Proces montażu akumulatora EV wysokiego napięcia ma istotny wpływ na sprawność, bezpieczeństwo i wytrzymałość akumulatora. Dlatego ważny jest wybór właściwej technologii łączenia z uwzględnieniem szczególnych wymagań produkcji akumulatorów i efektywnego procesu łączenia...
Rozwiązania z zakresu elektromobilności
Dzięki innowacyjnym technologiom łączenia i wiedzy z zakresu montażu akumulatorów firma Atlas Copco jest partnerem strategicznym dla branży elektromobilności. Obejrzyj film i dowiedz się więcej o naszych rozwiązaniach produkcji akumulatorów.
1. Łączenie ogniwo-ogniwo: brak pęcherzyków powietrza to kwestia bezpieczeństwa
Aby dostarczyć wymaganą energię, ogniwa akumulatora pryzmatycznego muszą być solidnie przymocowane do stosów ogniw. To duże wyzwanie, ponieważ ogniwa są bardzo delikatne. W procesie łączenia nie można stosować ciepła ani siły. Dzięki zastosowaniu kleju 2C utwardzanie nie wymaga ciepła z zewnątrz, a łączenie spełnia najwyższe wymagania sztywności i zachowania przy zderzeniu. Zastosowanie lekkich klejów sprężystych oznacza, że drgania podczas pracy są absorbowane, co zwiększa żywotność akumulatora. Umożliwia to także nieznaczne rozszerzanie ogniw podczas ładowania i rozładowywania. Proces nakładania kleju musi być precyzyjny i niezawodny w celu uniknięcia pęcherzyków powietrza. Ma to zasadnicze znaczenie dla pełnego styku i izolacji. W przypadku zderzenia pęcherzyki powietrza mogłyby spowodować zwarcia — to spore wyzwanie dla bezpieczeństwa układów wysokiego napięcia.
2. Wzmocnienie stosów ogniw: wymóg łączenia na zimno
W celu zabezpieczenia akumulatora w razie zderzenia stosy ogniw można wzmocnić bocznymi wspornikami. Typowe techniki łączenia, takie jak zgrzewanie punktowe, są nieodpowiednie do tego typu montażu, ponieważ wytwarzają ciepło i rozpryski spawalnicze, które mogą zaszkodzić wrażliwym ogniwom. Rozwiązaniem jest technika montażu na zimno, np. nitowanie bezotworowe. Ten bezpieczny i całkowicie mechaniczny proces łączenia nie wprowadza ciepła do ogniw i nie wytwarza żadnych niebezpiecznych oparów ani rozprysków spawalniczych. Nitowanie bezotworowe umożliwia łączenie wielu warstw różnych materiałów, takich jak aluminium lub stal, zapewniając ciągłość elektryczną dla uziemienia. Proces łączenia cechuje się wysoką niezawodnością i krótkością cykli. Zapewnia to swobodę projektowania i maksymalne bezpieczeństwo przy zachowaniu wysokiego poziomu produktywności.
3. Wypełniacz luk: dozowanie pasty termoprzewodzącej jest sporym wyzwaniem
Ogromnym wyzwaniem w produkcji akumulatorów jest kontrola temperatury. Ogniwa akumulatora muszą pracować w określonym zakresie temperatur, aby zachować sprawność i się nie przegrzać. Dlatego stosowana jest pasta termoprzewodząca. Jednak dla zagwarantowania przewodzenia ciepła zasadnicze znaczenie ma brak pęcherzyków powietrza. To wyzwanie, ponieważ ciekły wypełniacz luk jest aplikowany w dużych ilościach. Wymagana jest więc precyzyjna technologia dozowania. Pomóc mogą też dodatkowe funkcje monitorowania. Na przykład systemy oparte na laserze lub kamerach monitorują położenie ściegu w celu zapewnienia precyzyjnego efektu. Błędy w aplikacji są natychmiast rozpoznawane i korygowane. Efekty to krótki czas cyklu i ograniczone koszty przeróbek czy zapewniania jakości. Ponadto wypełniacze luk cechują się wysoką ciernością i mogą spowodować szybkie zużycie sprzętu dozującego. Podzespoły układu, takie jak urządzenia podające materiał i dozujące, muszą być zaprojektowane do obsługi dużych ilości wypełniaczy z wysoką produktywnością.
4. Montaż modułu: miękkie połączenia wymagają kontrolowanego dokręcania
Moduły akumulatora muszą być montowane na ciekłym wypełniaczu na dnie tacy. Można to zrobić poprzez ich przykręcenie. Jednak zachowanie miękkich połączeń jest sporym wyzwaniem. Łatwo może dojść do wyciśnięcia pasty lub wtrącenia powietrza. W celu zagwarantowania równomiernego rozkładu i pełnego styku między modułami akumulatora a tworzywem termicznym proces przykręcania musi być w pełni kontrolowany. Dla uzyskania równomiernego procesu przykręcania zalecane jest kontrolowane elektronicznie rozwiązanie wielowrzecionowe. Synchronizacja końcowego dokręcenia skraca czas cyklu, a każdy moduł jest równomiernie mocowany do tacy. Strategia programowanego dokręcania wymaga uwzględnienia zachowania ciekłej pasty przewodzącej w celu stworzenia optymalnego styku.
5. Uszczelnienie pokryw: ochrona przed wilgocią i gazami to kluczowa kwestia
Po solidnym przymocowaniu wszystkich modułów i zamontowaniu układu zarządzania akumulatorami taca musi zostać uszczelniona. Jest to warunek uniknięcia przenikania wilgoci, która spowodowałaby drastyczny spadek mocy akumulatora i mogłaby doprowadzić do jego uszkodzenia oraz korozji. Co więcej, akumulator wytwarza niebezpieczne gazy, które mogą być szkodliwe dla pasażerów. Przestrzeń wewnętrzna musi być więc całkowicie uszczelniona od wewnątrz i od zewnątrz. Dlatego precyzyjna i nieprzerwana aplikacja uszczelnienia ma zasadnicze znaczenie. Aplikację można wykonywać na pokrywie lub na tacy. Ponieważ akumulator nie może być narażony na działanie ciepła, odpowiednie są materiały takie jak gorący butyl 1C, poliuretan 2C lub silikon 2C. Nie wymagają one utwardzania w piecu. Ponadto gorący butyl można usuwać w celu wykonania prac serwisowych. Niezależnie od materiału aplikacja musi być jednolita, a początek i koniec ściegu precyzyjnie ustawione w celu zapewnienia ścisłego uszczelnienia.
6. Łączenie pokrywy z tacą: ze względów serwisowych wymagana jest odwracalność procesu łączenia
Na koniec pokrywa jest mocowana do obudowy. Na tym etapie obudowa jest dostępna tylko od zewnątrz, co musi zostać uwzględnione przy wyborze technologii łączenia. Proces łączenia powinien być odwracalny w celu ułatwienia konserwacji i demontażu. Technologia mocowania flow drill doskonale spełnia te wymagania. Śruba obraca się z wysoką prędkością i naciskiem, aby rozgrzać materiał. Umożliwia to przepchnięcie elementu mocującego przez stos materiału przy jednoczesnym wycięciu gwintu — to efektywna i elastyczna technologia łączenia stosów z wielu materiałów. Proces ten zapewnia niezawodne łączenie mechaniczne, jest odwracalny i wymaga dostępu tylko z jednej strony. Nie jest konieczne przygotowanie powierzchni. Powstaje łączenie przewodzące podzespołów metalowych, które tworzą klatkę Faradaya, co zapobiega zakłóceniom elektromagnetycznym.
