Sähköajoneuvojen (EV) valmistajat ovat tuoneet markkinoille kilpaa uusia malleja, mutta ne kohtaavat matkan varrella useita haasteita, kuten lyhyempiin latausaikoihin tai akun painon pienentämiseen liittyviä vaatimuksia. Monet suorituskykyä ja kestävyyttä koskevat haasteet sisältyvät itse akun valmistusprosessiin, joten mietitäänpä keinoja niiden ratkaisemiseksi.
Sähköajoneuvojen akkujen valmistuksen suurimmat haasteet
1. Turvallisuusvaatimusten täyttäminen
Lämpötilan hallinta on yksi suurimmista haasteista. Akkukennoja on käytettävä tietyllä lämpötila-alueella suorituskyvyn säilyttämiseksi ja ylikuumenemisen estämiseksi. Tästä syystä niissä käytetään lämpöä johtavaa, rakojen täyttöainetta. Aineen runsas levitys voi kuitenkin aiheuttaa kuplia, jotka haittaavat lämmönjohtavuutta.
Sähköajoneuvon akun suojaamiseksi törmäystilanteessa kennopinoja voidaan vahvistaa sivutukien avulla. Tavalliset liitostekniikat, kuten pistehitsaus, eivät kuitenkaan toimi, koska ne tuottavat lämpöä ja hitsausroiskeita, jotka voivat vahingoittaa herkkiä akkukennoja.
Käyttäjän turvallisuuden varmistaminen sähköajoneuvojen akkujen tuotannon aikana on erittäin tärkeää, koska kennot ja moduulit ovat sähköisesti varattuja ja DC-jännitetasot vaihtelevat muutamasta sadasta tuhanteen. Riskien arviointi on tarpeen. Käyttäjillä on oltava koulutus sähköautojen akkujen turvallista kokoamista varten sekä tarvittavat erikoistyökalut jopa 1 000 V:n akkujen käsittelyyn (IEC 60900).
2. Laadun varmistaminen
Innovaatiokilpailu kaikilla teollisuudenaloilla voi johtaa heikompaan laatutasoon. Akun valmistuksen aikana syntyvät havaitsemattomat viat voivat aiheuttaa sähköautoteollisuudelle kalliita takaisinkutsuja. Tällaisia vikoja ovat esimerkiksi kennojen liitosten, akun tiivistyksen tai useiden erilaisten liitettävien materiaalien, kuten lujan teräksen ja alumiinin, viat.
3. Nousevat kustannukset
Kun mietitään suurten akkutuotantolinjojen kustannussäästöjä, pieninkin toimenpide voi auttaa. Pohdi uudelleenkäsittelyn, hylkäysten ja materiaalijätteen vähentämistä. Erityisesti annostelusovelluksissa on suuri optimointipotentiaali.
4. Sähköajoneuvojen akut on optimoitava turvallisuuden, kestävyyden ja suorituskyvyn takaamiseksi
Kansainvälisen energiajärjestön kestävän kehityksen skenaario ennustaa sähköajoneuvojen maailmanlaajuiseksi kasvuksi 36 % vuodessa saavuttaen yhteensä 245 miljoonaa ajoneuvoa vuonna 2030. Tämä on yli 30 kertaa nykyistä korkeampi taso. Sähköajoneuvojen kysynnän nopea kasvu tuo mukanaan monia uusia haasteita ajoneuvovalmistajille materiaalien, akkujärjestelmien ja liitäntätekniikan suhteen. Painoa on saatava kevyemmäksi, mikä on kriittinen tekijä CO2-päästöjen vähentämisessä .
Koska akut painavat huomattavasti, autoalan insinöörien tehtävänä on kehittää uusia tekniikoita, joilla sähköautot saadaan mahdollisimman kevyiksi ja toimintamatka pidemmäksi. Auton voimansiirrossa käytettävien akkujen painon vähentämisen lisäksi on optimoitava turvallisuus-, kestävyys- ja suorituskykyominaisuudet.
Sähköajoneuvojen akkujen valmistuksen haasteiden ratkaiseminen
Sähköajoneuvojen akkujen painoon, kapasiteettiin ja latausaikoihin tarvitaan parannuksia, jotta ne täyttävät suorituskykyvaatimukset ja rajoittavat ympäristövaikutuksia. Sähköajoneuvon akun valmistusprosessi on hankala saada onnistumaan kerralla oikein.
1. Turvallisuus ensin
Turvallisuus alkaa kennotuotannon raaka-aineista. Konenäköratkaisuja voidaan käyttää erotinkalvon tai elektrodien pinnoitteen vikojen etsimiseen. Vauriot voivat aiheuttaa oikosulkuja.
Lisää palosuojakerros: Jos akkukennot syttyvät, ne saattavat palaa akkukotelon kannen läpi. Sopivanpaksuinen kerros palonkestävää materiaalia kannessa pitää tulipalon hallinnassa mahdollisimman pitkään.
Tiivistä akkukotelo ja kansi, jotta akkuun ei pääse kosteutta ja kuljettaja on suojassa haitallisilta kaasuilta. Käytä tarkkaa levitysjärjestelmää ja saumantarkistussovellusta, jotta tiivistykseen ei jää rakoja, ilmakuplia tai ainekertymää, jotka voivat aiheuttaa heikkoja kohtia ja vuotoja.
Jännitteisten akkukomponenttien parissa työskenneltäessä on käytettävä erityisiä varusteita, jotka suojaavat käyttäjiä sähköiskuilta. Voimme auttaa ajoneuvovalmistajia pienentämään riskejä kehittämällä täysin eristettyjä hylsyjä ja pikavaihtoadaptereita sekä käsikäyttöisten sähkökokoonpanotyökalujen suojuksia ja liukusuojia, kun työskennellään enintään 1 000 V:n (IEC 60900) sähköakkujen parissa.
2. Älä koskaan tingi laadusta
Sähköajoneuvojen akkujen valmistuksen laatu alkaa raaka-aineista. Erotinkalvon/pinnoitteen tarkastukset voivat auttaa materiaalin vikojen havaitsemisessa ennen jatkokäsittelyä. Tarkista jokainen akkukenno pintavaurioiden varalta täydellä tuotantonopeudella siten, että se ei vaikuta tuottavuuteen.
Tue käyttäjää manuaalisia työkaluja käsiteltäessä, jotta laatu on paras mahdollinen. Prosessinohjaus ja ruuvin asemointi auttavat asemoimaan kiristystyökalun tarkasti ja varmistavat oikean kiristysjärjestyksen.
Automatisoituja liitäntätekniikoita käytettäessä ratkaisujen tulisi tarjota lisälaadunvarmistusta: Kitkaporauskiinnityksen esireiän tunnistus ja keskitys varmistavat prosessin liitoselementin kohtisuoran asennon. Itselävistävä niittaus edellyttää ennalta ehkäisevää vastimen tarkastusta, jotta mahdolliset kulumisen merkit voidaan havaita. Annostelujärjestelmien mukana on aina tultava saumantarkastusmahdollisuus.
3. Pidä kustannukset kurissa
Rakojen täyttöaineen levitys edellyttää suuria määriä kallista lämpömassaa. Levitystesteissä havaittiin jopa 20 prosentin materiaalisäästöt, kun käytettiin ”älykkäästi säädettävää” rakojen täyttöaineen levitystä järjestelmällä, joka mittaa osan, laskee tarvittavan materiaalin, säätää levitystä ja hallitsee tulosta.
Perinteiset pumput jättävät runsaasti materiaalia tynnyriin. Varmista, että käytät innovatiivisia järjestelmiä, jotka minimoivat tynnyriin jäävän materiaalin ja tyhjennykseen tarvittavan työn. Näin voit säästää jopa miljoona euroa vuodessa pumppua kohti.
Uudelleenkäsittely on merkittävä kustannustekijä erityisesti manuaalisessa kiristyksessä. Voit vähentää uudelleenkäsittelyä huomattavasti, kun käytät ruuvin asemoinnilla varustettuja kiristysratkaisuja. Käyttäjän ohjeistus vähentää vikoja ja hylkytavaraa.
4. Kestävä kehitys perustuu teknologiaan
Valitse itselävistävä niittaus pistehitsauksen sijaan: Voit liittää akkutelineen käyttämällä erilaisia liitäntätekniikoita, kuten pistehitsausta tai itselävistävää niittausta. Itselävistävä niittaus mahdollistaa siistin kylmäliitosprosessin ja on energiatehokkaampi ratkaisu. Jos keskiverrossa akkutelineessä on 500 alumiiniliitosta, itselävistävien niittien käyttäminen pistehitsauksen sijaan säästää noin 9,575 kWh telinettä kohti. CO2-kokonaissäästöt ovat 1 005 tonnia vuodessa 150 000 telineellä.
Valitse kitkaporauskiinnityksen makasiiniratkaisu puhallussyötön sijaan: Monet kiinnittimet on käsiteltävä lyhyissä jaksoissa kitkaporauskiinnityksessä. Puhallussyöttöjärjestelmässä kiinnittimien siirtämiseen putken läpi tarvitaan paineilmaa. Tämä tarkoittaa suurta energiankulutusta. Makasiiniratkaisu voi vähentää ilmankulutusta 66 % verrattuna tavalliseen puhallussyöttöjärjestelmään. Tämä voi säästää vuosittain jopa 50 tonnia CO2-päästöjä.
