Principais Considerações de Projeto para Produção Automatizada de Baterias EV

Muitos pontos de design vão para as células de montagem de baterias de veículos elétricos (EV) que garantem alta confiabilidade e repetibilidade, eficiência geral ideal do equipamento, rendimento máximo e conceitos de digitalização da Indústria 4.0. Examinar uma célula automatizada de desgaseificação de bateria EV que é amplamente instalada em todo o setor exemplifica muitos desses recursos de design.

A formação refere-se ao processo inicial de carga e descarga para tipos cilíndricos, prismáticos e tipo bolsa de células de bateria EV. O processo de carregamento gera gás dentro de cada célula da bateria. O gás deve ser extraído das células seladas da bateria sem perda de eletrólito.

Dos racks de formação, as células da bateria passam para um sistema de desgaseificação automatizado. As garras a vácuo normalmente levantam as células da bateria das bandejas e as colocam no sistema de desgaseificação. Um sistema de manuseio em balanço seleciona e coloca as células da bateria dentro e fora de uma câmara de desgaseificação. Essas duas últimas operações são pegar e colocar, um método comum em todo o processo de produção de células de bateria EV.

Dentro da câmara, cilindros pneumáticos movimentam lanças ocas que perfuram as células da bateria e, por meio do vácuo, evacuam o gás até que o eletrólito entre na lança. O sistema então muda de vácuo para pressão positiva e sopra o eletrólito de volta para a célula da bateria. A unidade de produção sela a bateria, o que normalmente é feito por soldagem térmica ou ultrassônica. As células de bateria desgaseificadas são recolhidas e colocadas fora da câmara de desgaseificação e colocadas de volta em bandejas. As bandejas embaladas com células de bateria passam para a próxima etapa de produção.

A célula de desgaseificação automatizada possui movimento pneumático e elétrico. Por que usar elétrico e pneumático? Cada tipo de movimento tem seus pontos fortes, sendo o pneumático o mais econômico e mais simples dos dois. A pneumática reduz o custo total do sistema automatizado e simplifica os aspectos do sistema, permitindo comissionamento, instalação e solução de problemas mais rápidos.

Os atuadores elétricos fornecem um meio mais confiável de sincronizar o movimento das placas usadas para vedar as células da bateria. O movimento sincronizado garante que não haja problemas de alinhamento de uma placa chegando antes da outra. Esse nível de controle torna a precisão e o tempo dos atuadores elétricos a solução ideal para esse aspecto da operação. Os projetistas OEM identificam onde o movimento mais simples e mais barato é melhor e onde a precisão elétrica é obrigatória para criar o sistema mais econômico para o usuário final.

Enquanto centenas de células de desgaseificação estão operando hoje, os projetistas são obrigados a projetar cada uma para sua aplicação específica, tipo de célula, ambiente e requisitos de produção. Em suas considerações de projeto, o dimensionamento correto dos componentes elétricos e pneumáticos é essencial para atingir dois objetivos - eficácia de custo e atendimento aos requisitos funcionais.

O excesso de engenharia por meio de dimensionamento incorreto amplifica a complexidade, aumenta o tempo de comissionamento e cria desafios de solução de problemas. Procure ferramentas de produtividade de engenharia de fornecedores que harmonizam todos os componentes; por exemplo, acionamento, motor e atuador, ou cilindro, interruptor, conexões e tubulação. Essas ferramentas não apenas aceleram o projeto, mas também dimensionam o sistema corretamente.

O sistema de manuseio cantilever da célula de desgaseificação da bateria é baseado em eixos de fuso. Esses eixos garantem carregamento e descarregamento dinâmico e seguro das câmaras de desgaseificação. O projeto cantilever, situado diretamente sobre o envelope de trabalho, minimiza o espaço ocupado pela célula. Os sistemas cartesianos de pegar e colocar raramente requerem proteção; a eliminação da proteção também reduz a pegada.

Um sistema cartesiano é ideal porque a maior parte do manuseio de células de bateria é feita nos eixos X, Y e Z, exatamente para o que o sistema cartesiano foi projetado. Esses sistemas pick and place oferecem alta precisão em todo o envelope de trabalho, uma vantagem em comparação com robôs de seis eixos, que perdem precisão na periferia. Os sistemas pick and place cartesianos também são mais baratos do que os robôs articulados.