Az elektromos járművek (EV) gyártói egymással versenyezve igyekeznek új modelleket piacra dobni, de számos kihívással kell szembenézniük, például azzal, hogy megfeleljenek a rövidebb töltési idő vagy az akkumulátorok kisebb súlya iránti igényeknek. A teljesítményt és a fenntarthatóságot érintő számos kihívás magában az akkumulátorgyártási folyamatban rejlik, ezért az alábbiakban áttekintünk néhány fontosabb kihívást, valamint azt, hogy miként lehet ezeket leküzdeni.
Főbb kihívások az elektromos járművek akkumulátorainak gyártásával kapcsolatban
1. A biztonsági követelményeknek való megfelelés
A hőmérséklet-szabályozás az egyik legnagyobb kihívás. Az akkumulátorcellákat a teljesítményük megőrzése és a túlmelegedés elkerülése érdekében egy meghatározott hőmérsékleti tartományon belül kell működtetni. Ezért hővezető, hézagkitöltő pasztát alkalmaznak. A paszta nagy mennyiségű alkalmazása azonban buborékok kialakulásához vezethet, amelyek csökkentik a hővezető képességet.
Az EV-akkumulátorok ütközés esetén történő védelme érdekében a cellakötegek oldalirányú merevítésekkel erősíthetők meg. A hagyományos kötéstechnikák, például a ponthegesztés azonban nem alkalmasak, mivel olyan hőt és hegesztési fröccsenéseket okoznak, amelyek károsíthatják az érzékeny akkumulátorcellákat.
Az EV-akkumulátorok gyártása során a dolgozók biztonságának garantálása kritikus fontosságú, mivel az akkumulátort alkotó cellák és modulok elektromos töltéssel rendelkeznek, és az egyenfeszültség szintje néhány száz és akár ezer volt közötti is lehet. Ezért kockázatértékelést kell végezni. Az összeszerelésen dolgozókat ki kell képezni az EV-akkumulátorok összeszerelésének biztonságos munkamódszereire, és el kell látni őket a szükséges speciális szerszámokkal, ha akár 1000 V-os feszültséget is elérő elektromos akkumulátorokon dolgoznak. (IEC 60900)
2. A minőség megőrzése
Az innovációért folytatott verseny bármely iparágban a minőség romlásához vezethet. Az akkumulátorgyártás során keletkező, fel nem fedezett hibák költséges visszahívásokhoz vezethetnek. Ezek közé tartoznak a cellák egymáshoz kötésénél, az akkumulátorok tömítésénél vagy a sok különböző anyag, például a nagy szilárdságú acél és az alumínium egymáshoz való illesztésénél felmerülő alkalmazási hibák.
3. Növekvő költségek
A nagy előállítási kapacitású akkumulátor-gyártósorok költségeinek csökkentésében minden apró részlet segít. Gondoljon az utómunka, a selejt és az anyagpazarlás csökkentésére. Különösen az adagoló alkalmazásokban van nagy lehetőség az optimalizálásra.
4. Az EV-akkumulátorokat a biztonság, a tartósság és a teljesítmény szempontjából is optimalizálni kell
A Nemzetközi Energiaügynökség fenntartható fejlődési forgatókönyve szerint az elektromos járművek száma évente 36%-kal nő, és 2030-ra eléri a 245 millió járművet. Ez több mint 30-szorosa a mai szintnek. Az elektromos járművek iránti kereslet gyors növekedése számos új kihívás elé állítja a járműgyártókat a gyártás során felhasznált anyagok, az akkumulátorrendszerek és a csatlakoztatási technológia terén, a súlycsökkentés miatt, ami a CO2-kibocsátás csökkentésének egyik kritikus tényezője.
Mivel az akkumulátorok súlya jelentős, az autóipari mérnökök feladata az olyan új technikák kifejlesztése, amik segítségével az új elektromos autók a lehető legkönnyebbek lehetnek, nagyobb hatótáv mellett. A súlycsökkentés mellett a gépjárművek hajtásláncaiban használt különböző típusú akkumulátorokat a biztonság, a tartósság és a teljesítmény szempontjából is optimalizálni kell.
Az elektromos járművek akkumulátorainak gyártásával kapcsolatos kihívások leküzdése
Az elektromos járművek akkumulátorainak súlyát, kapacitását és töltési idejét javítani kell a teljesítménykövetelmények teljesítése és a környezeti hatások korlátozása érdekében. Nagy kihívást jelent, hogy az EV-akkumulátorok gyártási folyamata már az első alkalommal megfelelő legyen.
1. Első a biztonság
A biztonság a cellagyártáshoz szükséges nyersanyagokkal kezdődik. A gépi látást alkalmazó megoldások segítségével megtalálhatók a hibák a elválasztó fóliában vagy az elektródák bevonatában. Ha ezek sérültek, rövidzárlatok léphetnek fel.
Tűzvédelmi réteg hozzáadása: Ha az akkumulátorcellák meggyulladnak, fennáll a veszélye, hogy átégetik az akkumulátor burkolatát. A fedélre felvitt megfelelő vastagságú tűzálló anyagból készült réteg a lehető legtovább visszatartja a tüzet.
Az akkumulátortálcát és a fedelet le kell zárni, hogy a nedvességet távol tartsa az akkumulátortól, és megvédje a vezetőt a káros gázoktól. Nagy pontosságú felhordó rendszert kell használni, tömítésellenőrző megoldással, hogy elkerüljük a hézagokat, légbuborékokat vagy anyagok felhalmozódását a tömítésben, amelyek gyenge pontokhoz és szivárgáshoz vezetnek.
A feszültség alatt álló akkumulátor-alkatrészeken végzett munka speciális felszerelést igényel a dolgozók áramütéstől való védelme érdekében. Többféle megoldással támogatjuk a járműgyártókat a kockázat csökkentésében, ha dolgozóik akár 1000 V feszültségű elektromos akkumulátorokon dolgoznak (IEC 60900), ezek többek között például a teljesen szigetelt aljzatok, gyorsan cserélhető adapterek, valamint szigetelt szerszámburkolatok és lecsúszás elleni védelem a kézi elektromos szerelőszerszámokhoz.
2. A minőség terén soha se köthetünk kompromisszumot
Az EV-akkumulátorok gyártásának minősége a nyersanyagokkal kezdődik. Az elválasztó fólia/bevonat ellenőrzése segíthet az anyag hibáinak feltárásában a további feldolgozás előtt. Győződjön meg róla, hogy minden egyes akkumulátorcellát a normál gyártósori sebesség megtartása mellett vizsgál meg a felületi sérüléseket keresve, hogy ez a művelet ne befolyásolja a termelékenységet.
Ha kézi szerszámokkal dolgozik, a lehető legnagyobb mértékben támogassa a kezelőt, hogy a legmagasabb szintű minőséget nyújthassa. A folyamatvezérlés és a csavarok pozicionálása segít pontosan beállítani a meghúzószerszámot és a megfelelő sorrendben meghúzni a csavarokat.
Automatizált illesztési technológiákkal való munkavégzés esetén a megoldásoknak további minőségbiztosítási funkciókat kell kínálniuk: A folyatófúrásos csavarmeghúzás esetén az előfúrt furatok és középre igazítás biztosítja a kötőelem merőlegességét a folyamat során. Az önmetsző szegecselés esetén megelőző szerszámellenőrzés szükséges, hogy a kopás jeleit észleljék. Az adagoló rendszereket mindig tömítésellenőrzéssel kell ellátni.
3. Tartsa szemmel a költségeket
A hézagkitöltő alkalmazásokhoz jelentős mennyiségű és költséges hővezető anyagra van szükség. Az alkalmazási tesztek szerint akár 20%-os anyagmegtakarítás érhető el, ha „intelligens, szabályozott” hézagkitöltő anyagot alkalmazunk egy olyan rendszerrel, amely megméri az alkatrészt, kiszámítja a szükséges anyagmennyiséget, beállítja a felhordást és ellenőrzi az eredményt.
A hagyományos szivattyúk jelentős mennyiségű anyagot hagynak a hordóban. Ügyeljen arra, hogy olyan innovatív rendszereket használjon, amelyek minimalizálják a hordóban maradó anyagot és az öblítési munkát. Így szivattyúnként akár évi egymillió eurót is megtakaríthat.
Az utómunka hatalmas költségforrás, különösen a kézi meghúzás esetében. Jelentősen csökkentheti az utómunkát, ha csavarpozicionálással ellátott meghúzási megoldásokat használ. A kezelői útmutatók csökkentik a hibákat és a selejtet.
4. A fenntarthatóság a technológiákból ered
Válassza az önmetsző szegecselést a ponthegesztéssel szemben: Az akkumulátortálca összeszerelése során különböző illesztési technológiákat használhat, például ponthegesztést vagy önmetsző szegecselést. Az önmetsző szegecselés tiszta, hideg kötési folyamatot kínál, és energiatakarékosabb. Ha egy átlagos akkumulátortálca 500 alumínium kötéssel rendelkezik, akkor az önmetsző szegecselés alkalmazása a ponthegesztés helyett tálcánként körülbelül 9,575 kWh-val kevesebbet fogyaszt, ami 150 000 tálca esetén évi 1005 tonna CO2-megtakarítást jelent.
Válassza a táras folyatófúrásos csavarmeghúzásos megoldást a befúvásos adagolással szemben: Sok kötőelemet rövid ciklusidővel kell feldolgozni folyatófúrásos csavarmeghúzás esetén. Egy szabványos befúvásos adagolású rendszerben sűrített levegőre van szükség a kötőelemek csövön keresztül történő szállításához. Ez magas energiafogyasztást jelent. A táras megoldás 66%-kal csökkentheti a levegőfogyasztást a standard befúvásos rendszerhez képest. Ez évente akár 50 tonna CO2-kibocsátást is megtakaríthat.
