3)气路与洁净：干燥过滤的压缩空气，避免水汽与油污污染极柱;粉尘集中收集。

4)ESD：工位、治具与机架全链路接地;定期检测接地电阻与静电电位。

5)安全：烟雾/温升监测、阻燃内衬、灭火/抑爆预案;异常停机默认将在测与待分拣件送往NG区。

6)模块化：测试、视觉、分拣模块解耦，可按产能增设并联通道或升级测试项。

九、选型清单(落地前核对)

电芯类型与范围：尺寸、重量、极柱/极耳形式、壳体材质。

检测项与口径：是否需要DCIR/EIS，OCV与内阻的温度/静置口径是否统一。

节拍与并行度：目标PPM、峰值与常态之比，是否需要旁路抽检。

分档策略：档位数量、每档容量与切换逻辑，是否支持动态分箱。

治具寿命与维护：夹具材料、清洁周期、备件清单。

数据与接口：MES/ERP、条码协议、报表格式、权限管理。

环境与安全：ESD等级、洁净度、气源/电源参数、消防与烟感配置。

可扩展性：预留新测试位与软件配方库，便于后续工艺演进。

十、维护与校准

日维护：清洁夹具、检查接触压力、确认气源干燥度、料道异物清理。

周维护：黄金样本比对、视觉光源衰减校验、滚道与丝杆润滑。

月维护：ACIR标准电阻校准、OCV基准核查、称重与尺寸量具溯源。

事件维护：跌落、撞击或水汽侵入后进行全链路复检，必要时锁定分档出货。

指标追踪：MSA(GR&R)≤10%为佳，关键工位Cpk≥1.33;异常点按人机料法环逐项归因。

十一、不同场景的应用建议

消费类PACK配组前分选：主看OCV与ACIR，强调节拍与稳定性;视觉以字符/OCR与破皮为主。

储能与电动工具：在ACIR基础上增加称重与尺寸筛查，识别鼓胀与壳体成型偏差;对高倍率产品可抽测DCIR。

车规与高可靠场景：引入更严格的视觉缺陷分级与自放电筛查，数据保存周期延长并纳入批次追溯闭环。

来料IQC：以抽检为主，快速判断批次分散度并反馈供应商改善。

十二、常见问题与对策

Q：为什么同一批电芯ACIR波动比OCV更大?

A：ACIR对温度与接触条件更敏感，需做好温度口径与夹具恒压力，还要校验测试电流与频率的稳定性。

Q：分档阈值定得太窄，良率下降怎么办?

A：先用动态分箱与统计分布观察实际波动，再优化阈值或调整配组算法;避免纯经验拍脑袋。

Q：DCIR是否必须?

A：看应用。若关注倍率/动态电压下垂，抽检DCIR能更早识别潜在问题;但会拉长CT。

Q：如何避免混料?

A：物理隔离、双重扫码、状态互锁、异常默认NG、切换清空与首件确认，五层防线不可少。

Q：视觉误检多?

A：优化光源与成像角度，建立缺陷样本库，采用“尺寸+纹理+颜色”多特征判定，并在灰区引入人工复核通道。

十三、实施路线

1)现场踏勘：确认上游化成老化节拍、物流方式与空间约束。

2)方案评审：确定测试项、并行度与分档策略，冻结Recipe与数据口径。

3)样机验证：以真实工件做CT与GR&R验证，核对判定一致性与混料防呆。

4)联调上线：对接MES与看板，完成异常演练(断电、满仓、扫码失败)。

5)试运行：连续一周产线稳定性测试，修正阈值与节拍细节。

6)量产与复盘：月度追踪良率与Top缺陷，闭环治具与算法升级。

电池自动分选机的价值，不在“测得更多”，而在“分得更准、跑得更稳、记得更清”。抓住OCV与内阻这两根主线，把测试口径、机械接触、温度补偿与数据追溯做扎实;在此基础上按场景适度加入DCIR、视觉与称重维度。只有把参数、工艺与数据连接成一个完整的闭环，分选机才能真正把一致性与安全性转化为产线的良率与效率。