Gestion thermique intelligente dans le processus d'assemblage de batterie pour véhicules électriques

L'électromobilité doit évoluer en permanence pour répondre aux exigences croissantes du marché en matière de sécurité opérationnelle, de performances, d'autonomie, de temps de charge et de coûts. La batterie étant le cœur du véhicule, elle ne peut fournir des performances maximales que dans une plage de températures spécifique. Chaque batterie génère de la chaleur pendant la charge et la décharge, qui doit être contrôlée et dissipée pour plus de sécurité et pour maintenir la capacité de la batterie à long terme. Une pâte thermique est appliquée dans le bac de batterie pour éviter toute surchauffe due à la chaleur générée par le fonctionnement des cellules.

Ces produits très visqueux enrichis avec des remplissages spéciaux, également connus sous le nom de pâte thermique ou de matériaux d'interface thermique (MIT), permettent une gestion thermique active des blocs de batteries de grande taille en dissipant la chaleur générée lors de la charge et de la décharge des cellules vers des structures de refroidissement appropriées.

Dans le processus d'assemblage, un composé thermique tel qu'un MIT est appliqué après avoir scellé le bac à batterie et assemblé le système de refroidissement et les compartiments. Une application précise sans poches d'air est essentielle. La technologie de serrage avancée assure un contact optimal entre le carter et le module de batterie en tenant compte du comportement de la pâte conductrice au niveau du joint.

Il est difficile d'appliquer le produit liquide en grandes quantités et à haut débit. Un système d'application hautes performances est essentiel, avec des composants capables de supporter le produit abrasif. Divers schémas d'application, tels que des lignes parallèles, des ondulations ou une application en forme d'os, peuvent être utilisés pour favoriser la pression des modules sur la pâte conductrice sans bulles d'air. Des tests complets des produits sont nécessaires pour développer le modèle d'application approprié. Dans nos centres d'innovation mondiaux, nous mettons en relation les fabricants de batteries et d'équipements, ainsi que les fournisseurs de produits avec nos experts en assemblage afin de trouver l'application optimale pour chaque cas spécifique.

Lors de l'application du produit, il est essentiel de tenir compte des tolérances d'ajustement entre le compartiment de batterie et le module de cellule équivalent. Les chaînes de tolérance respectives des composants entraînent des écarts de 0,5 à 3 mm.
L'application d'une quantité trop faible de produit peut entraîner un remplissage insuffisant et la formation de poches d'air, ce qui affecte négativement la qualité de la gestion thermique.
Les fabricants appliquent généralement trop de produit pour s'assurer que l'espace est correctement rempli, même si les tolérances maximales sont atteintes, ce qui entraîne du gâchis, une augmentation du poids de la batterie et une augmentation des coûts. Le retrait de produit lorsque les modules sont serrés ensemble peut également entraîner des défauts techniques. L'objectif : appliquer le volume de produit de manière réduite et avec précision.

Atlas Copco s'appuie sur un système de traitement d'image industriel en amont associé à un algorithme intelligent, qui permet au système de mesure d'appliquer la pâte thermique avec précision.  Smart.Adjust calcule et contrôle la quantité optimale de produit.
Lors de la première étape, des capteurs 3D mesurent la partie inférieure du module de batterie et la surface du compartiment de batterie. Les données de scan sont fusionnées dans le logiciel. Cela permet de calculer avec précision les tolérances et le volume de la colonne. L'algorithme intelligent détermine le volume de produit requis à partir des données de scan et envoie les informations directement au contrôle de la chaîne du système d'application, qui ajuste les paramètres en conséquence pour chaque application et applique le volume de produit optimal. Le réglage précis du volume s'effectue directement via le système de mesure.

Pour améliorer la gestion thermique, il convient d'accorder une attention particulière à l'approvisionnement en produit en plus de l'application. Les propriétés uniques des pâtes thermiques impliquent des défis spécifiques. En raison de leur densité élevée, les fûts ne sont souvent remplis qu'à moitié, ce qui nécessite de fréquents changements. Une ventilation et une purge manuelles sont nécessaires après chaque changement, ce qui entraîne une perte de 1,5 à 6 litres de produit sous forme de déchets de pompe. En outre, les pompes classiques ont du mal à vider complètement un fût, laissant jusqu'à 6 litres de produit dans un fût de 200 litres.
Ce processus complexe prend du temps, gaspille de la pâte thermique coûteuse et nécessite une élimination coûteuse des résidus de produit. Il est également difficile de garantir une qualité constante tout au long du processus de distribution en raison des opérations manuelles.

Pour relever ces défis, Atlas Copco a inventé une nouvelle génération de pompes à produit, appelée Plus.Supply. Avec un changement semi-automatisé des fûts, une nouvelle plaque suiveuse plate et une technologie de vide, la SCA ENSO Plus.Supply est notre « championne de la réduction de l'empreinte carbone » avec une utilisation de 99,4 % du produit de chaque fût. Une pompe à vide pompe automatiquement l'air emprisonné entre la plaque suiveuse plate et le produit, ce qui permet un changement de fût semi-automatique. Les processus manuels tels que la ventilation et le rinçage sont éliminés. Cela réduit la complexité du changement de fût et le nombre de formations nécessaires, évite les poches d'air dans le produit qui peuvent entraîner des erreurs d'application et augmente la sécurité de l'opérateur. Nous proposons trois plaques de base différentes pour la Plus.Supply, ce qui nous permet de répondre aux besoins logistiques de presque tous les fabricants.

Des avantages mesurables sont obtenus grâce à un système d'application innovant capable de prendre en compte les tolérances des composants et d'appliquer le produit de manière optimale. Le rôle de l'approvisionnement en produit est souvent sous-estimé dans la gestion thermique. Les concepts innovants d'approvisionnement permettent de réaliser des économies de produit et d'améliorer les processus lors des changements de baril, ce qui contribue aussi à réduire considérablement les émissions de CO2 dans le processus d'assemblage des batteries de véhicules électriques.