การจัดการอุณหภูมิมีบทบาทสำคัญสำหรับแบตเตอรี่แรงดันไฟสูงของรถยนต์ไฟฟ้า เซลล์แบตเตอรี่สามารถให้ประสิทธิภาพได้สูงสุดก็ต่อเมื่ออยู่ภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดและต้องไม่ร้อนเกินไปเท่านั้น เพื่อให้มีการถ่ายโอนความร้อนที่เกิดจากการทำงานของเซลล์ไปยังอุปกรณ์แวดล้อมได้อย่างประสิทธิภาพนั้น ต้องมีการใช้สารนำความร้อนบนถาดแบตเตอรี่ เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับขั้นตอนที่สำคัญเป็นอย่างยิ่งในกระบวนการต่อเชื่อมนี้
สารถ่ายโอนความร้อนช่วยในการจัดการความร้อนแบบแอคทีฟของชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่ที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้า สารนี้สามารถถ่ายโอนความร้อนที่เกิดขึ้นจากการอัดประจุและการคายประจุของเซลล์ไปยังโครงสร้างระบายความร้อนที่เหมาะสม ด้วยวิธีนี้ แบตเตอรี่จะสามารถทำงานในช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดและไม่ร้อนเกินไป สิ่งนี้ถือว่าสำคัญเป็นอย่างยิ่งเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดรถยนต์ไฟฟ้าสมัยปัจจุบันในด้านความปลอดภัย ประสิทธิภาพ ระยะทางที่สามารถวิ่งได้ และเวลาในการชาร์จที่สั้น ในระหว่างขั้นตอนการเชื่อมต่อในการผลิตแบตเตอรี่ มีการใช้วัสดุที่ประกอบด้วยสาร Filler นำความร้อนบนถาดแบตเตอรี่ด้วยความแม่นยำสูง เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้มีอากาศรวมอยู่ด้วย จากนั้นจะติดตั้งยูนิตเซลล์บนวัสดุของเหลวนี้ ระบบการขันประกอบของ Atlas Copco จะพิจารณาถึงธรรมชาติของสารถ่ายโอนความร้อนที่หนืดบนข้อต่อ กดสารให้เข้าที่เป็นชั้นราบเสมอกัน และทำให้มั่นใจว่าโครงและโมดูลแบตเตอรี่จะสัมผัสกันอย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด
การกำหนดรูปแบบการใช้งานที่ดีที่สุด
เพื่อสร้างความมั่นใจว่าสารประกอบสามารถนำความร้อนได้ดี จำเป็นต้องใช้วิธีการจ่ายที่แม่นยำโดยไม่ให้อากาศเข้าไปด้วย ซึ่งถือเป็นความท้าทายเนื่องจากมักใช้สารประกอบในปริมาณมากในอัตราการไหลสูง ขึ้นอยู่กับกระบวนการเชื่อมต่อ คุณสมบัติของวัสดุ และรูปร่างของชิ้นส่วน มีรูปแบบการใช้งานต่างๆ ให้เลือกเพื่อให้มั่นใจว่าโมดูลจะยึดติดกับสารประกอบโดยไม่มีอากาศเข้าไปด้วย รูปแบบเหล่านี้ได้แก่ เส้นขนาน เส้นคดเคี้ยว หรือที่เรียกว่ารูปทรงกระดูก
Typical gap filler meander application pattern for EV batteries
โดยปกติแล้วจะต้องมีการทดสอบอย่างละเอียดเพื่อกำหนดรูปแบบการใช้งานที่เหมาะสมที่สุดในแต่ละกรณี ที่ศูนย์นวัตกรรมของเราในเมือง Bretten เรามีผู้ผลิตแบตเตอรี่ ผู้ผลิตอุปกรณ์และซัพพลายเออร์วัสดุทำงานร่วมกันกับผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมต่อของเรา
“เราร่วมกันพัฒนากระบวนการที่ถูกต้องในเซลล์ทดสอบและปรับวัสดุ อุปกรณ์การวัด และการดำเนินการตามความต้องการเฉพาะเจาะจงของโครงการ”
Udo Mössner ผู้เชี่ยวชาญด้านการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ที่ Atlas Copco IAS
ด้วยความร่วมมือกับสถาบันวิจัยที่มีชื่อเสียง Atlas Copco ยังได้ใช้การจำลองแบบใหม่เพื่อพิจารณารูปแบบการใช้งานที่ดีที่สุดบนพื้นฐานของคุณสมบัติวัสดุและแรงกด นี่คือวิธีการที่อาจช่วยประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายในอนาคต
การตรวจสอบคุณภาพในสายการผลิตของการใช้งานสาร Gap Filler
The gap filler application can be monitored by an integrated vision system – any errors are immediately detected..
ความกว้าง ตำแหน่ง และความต่อเนื่องของเม็ดสารสามารถตรวจสอบได้อย่างต่อเนื่องโดยระบบเซนเซอร์กล้องในตัวที่อยู่ในหัววัด ข้อผิดพลาดในการใช้งาน เช่น ช่องว่างในเม็ดสารยึดติดจะได้รับการตรวจจับทันทีและทำการแก้ไขหลังจากนั้น ระบบอันทันสมัยจาก Atlas Copco นำเสนอฟังก์ชันการแก้ไขเม็ดสารสำหรับการแก้ไขช่องว่างในสารโดยอัตโนมัติ วิธีนี้ช่วยให้เวลาของรอบการผลิตสั้นลง พร้อมทั้งลดการทำงานซ้ำและค่าใช้จ่ายในการรับประกันคุณภาพ
การชดเชยความคลาดเคลื่อน: มากเท่าที่จำเป็น น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้
การใช้งานสารถ่ายโอนความร้อนแบบประหยัดไม่เพียงแต่จะให้ประสิทธิภาพในการถ่ายโอนความร้อนเท่านั้น แต่ยังช่วยประหยัดต้นทุนอีกด้วย อย่างไรก็ตาม เมื่อทำการผสมวัสดุ การพิจารณาความคลาดเคลื่อนในความพอดีระหว่างถาดแบตเตอรี่และโมดูลเซลล์นั้นถือเป็นเรื่องสำคัญ ความคลาดเคลื่อนบนชิ้นส่วนต่างๆ ส่งผลให้เกิดช่องว่างตั้งแต่ 0.5 และอาจสูงถึง 3 มม. ในกระบวนการผลิต ผู้ผลิตมักใช้วัสดุมากเกินไปเพื่อให้มั่นใจว่าสามารถปิดช่องว่างได้เพียงพอแม้ว่าจะมีค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดก็ตาม ดังนั้น กลุ่มผู้ผลิต ผู้รับเหมาก่อสร้างโรงงาน และผู้เชี่ยวชาญด้านการวัดมากมายกำลังทำงานอย่างเต็มที่เพื่อให้มั่นใจว่ามีการใช้วัสดุอย่างแม่นยำและในปริมาณที่เหมาะสมตามที่จำเป็นต้องใช้ ผู้เชี่ยวชาญที่ Atlas Copco กำลังพัฒนาโซลูชันสำหรับการวัดโครงและเซลล์ และการระบุอย่างแม่นยำถึงความคลาดเคลื่อนบนช่องว่างระหว่างชุดส่วนประกอบแต่ละแบบโดยใช้เครื่องสแกน 3-D ด้วยวิธีนี้ ปริมาณของวัสดุที่จำเป็นต้องใช้เพื่อเติมช่องว่างอย่างแม่นยำจะสามารถคำนวณได้ จากนั้น ปริมาณจะถูกควบคุมอย่างแม่นยำโดยระบบการวัดและไม่ใช้ความเร็วหุ่นยนต์อย่างที่เคย “การวัดปริมาณโดยใช้ตัวควบคุมมีความแม่นยำมากขึ้น ในด้านของกระบวนการผลิตนั้น ถือเป็นประโยชน์อย่างยิ่งเนื่องจากคุณไม่จำเป็นต้องคอยทำงานกับโปรแกรมหุ่นยนต์ วิธีนี้ช่วยให้ประหยัดวัสดุได้สูงสุด 50 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับโซลูชันทั่วไป” Mössner กล่าว
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.
การฉีด: เริ่มด้วยการยึดตำแหน่งโมดูล แล้วจึงเติมช่องว่าง
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.
ผู้ผลิตบางรายตัดสินใจไม่ใช้การกดโมดูลแบตเตอรี่ลงในสารถ่ายโอนความร้อน แต่ใช้วิธีการฉีดสารเข้าในช่องว่างแทน ช่องว่างจะถูกอุดจากด้านหลังไปหน้า วิธีนี้ยังช่วยประหยัดวัสดุได้อีกด้วย ข้อดีหลักๆ คือไม่มีการใช้แรงกับเซลล์แบตเตอรี่ที่อ่อนไหว ความเสี่ยงของการมีอากาศเข้าไปปนอยู่และการขันประกอบที่ไม่สม่ำเสมอบนวัสดุอ่อนจะลดลง ส่วนข้อเสียคือการตรวจสอบข้อต่อด้วยสายตาจะไม่สามารถทำได้ Mössner กล่าวเพิ่มว่า “เราได้ทำการทดสอบบ้างแล้วโดยการฉีดสารถ่ายโอนความร้อนที่ศูนย์นวัตกรรมของเรา
สามารถพูดได้ว่าความเป็นไปได้ในการใช้งานวิธีนี้ขึ้นอยู่กับกระบวนการของลูกค้าและวัสดุแต่ละอย่าง โดยต้องใช้สารที่มีความหนืดต่ำ หากช่องว่างมีขนาดเล็กมาก อาจจำเป็นต้องใช้แรงดันสูงขึ้นในการฉีด ซึ่งอาจทำให้เซลล์เสียหายได้”
อุปกรณ์พิเศษสำหรับปกป้องต่อการเสียดสี
สารถ่ายโอนความร้อนทั้งหมดมีความเข้มข้นของตัวเติมสูงเพื่อให้มั่นใจว่าสามารถถ่ายโอนความร้อนได้ โดยทั่วไปแล้วตัวเติมเหล่านี้ประกอบด้วยอะลูมิเนียมออกไซด์หรืออะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งเป็นสารขัดถูที่สามารถกัดกร่อนพื้นผิวชั้นในของส่วนประกอบของอุปกรณ์ได้อย่างรวดเร็ว โดยในตำแหน่งที่คาดว่าต้องใช้อัตราการไหลสูง เช่น บ่าวาล์วนั้น อาจต้องมีการใช้งานส่วนประกอบคาร์ไบด์ นอกจากนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางของส่วนประกอบควรใหญ่ที่สุดเท่าที่สามารถทำได้เพื่อลดความเร็วในการไหล วิธีนี้ช่วยลดการสึกหรอให้น้อยที่สุด โดยจำเป็นต้องมีปั๊มและส่วนประกอบการวัดที่ทนทานและออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อการจัดการสารถ่ายโอนความร้อนที่เชื่อถือได้ สายผลิตภัณฑ์ SCA นำเสนอส่วนประกอบพิเศษที่มีความทนทานสูงที่สุด
A typical system layout from Atlas Copco's SCA product line for applying two-component thermal compounds.
