Výrobcovia elektrických vozidiel (EV) sa pretekajú v uvádzaní nových modelov na trh, no na tejto ceste čelia viacerým výzvam, ako je splnenie požiadaviek skrátenia času nabíjania alebo zníženia hmotnosti akumulátora. Mnoho výziev týkajúcich sa výkonu a udržateľnosti spočíva v samotnom výrobnom procese akumulátorov. Pozrime sa preto na niektoré z najhlavnejších, ako aj na spôsoby, ako im čeliť.
Hlavné výzvy pri výrobe akumulátorov pre elektrické vozidlá
1. Splnenie bezpečnostných požiadaviek
Jednou z hlavných výziev je regulácia teploty. Články akumulátora sa musia prevádzkovať v určitom teplotnom rozsahu, aby sa zachoval ich výkon a zabránilo sa prehriatiu. Z týchto dôvodov sa aplikuje teplovodivá pasta vypĺňajúca medzery. Použitie pasty vo veľkom objeme však môže viesť k tvorbe bublín, ktoré tepelnú vodivosť narúšajú.
Na ochranu aumulátora elektrického vozidla v prípade kolízie, možno zostavy článkov vystužiť bočnými výstuhami. Bežné spojovacie techniky, ako je bodové zváranie, však nie sú vhodné, pretože vytvárajú teplo a rozstrek pri zváraní, čo môže poškodiť citlivé články akumulátora.
Zaistenie bezpečnosti operátora pri výrobe akumulátorov elektrických vozidiel je rozhodujúcim faktorom, pretože články a moduly, ktoré tvoria akumulátor, sú elektricky nabité v rozmedzí niekoľkých stoviek až tisícok Voltov. Je potrebné vykonať posúdenie rizík. Vaši operátori musia byť vyškolení v oblasti bezpečných pracovných postupov pri montáži akumulátorov elektrických vozidiel a musia mať k dispozícii špeciálne nástroje potrebné pri práci s elektrickými akumulátormi do 1 000 V. (IEC 60900)
2. Zabezpečenie kvality
Preteky v inováciách v akomkoľvek odvetví môžu viesť k nižšej úrovni kvality. V prípade odvetvia elektrických vozidiel vedú nezistené chyby spôsobené počas výroby akumulátorov k nákladnémým stiahnutiam z trhu. Patria sem chyby aplikácie pri lepení článkov, tesnenie akumulátora alebo množstvo rôznych materiálov, ktoré je potrebné spájať, ako napríklad veľmi pevná oceľ a hliník.
3. Rastúce náklady
Keď sa zamyslíte nad úsporou nákladov na veľkoobjemových výrobných linkách akumulátorov, pomôže vám každá maličkosť. Porozmýšľajte nad znížením výskytu opráv, odpadov a plytvania materiálom. Najmä v dávkovacích aplikáciách existuje vysoký potenciál pre optimalizáciu.
4.Akumulátory pre elektrické vozidlá musia byť optimalizované z hľadiska bezpečnosti, odolnosti a výkonu
Scenár udržateľného rozvoja Medzinárodnej energetickej agentúry predpovedá celosvetový rast elektrických vozidiel o 36 % ročne, pričom v roku 2030 dosiahne 245 miliónov vozidiel. To je 30-krát viac ako je súčasná úroveň. Rýchly rast dopytu po elektrických vozidlách predstavuje pre výrobcov vozidiel celý rad nových výziev. Tieto výzvy sa týkajú výroby z hľadiska materiálov, akumulátorových systémov a technológie spájania kvôli potrebe nízkej hmotnosti – kritického faktora pri znižovaní emisií CO22.
Keďže hmotnosť akumulátorov nie je zanedbateľná, úlohou automobilových inžinierov je vyvíjať nové techniky, aby boli elektrické vozidlá čo najľahšie a zároveň sa zlepšila kapacita dojazdu. Okrem zníženia hmotnosti je potrebné optimalizovať rôzne typy akumulátorov používaných v pohonných jednotkách automobilov z hľadiska bezpečnosti, odolnosti a výkonu.
Prekonávanie výziev pri výrobe akumulátorov pre elektrické vozidlá
Na splnenie výkonnostných požiadaviek a obmedzenie dopadu na životné prostredie sú potrebné vylepšenia z hľadiska hmotnosti, kapacity a doby nabíjania akumulátorov pre elektrické vozidlá. Zaistenie správneho výrobného procesu akumulátora pre EV na prvý pokus je veľkým problémom.
1.
Bezpečnosť začína surovinami na výrobu článkov. Riešenia strojového videnia možno použiť na nachádzanie chýb v separačnom filme alebo povlaku elektród. Ak sú poškodené, môže dôjsť ku skratu.
Pridajte protipožiarnu vrstvu: Ak sa články akumulátora zapália, existuje riziko, že prepália kryt akumulátora. Vrstva ohňovzdorného materiálu s vhodnou hrúbkou nanesená na veko udrží oheň vo vnútri čo najdlhšie.
Utesnite zásobník akumulátora a kryt, aby sa do batérie nedostala vlhkosť a vodič bol chránený pred škodlivými plynmi. Použite vysoko presný aplikačný systém s riešením na kontrolu kvapiek v záujme eliminovania medzier, vzduchových bublín alebo hromadeniu materiálu v tesnení, ktoré vedie k slabým spojom a netesnostiam.
Práca na komponentoch akumulátora pod napätím si vyžaduje špeciálne vybavenie na ochranu operátorov pred úrazom elektrickým prúdom. Výrobcom vozidiel umožňujeme zmierniť riziko prostredníctvom celého radu opatrení, vrátane vývoja plne izolovaných zásuviek a rýchlovýmenných adaptérov, ako aj izolovaných krytov náradia a ochrany proti zošmyknutiu pre ručné elektrické montážne náradie pri práci s elektrickými akumulátormi až do 1 000 V (IEC 60900).
2. Nikdy nerobte kompromisy v kvalite
Kvalita výroby akumulátorov pre EV začína pri surovinách. Kontroly separačného filmu/povlaku môžu pomôcť zachytiť chyby v materiáli pred ďalším spracovaním. Uistite sa, že ste skontrolovali každý článok akumulátora, či na ňom nedošlo k poškodeniu povrchu pri plnej rýchlosti výroby na linke a neovplyvnilo to produktivitu.
Pri práci s ručným náradím čo najlepším spôsobom podporte svojho operátora, aby produkoval kvalitu najvyššej úrovne. Kontrola procesov a umiestnenie skrutiek pomáhajú presne umiestniť uťahovací nástroj a uťahovať v správnej postupnosti.
Pri práci s automatizovanými technológiami spojov by mali riešenia ponúkať aj dodatočné funkcie zabezpečenia kvality: Detekcia predvŕtania a centrovanie pri spájaní materiálu metódou flow drill zaistí pravuhlosť spojovacieho prvku v procese. Samodierovacie nitovanie bude vyžadovať preventívnu kontrolu matíc, aby sa zachytili akékoľvek známky opotrebovania. Dávkovacie systémy by mali byť vždy vybavené kontrolou kvapiek.
3. Dohliadnite na náklady
Aplikácie výplne medzier vyžadujú značné množstvo nákladnej tepelnej zmesi. Aplikačné testy naznačujú úsporu materiálu až do 20 %, keď použijete „inteligentne upravenú“ aplikáciu výplní medzier so systémom, ktorý odmeria diel, vypočíta požadovaný materiál, prispôsobí aplikáciu a skontroluje výsledok.
Bežné čerpadlá zanechávajú v sude značné množstvo materiálu. Uistite sa, že používate inovatívne systémy, ktoré minimalizujú množstvo zbytkového materiálu v sude a námahu spojenú s čistením. Takto môžete ušetriť až milión eur ročne a čerpadlo.
Prepracovania sú obrovskou položkou nákladov, najmä pokiaľ ide o manuálne uťahovanie. Pri použití uťahovacích riešení s polohovaním skrutiek môžete prepracovania výrazne obmedziť. Navádzanie operátora eliminuje chyby a nepodarky.
4. Udržateľnosť prichádza s technológiou
Uprednostnite samorezné nitovanie pred odolným bodovým zváraním: Na spájanie pozásobníka akumulátora môžete použiť rôzne technológie spájania, napríklad bodové zváranie alebo samorezné nitovanie. Samorezné nitovanie ponúka čistý proces spájania za studena a je energeticky efektívnejšie. Ak má priemerný zásobník akumulátora 500 hliníkových spojov, pri použití samorezných nitov namiesto odolného bodového zvárania sa spotrebuje približne o 9 575 kWh menej na zásobník, čo predstavuje úsporu 1 005 ton CO2 ročne pri objeme 150 000 zásobníkov.
Uprednostnite kazetové riešenie spájania materiálu metódou flow drill pred tlakovým podávaním: Pri spájaní materiálu metódou flow drill je potrebné veľa spojovacích prvkov spracovať v krátkych cykloch. V štandardnom systéme tlakového podávania potrebujete stlačený vzduch na prepravu spojovacích prvkov cez rúrku. To znamená vysokú spotrebu energie. Riešenie so zásobníkom môže znížiť spotrebu vzduchu o 66 % v porovnaní so štandardným systémom tlakového podávania. To môže ušetriť až 50 metrických ton emisií CO2 ročne.
