EV 배터리 자동화 생산을 위한 주요 설계 고려 사항

많은 설계 포인트가 높은 신뢰성과 반복성, 최적의 전체 장비 효율성, 최대 처리량 및 Industry 4.0 디지털화 개념을 보장하는 전기 자동차(EV) 배터리 조립 셀에 적용됩니다. 업계 전반에 걸쳐 널리 설치되어 있는 EV 배터리 탈기 자동화 셀을 검토하면 이러한 설계 특징 중 다수를 확인할 수 있습니다.

포밍(Forming)은 원통형, 각형, 파우치형 전기차 배터리 셀의 초기 충방전 공정을 말한다. 충전 과정에서 각 배터리 셀 내에서 가스가 발생합니다. 전해질 손실 없이 밀봉된 배터리 셀에서 가스를 추출해야 합니다.

성형 랙에서 배터리 셀은 자동 탈기 시스템으로 이동합니다. 진공 그리퍼는 일반적으로 배터리 셀을 트레이에서 꺼내 가스 제거 시스템으로 들어 올립니다. 캔틸레버 핸들링 시스템은 배터리 셀을 탈기실 안팎으로 집어 넣습니다. 이 마지막 두 작업은 EV 배터리 셀 생산 공정 전반에 걸쳐 일반적인 방법인 픽 앤 플레이스(Pick and Place)입니다.

챔버 내부에서 공압 실린더는 배터리 셀을 관통하는 속이 빈 랜스를 움직이고 진공을 사용하여 전해질이 랜스에 들어갈 때까지 가스를 배출합니다. 그런 다음 시스템은 진공에서 양압으로 전환하고 전해질을 배터리 셀로 다시 불어 넣습니다. 생산 단위에서는 일반적으로 열 용접 또는 초음파 용접을 통해 배터리를 밀봉합니다. 가스가 제거된 배터리 셀을 골라 가스 제거 챔버에서 꺼내어 다시 트레이에 넣습니다. 배터리 셀로 포장된 트레이는 다음 생산 단계로 이동합니다.

자동화된 탈기 셀은 공압식 및 전기식 동작을 모두 갖추고 있습니다. 왜 전기식과 공압식을 모두 사용합니까? 각 유형의 모션에는 고유한 장점이 있으며, 공압식은 둘 중 더 경제적이고 간단합니다. 공압은 자동화 시스템의 총 비용을 낮추고 시스템 측면을 단순화하여 시운전, 설치 및 문제 해결 속도를 높여줍니다.

전동 액추에이터는 배터리 셀을 밀봉하는 데 사용되는 플레이트의 움직임을 동기화하는 보다 안정적인 수단을 제공합니다. 동기화된 모션은 한 플레이트가 다른 플레이트보다 먼저 도착하는 데 정렬 문제가 발생하지 않도록 보장합니다. 이러한 제어 수준은 전동 액추에이터의 정확성과 타이밍을 이러한 작업 측면에 대한 최적의 솔루션으로 만듭니다. OEM 설계자는 최종 사용자를 위한 가장 비용 효율적인 시스템을 만들기 위해 더 간단하고 저렴한 모션이 가장 좋은 곳과 전기 정밀도가 필수인 곳을 식별합니다.

현재 수백 개의 탈기 셀이 운영되고 있지만 설계자는 특정 응용 분야, 셀 유형, 환경 및 생산 요구 사항에 맞게 각각을 설계해야 합니다. 설계 고려 사항에서 전기 및 공압 구성 요소의 정확한 크기는 비용 효율성과 기능 요구 사항 충족이라는 두 가지 목표를 달성하는 데 필수적입니다.

잘못된 크기 조정을 통한 과도한 엔지니어링은 복잡성을 증폭시키고 시운전 시간을 늘리며 문제 해결 문제를 야기합니다. 모든 구성요소를 조화시키는 공급업체의 엔지니어링 생산성 도구를 찾으십시오. 예를 들어 드라이브, 모터, 액추에이터 또는 실린더, 스위치, 피팅, 튜브 등이 있습니다. 이러한 도구는 설계 속도를 높일 뿐만 아니라 시스템 크기를 올바르게 조정합니다.

배터리 탈기 셀의 캔틸레버 핸들링 시스템은 스핀들 축을 기반으로 합니다. 이 축은 탈기 챔버의 역동적이고 안전한 로딩 및 언로딩을 보장합니다. 작업 범위 바로 위에 위치한 캔틸레버 디자인은 셀 공간을 최소화합니다. 데카르트식 픽 앤 플레이스 시스템에는 보호 장치가 거의 필요하지 않습니다. 보호 장치를 제거하면 설치 공간도 줄어듭니다.

데카르트 시스템은 대부분의 배터리 셀 처리가 정확히 데카르트 시스템의 목적인 X, Y, Z축에 선택 및 배치되기 때문에 이상적입니다. 이러한 픽 앤 플레이스 시스템은 전체 작업 범위에 걸쳐 높은 정확도를 제공하며, 이는 주변에서 정확도가 떨어지는 6축 로봇에 비해 장점입니다. 데카르트식 픽 앤 플레이스 시스템은 다관절 로봇보다 가격도 저렴합니다.