Ключевые соображения по проектированию автоматизированного производства аккумуляторов для электромобилей

Sep 15, 2023

Многие аспекты проектирования затрагивают элементы аккумуляторной батареи электромобиля (EV), которые обеспечивают высокую надежность и повторяемость, оптимальную общую эффективность оборудования, максимальную пропускную способность и концепцию цифровизации Индустрии 4.0. Изучение автоматизированной ячейки дегазации аккумуляторов электромобилей, широко распространенной в отрасли, иллюстрирует многие из этих конструктивных особенностей.

Формирование относится к первоначальному процессу зарядки и разрядки цилиндрических, призматических и пакетных элементов аккумуляторных батарей для электромобилей. В процессе зарядки внутри каждого элемента аккумулятора образуется газ. Газ необходимо извлечь из запечатанных ячеек аккумулятора без потери электролита.

Из формовочных стеллажей аккумуляторные элементы поступают в автоматизированную систему дегазации. Вакуумные захваты обычно поднимают аккумуляторные элементы из лотков в систему дегазации. Консольная система перемещения захватывает и помещает аккумуляторные элементы в камеру дегазации и из нее. Эти две последние операции — это сбор и размещение, метод, распространенный в процессе производства аккумуляторных элементов электромобилей.

Внутри камеры пневматические цилиндры перемещают полые копья, которые протыкают элементы батареи, и с помощью вакуума откачивают газ до тех пор, пока электролит не попадет в копье. Затем система переключается с вакуума на положительное давление и вдувает электролит обратно в аккумуляторную ячейку. Производственное подразделение герметизирует батарею, что обычно выполняется термической или ультразвуковой сваркой. Дегазированные аккумуляторные элементы отбираются, выносятся из камеры дегазации и помещаются обратно в лотки. Лотки с аккумуляторными элементами переходят на следующий этап производства.

Автоматизированная камера дегазации имеет как пневматическое, так и электрическое движение. Зачем использовать как электрический, так и пневматический? У каждого типа движения есть свои сильные стороны, причем пневматика является более экономичной и простой из двух. Пневматика снижает общую стоимость автоматизированной системы и упрощает ее аспекты, позволяя ускорить ввод в эксплуатацию, установку и устранение неисправностей.

Электрические приводы обеспечивают более надежные средства синхронизации движения пластин, используемых для герметизации аккумуляторных элементов. Синхронное движение гарантирует отсутствие проблем с выравниванием одной пластины, приходящей раньше другой. Такой уровень контроля делает точность и синхронизацию электрических приводов оптимальным решением для этого аспекта работы. Разработчики OEM определяют, где лучше использовать более простой и менее дорогой механизм, а где необходима электрическая точность, чтобы создать наиболее экономически эффективную систему для конечного пользователя.

Хотя сегодня работают сотни камер дегазации, проектировщикам приходится проектировать каждую из них с учетом конкретного применения, типа камеры, окружающей среды и производственных требований. При проектировании правильный выбор электрических и пневматических компонентов имеет важное значение для достижения двух целей — экономической эффективности и удовлетворения функциональных требований.

Чрезмерное проектирование из-за неправильного определения размеров увеличивает сложность, увеличивает время ввода в эксплуатацию и создает проблемы при устранении неполадок. Ищите инструменты повышения производительности от поставщиков, которые гармонизируют все компоненты; например, привод, двигатель и привод или цилиндр, переключатель, фитинги и трубки. Эти инструменты не только ускоряют проектирование, но и позволяют правильно определить размер системы.

Консольная система перемещения ячейки дегазации аккумуляторной батареи основана на осях шпинделя. Эти оси обеспечивают динамичную и безопасную загрузку и разгрузку камер дегазации. Консольная конструкция, расположенная непосредственно над рабочей зоной, сводит к минимуму площадь ячейки. Декартовские системы выбора и размещения редко требуют охраны; устранение охраны также уменьшает занимаемую площадь.

Декартова система идеальна, поскольку большая часть операций с аккумуляторными элементами заключается в выборе и размещении по осям X, Y и Z, а это именно то, для чего предназначена декартова система. Эти системы захвата и размещения обеспечивают высокую точность по всему рабочему диапазону, что является преимуществом по сравнению с шестиосными роботами, которые теряют точность на периферии. Декартовы системы захвата и размещения также дешевле, чем шарнирно-сочлененные роботы.