Regulácia teploty zohráva kľúčovú úlohu v prípade akumulátorov s vysokou úrovňou napätia v elektromobiloch. Články akumulátorov môžu poskytovať maximálny výkon iba v určitom teplotnom rozsahu a nesmú sa prehrievať. Aby sa teplo pri prevádzke článkov efektívne odvádzalo do okolia na priehradku akumulátora sa aplikuje zmes na odvádzanie tepla. Zistite viac o tomto zásadnom kroku v procese spájania.
Zmesi na odvádzanie tepla poskytujú podporu pre aktívnu reguláciu teploty veľkých akumulátorov používaných v elektromobiloch. Teplo vytvárané pri nabíjaní a vybíjaní článkov odvádzajú do príslušných chladiacich systémov. Akumulátor tak môže pracovať v optimálnom rozsahu teplôt a neprehrieva sa. Je to dôležité z hľadiska splnenia požiadaviek trhu, ktoré sa kladú na moderné elektromobily z hľadiska bezpečnosti, výkonu, dojazdu a krátkych časov nabíjania. Počas procesu spájania pri výrobe akumulátorov sa materiál, ktorý obsahuje tepelne vodivé plnivá, nanáša na priečinok akumulátora s vysokou presnosťou, čím sa zabraňuje prieniku vzduchu. Články sa potom inštalujú na tekutý materiál. Uťahovacie systémy Atlas Copco môžu zohľadniť správanie sa viskóznych zmesí na odvádzanie tepla v spoji, zatlačiť ich na miesto v rovnomernej vrstve a zabezpečiť optimálny kontakt medzi krytom a modulom akumulátora.
Stanovenie optimálneho aplikačného vzoru
Aby sa zabezpečila tepelná vodivosť zmesi, je nevyhnutná presná aplikácia bez inklúzií vzduchu. To je výzva, pretože zlúčenina sa často používa vo veľkých množstvách pri vysokom prietoku. V závislosti od procesu spájania, vlastností materiálu a tvaru dielov existujú rôzne aplikačné vzory, aby sa zabezpečilo, že moduly sú spojené so zmesou bez akýchkoľvek inklúzií vzduchu. Tieto vzory zahŕňajú paralelné čiary, meandrujúce vzory alebo aplikačné vzory v tvare kosti.
Typical gap filler meander application pattern for EV batteries
Obyčajne sa vyžaduje komplexné testovanie, aby sa v každom prípade definoval optimálny aplikačný vzor. V našom inovačnom centre v Brettene sa stretávajú výrobcovia batérií, výrobcovia zariadení a dodávatelia materiálov s našimi odborníkmi na spájanie.
“Spoločne vyvíjame správny proces v testovacích bunkách a prispôsobujeme materiály, dávkovacie zariadenia a procesy špecifickým požiadavkám projektu.”
Udo Mössner Odborník na spájanie akumulátorov v spoločnosti Atlas Copco IAS
V spolupráci s renomovaným výskumným inštitútom spoločnosť Atlas Copco pracuje aj na nových simuláciách s cieľom určiť najlepší možný spôsob aplikácie na základe vlastností materiálu a lisovacích síl. Toto je metóda, ktorá môže v budúcnosti ušetriť čas a peniaze.
Monitorovanie kvality aplikácie prípravku na vypĺňanie medzier v rámci linky
The gap filler application can be monitored by an integrated vision system – any errors are immediately detected..
Šírka, poloha a plynulosť nanášania kvapiek sa môže nepretržite monitorovať kamerovým senzorovým systémom integrovaným do meracej hlavy. Chyby pri aplikácii, akými sú medzery pri nanášaní kvapiek lepidla, sa okamžite odhalia a môžu sa opraviť. Moderné systémy od spoločnosti Atlas Copco ponúkajú korekciu kvapiek na automatické odstránenie medzier v zmesi. Tým sa zachová krátka doba cyklu a znižujú sa náklady na prerábky a zabezpečenie kvality.
Kompenzácia odchýlok: len pokiaľ je to nutné, v čo najmenšom rozsahu
Ekonomické použitie zmesí na odvádzanie tepla je nielen tepelne efektívne, ale šetrí aj náklady. Pri dávkovaní materiálu je však nevyhnutné zohľadniť odchýlky pri montáži medzi priečinkom akumulátora a modulom článkov. Odchýlky medzi rôznymi dielmi spôsobujú vznik medzier s veľkosťou 0,5 až 3 mm. Vo výrobnom procese výrobcovia často používajú príliš veľa materiálu, aby sa zabezpečilo primerané vyplnenie medzery, aj keď to spôsobí dosiahnutie maximálnych odchýlok. Mnohí výrobcovia, dodávatelia stavebných prác a odborníci na meranie preto intenzívne pracujú na tom, aby sa zabezpečilo presné použitie požadovaného množstva materiálu. Odborníci zo spoločnosti Atlas Copco vyvíjajú riešenie na meranie krytu a článkov a na presné stanovenie odchýlok na medzeru v prípade každej kombinácie súčastí pomocou trojrozmerného skenera. Týmto spôsobom možno vypočítať množstvo materiálu potrebné na presné vyplnenie medzier. Objem sa potom presne riadi meracím systémom a nevyužíva rýchlosť robota, ako to bolo predtým. „Nastavenie objemu pomocou ovládača je omnoho presnejšie. Pokiaľ ide o postup, je to veľká výhoda, pretože už nemusíte pracovať s programom robota. To umožňuje úspory materiálu až na úrovni 50 percent v porovnaní s konvenčnými riešeniami,“ uviedol Mössner.
Battery tray scan: The gap to be filled can be calculated on the basis of measurements of the battery compartment and the battery modules. This allows precise metering of the heat transfer compound.
Vstrekovanie: najprv upevniť moduly, potom vyplniť medzeru
Module tightening: The module is pressed evenly onto the heat transfer compound and screwed into place using special Atlas Copco nutrunners — the result is a clean contact surface without air inclusions.
Niektorí výrobcovia sa rozhodli nevtláčať akumulátorové moduly do zmesi na prenos tepla, ale vstrekovať zmes do medzery. Medzera sa vypĺňa zozadu smerom dopredu. Týmto postupom sa môže tiež šetriť materiál. Hlavnou výhodou je, že na citlivé články akumulátorov nepôsobí žiadna sila a minimalizuje sa riziko vzduchových inklúzií alebo nerovnomerného dotiahnutia na mäkký materiál. Nevýhodou je, že vizuálna kontrola spojenia nie je možná. Mössner dodal: „V našom inovačnom centre sme už vykonali niekoľko testov so vstrekovaním zmesi na prenos tepla.
Vo veľmi veľkej miere závisí uskutočniteľnosť použitia tohto prístupu od procesu zákazníka a od jednotlivých materiálov. Musí sa použiť zmes s nízkou viskozitou. Ak je medzera príliš malá, môže byť potrebné použiť vyšší tlak na vstrekovanie, ktorý však môže spôsobiť poškodenie článkov.“
Špeciálny vybavenie na ochranu proti oderu
Všetky zmesi na odvádzanie tepla majú vysokú koncentráciu plniva, aby sa zabezpečil prenos tepla. Tieto plnivá typicky pozostávajú z oxidu hlinitého alebo hydroxidu hlinitého, abrazívnych látok, ktoré môžu spôsobiť rýchle opotrebenie vnútorných povrchov komponentov závodu. Tam, kde sa očakávajú mimoriadne vysoké prietoky, napríklad na sedlách ventilov, sa môžu použiť karbidové komponenty. Okrem toho by mal byť priemer súčastí čo najväčší, aby sa znížila rýchlosť prietoku. Tento prístup umožňuje minimalizovať opotrebovanie. Na spoľahlivé a produktívne zaobchádzanie so zmesami na odvádzanie tepla sú potrebné robustné, špeciálne navrhnuté súčasti na čerpanie a dávkovanie. Produktový rad SCA ponúka špeciálne komponenty s maximálnou životnosťou.
A typical system layout from Atlas Copco's SCA product line for applying two-component thermal compounds.
