Elektrisõidukite (EV) akutootmise valdkonnas on laserkeevitamine alustehnoloogia, mis tagab akude ja siinide ühendamisel suure täpsuse, usaldusväärsuse ja tõhususe. Laserkeevitamine võib toota ühtlase kvaliteediga rakke ja akukomponente ning võimaldada keerukamaid ja suurema jõudlusega EV aku kujundusi. Laserkeevituse vaieldamatute eeliste täielikuks kasutamiseks on mõned peamised tegurid, mida tuleb enne akude tootmise algust kaaluda, alates tööriistadest kuni kvaliteeditagamiseni (QA).
Valige klambrite meetod
Tööriistade disainilahenduste või kogujaplaatide pressimiseks raku klemmidele on kaks põhilist lähenemisviisi: jootemask või ühe lahtri klambrid. Nende kahe kinnitusmeetodi valimisel on suur mõju tootmise tõhususele ja kohanemisvõimele.
Joote maskeerimine tagab kiiruse ja tõhususe, kinnitades siini samaaegselt mitme lahtri külge, kuid ebasoodne olukord on see, et mõõtmete tolerantsid peavad olema tihedamad, et tagada piisav siini-raku kontakt suurel alal. Seevastu üksikrakkude klammerdamine võib kohandada rakkude paigutuse või geomeetria suuremaid erinevusi, lihtsustades tootmist ja vähendades kulusid. See paindlikkus tuleb siiski kiirusega. Laserkeevitamine võib pakkuda kõrgeid siinide-raku keevituskiirust, mõnikord üle kümmekond rakku sekundis, kuid aeglasemad klambrite meetodid piiravad keevituskiirust.
Veenduge seadme täpne positsioneerimine
Laserkeevitamine on erakordselt täpne protsess ja akuelementide positsioneerimine peab ühtlaste keevisõmbluste tagamiseks olema ühtlane ja täpne. Rakkude paigutuse variatsioonid aku sees võivad põhjustada valesti joondatud keevisõmblusi või ebapiisavat keevisõmblust, mis kahjustab konstruktsiooni terviklikkust. Rakkude tihedamate omanike konstruktsioonid vähendavad üldiselt rakkude positsiooni erinevusi, kuid võib installimise ajal tekitada ülekompressiooni ja rakkude kahjustuste riski. Akude disaini optimeerimine ja lünkade minimeerimine joondusjuhendite abil parandab keevisõmbluse juurdepääsetavust ja kvaliteeti.
Busside kujundamine ei tähenda ainult esinemist
Tõhusa siini või praeguse koguja kujundamine on midagi enamat kui lihtsalt elektrilise jõudluse optimeerimine. Paksus määrab jäikuse ja painduvuse ning sellised tegurid nagu paksus mõjutavad nii tööriistade kui ka optimaalseid laserparameetreid. Prismaatilistes lahtrites tavaliselt kasutatavad paksemad bussid kannavad voolu tõhusalt, kuid neid on aku klemmidega kontaktis keeruline painutada. Lisaks suurendavad paksemad materjalid laseri läbitungimise aega.
Busbari materjal on EV aku siinide kujundamisel eriline kaalutlus. Vask on juba pikka aega olnud hea elektrijuhtivuse tõttu busside ja muude EV aku funktsioonide jaoks valitud materjal. Alumiinium on aga populaarsust kogumas alternatiivina vasksiinidele, kuna see on hea elektriliste omaduste tõttu, vähendades samal ajal ka aku kaalu. Alumiiniumist bussid on tavaliselt pool vasksiinide raskusest.
Õnneks võivad spetsiaalselt EV akukeevituseks mõeldud laserid säilitada suure keevituskiiruse ja suurepärase keevisõmbluse kvaliteedi paljude siinide disainilahenduste ja materjalide jaoks. Akude keevitusalad tagavad tavaliselt kõrge tala kvaliteediga väga fokuseeritud tala, mis võimaldab keevisõmbluse kiiret läbitungimist ilma suure kuuma mõjutatud tsoonita.
Aku kõrvaldamise nõuete kavandamine
EV akutootjate poolt igal aastal valmistatud miljonite, kui mitte miljardite bussi-raku keevisõmblustega, on tõhus automatiseerimine kriitiline. Aku kujundamist juhib palju tegureid, kuid hea näide on klemmide asukoht silindrilises lahtris.
Silindrilisi rakke saab kujundada ülaosas olevate positiivsete ja negatiivsete klemmidega või ülaosas oleva positiivse terminaliga ja põhjas oleva negatiivse klemmiga. Nende kahe kujunduse valik määrab tootmiskiiruse ja keerukuse. Traditsiooniline ülemine/alumine disain lihtsustab siinide disaini, kuid teise keevisõmbluse jaoks on vaja täiendavat lahtrite käitlemise sammu. 4680 -lahtri kasutuselevõtuga on ülemine/ülemine kujundus muutunud tavalisemaks, mis võimaldab kiiremat tootmistsüklit ja vähem rakkude käitlemist, kuid nõuab keevisõmbluse täpset paigutamist nii tihedate tolerantsidena kui ka keerukamate siinide disainilahenduste piires.
Sõltumata aku kujunduse või aku keevitamise nõuetest sobib laserkeevitamine automatiseerimiseks väga. Tõhus elektrisõidukite aku laserkeevitussüsteem võib vastata erinevate tootmisjärkude nõuetele alates teadus- ja arendustegevusest kuni masstootmiseni ning vastata hallituse ja akude käitlemise nõuetele.
Kaasake tugev kvaliteedi tagamise protsess
Laseri keevitamine on väga stabiilne ja korratav protsess, kui saabuvatel rakkudel on järjepidev pinna kvaliteet ja tolerantsid. Kui aga mõõtmete või positsiooniliste omaduste osas on ootamatuid variatsioone, võivad tulemuseks olla keevisõmbluse tõrked. Vigade keevisõmblused võivad põhjustada kallit ümbertöötamist või jääki ning halvimal juhul lõpptoote katastroofilist ebaõnnestumist. Seetõttu on vaja iga busbar-terminaalse keevisõmbluse täpselt ja tõhusalt mõõta ja testida.
Hävitav testimine annab täpsed tulemused, kuid on kulukas ega mõõda kõiki keevisõmblusi. Sellised meetodid nagu fotodioodid mõõdavad iga keevisõmblust selle edenedes, kuid pakuvad ainult kaudseid mõõtmisi suboptimaalsete tulemustega. EV akutootjad pöörduvad üha enam reaalajas keevisõmbluse mõõtmise poole. Reaalajas keevisõmbluse mõõtmine mõõdab kriitilisi tegureid, näiteks keevisõmbluse sügavus keevitusprotsessi ajal, pakkudes väga täpseid andmeid, mis on võrreldavad hävitava testimisega. Lisaks võimaldab keevisõmbluse mõõtmisandmete trendimine tuvastada protsesside triivi, aidates akutootjatel tulevikus vältida vastuvõetamatuid keevisõmblusi.
