Proces montáže vysokonapěťových akumulátorových zdrojů EV výrazně ovlivňuje výkon, bezpečnost a odolnost akumulátoru. Zásadní význam má volba správné spojovací technologie pro speciální požadavky výroby akumulátorů a zaměření na efektivní spojovací proces. Proto byste měli vědět o následujících skutečnostech...
Řešení pro elektromobilitu
Díky inovativním spojovacím technologiím a rozsáhlým odborným znalostem montáže akumulátorů je společnost Atlas Copco vaším strategickým partnerem pro elektromobilitu. Podívejte se na reprezentativní video a získejte další informace o našich řešeních vyvinutých pro výrobu akumulátorů.
1. Spojování článků: Výsledek bez bublin je otázkou bezpečnosti
Pro dodání požadované energie musí být prizmatické články akumulátoru pevně upevněny v blocích článků. To představuje značný problém, protože články jsou poměrně citlivé. Při procesu spojování na ně nesmí působit síla ani teplo. Při spojení lepidlem 2C není nutné k vytvrzení žádné vnější teplo a spoj plní nejvyšší nároky na tuhost a chování při nárazu. Při použití lehkých elastických lepidel jsou za provozu absorbovány vibrace, což prodlužuje životnost akumulátoru. Umožňuje to také mírnou expanzi článků při nabíjení a vybíjení. Aplikace lepidla musí být přesná a spolehlivá, aby nedocházelo k tvorbě vzduchových kapes. To má zásadní význam pro dokonalý styk a izolaci. V případě nárazu mohou vzduchové kapsy způsobit zkrat, což ve vysokonapěťových systémech představuje velký bezpečnostní problém.
2. Vyztužení bloků článků: Požaduje se spojování za studena
Pro ochranu akumulátoru při nárazu lze bloky článků zpevnit bočními výztuhami. Běžné spojovací techniky, například bodové svařování, nejsou pro tento krok montáže vhodné, protože při nich vzniká teplo a okuje ze svařování mohou citlivé články poškodit. Řešením je technika spojování za studena, například samoděrovacími nýty. Tento čistý a zcela mechanický spojovací proces nepřenáší do článků žádné teplo a nevznikají při něm nebezpečné páry ani okuje ze svařování. Samoděrovací nýtování lze použít ke spojení více vrstev z různých materiálů, například hliníku nebo oceli, a zajistit jím i elektrickou vodivost pro uzemnění. Spojovací proces je vysoce spolehlivý s krátkými dobami cyklu. To umožňuje svobodu konstrukce a maximální bezpečnost při zachování produktivity na vysoké úrovni.
3. Výplň mezer: Dávkování tepelně vodivé pasty je výzva
Velkou výzvu při výrobě akumulátorů představuje řízení teploty. Články akumulátoru musí pro zachování výkonu a prevenci přehřátí pracovat ve stanoveném teplotním rozsahu. Z tohoto důvodu se aplikuje tepelně vodivá pasta. Pro zaručení tepelné vodivosti však má zásadní význam výsledek bez bublin. To je problém, protože kapalný materiál pro vyplňování mezer se aplikuje ve velkých objemech. Vyžaduje to přesnou technologii měření. Výhodou mohou být i doplňkové funkce pro sledování. Laserové nebo kamerové systémy například sledují polohu pruhu materiálu pro zajištění přesného výsledku. Chyby v aplikaci jsou rozpoznány a lze je neprodleně napravit. Udržuje se tak krátká doba cyklu a snižují náklady na opravy nebo zajištění kvality. Je také třeba uvážit, že materiály pro vyplňování mezer jsou vysoce abrazivní a mohou rychle opotřebovat dávkovací vybavení. Součásti systému, například pro dodávku a měření materiálu, musí být navrženy pro manipulaci s velkými objemy náročných materiálů při vysoké úrovni produktivity.
4. Montáž modulu: Měkké spoje vyžadují řízené utahování
Moduly akumulátorů je třeba montovat nad kapalnou pastu pro vyplňování mezer na dně nosné desky. Lze to provést utažením. Chování materiálu pro vyplňování mezer, který má charakteristiky měkkého spoje, je ale problematické. Pasta se snadno vytlačuje ven nebo v ní zůstávají vzduchové vměstky. Pro zaručení rovnoměrného rozložení a dokonalého styku modulů akumulátoru a tepelně vodivé hmoty musí být proces utažení plně kontrolovatelný. Pro dosažení rovnoměrného procesu utažení se doporučuje elektronicky řízené řešení s více vřeteny. Synchronní prací při finálním utažení se zkracuje doba cyklu a každý modul je v nosné desce rovnoměrně upevněn. Programovaná strategie utažení musí pro vytvoření optimálního styku uvážit chování kapalné vodivé pasty.
5. Těsnění krytu: Ochrana proti vlhkosti a plynům má zásadní význam
Jakmile jsou všechny moduly pevně upevněny a je nainstalován systém řízení akumulátoru, je třeba nosnou desku utěsnit. To má zásadní význam pro prevenci průniku vlhkosti, jinak by dramaticky poklesl výkon akumulátoru a mohlo by dojít k poškození a korozi. Akumulátor navíc produkuje nebezpečné plyny, které by mohly být škodlivé pro cestující. Vnitřní prostor musí být dokonale utěsněn zevnitř i zvenku. K tomu je velmi důležitá přesná a nepřerušovaná aplikace těsnění. Lze ji provést buď na kryt, nebo na nosnou desku. Protože akumulátor nelze vystavovat teplu, patří mezi vhodné materiály například butyl 1C, polyuretan 2C nebo silikon 2C. Nevyžadují tvrzení teplem a butyl lze navíc odstranit při provádění servisu. Bez ohledu na materiál musí být aplikace rovnoměrná a pro zajištění těsného spoje je zejména důležité přesně umístit začátek a konec pruhu materiálu.
6. Připojení krytu na nosnou desku: Možnost provedení servisu vyžaduje rozebíratelný spoj
Kryt je konečně namontován na skříni. V této etapě je skříň přístupná pouze zvenku, což je třeba uvážit při volbě spojovací technologie. Spoj by také měl být rozebíratelný, aby se usnadnila údržba a demontáž. Tyto požadavky dokonale splňuje technologie spojování samořezným utahováním. Šroub se otáčí vysokou rychlostí a pod tlakem, čímž ohřívá materiál. To umožňuje protlačení spojovacího prvku materiálem a současně vyřezání závitu – efektivní a flexibilní spojovací technologie pro vrstvy složené z více materiálů. Proces zajišťuje spolehlivé mechanické spojení, je rozebíratelný a vyžaduje přístup jen z jedné strany. Není nutná žádná příprava povrchu. Kovové součásti jsou tedy spojeny vodivě a tvoří Faradayovu klec, která brání elektromagnetickému rušení.
