배터리 조립의 유연한 지원 — MATRIX 모듈이 갭 필러 프로세스를 안정화하는 방법

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과제: e-모빌리티의 열 관리

전기 모빌리티에서는 이것이 결정적입니다 써멀 매니지먼트 고전압 배터리의 성능, 내구성 및 안전성에 중요합니다.전력 밀도와 고속 충전 용량이 증가하고 있는 가운데 셀 온도를 좁은 범위 내로 유지해야 합니다.

많은 배터리 팩의 핵심 요소는 써멀 갭 필러 배터리 모듈과 냉각판 사이:

• 셀과 냉각 시스템 사이의 에어 갭을 막아줍니다.
• 냉각 구조물로의 정의된 열 전달을 보장합니다.
• 제조 공차 및 평탄도 편차를 보정합니다.

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갭 필러가 제 역할을 하기 위해서는 균일하고 재현 가능 배포될 것입니다.이것이 바로 현실의 주요 과제입니다.

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냉각판에 배터리 모듈을 누를 때 발생하는 문제

많은 배터리 팩에는 a가 포함되어 있습니다. 벽이 얇은 콜드 플레이트 모듈 중.이 냉각판에는 프레스 공정을 까다롭게 만드는 몇 가지 특징이 있습니다.

• 면적은 넓지만 비교적 얇고 → 구부러지는 경향이 있습니다.
• 그녀는 알고 있다 제조 및 조립 허용 오차 on (평탄도, 지연).
• 다음과 동시에 사용해야 합니다. 정밀한 참조 표면 모듈에 사용됩니다.

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일반적인 공정에서는 갭 필러를 먼저 냉각판이나 모듈 아래쪽에 도포합니다.그런 다음 정해진 힘으로 배터리 모듈을 가하고 눌러 재료가 모든 틈에 분산되도록 합니다.

그러나 지능적인 지원이 없으면 이 프로세스에는 다음과 같은 위험이 따릅니다.

• 누르는 힘이 가해지면 냉각판이 국지적으로 움직입니다.
• 갭 필러가 퍼지고 있습니다. 모든 곳에서 균등하지 않음.
• 생성됩니다 에어 포켓 또는 국부적으로 너무 두꺼운 레이어.
• 열 저항은 표면 전체에 걸쳐 다양하며, 이에 따라 세포 온도와 노화에 영향을 미칩니다.

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과충진으로 인한 추가 재료 요구 사항

기존 설정의 불균일을 보완하기 위해 갭 필러에는 종종 다음과 같은 안전 오버필이 장착됩니다. 20-30% 적용된.갭 필러에서 필러까지 배터리 팩에서 가장 비싼 재료 들었다 (전형) 리터당 60-80 유로), 이로 인해 배터리 팩당 약 25-40유로의 추가 비용.중형 생산 라인에서는 다음과 같이 빠르게 누적됩니다.

→ 생산 일당 6,000-10,000유로의 불필요한 갭 필러 비용 (보수적으로 계산).

모듈이 크고 필요한 가압력이 높을수록 더 중요합니다. 냉각 플레이트의 기계적 안정성 누르는 동안.

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고전적 접근법: 단단한 접촉면과 그 한계

일반적으로 콜드 플레이트를 제거하려고 시도합니다. 리지드 레코딩 또는 대규모 하부 구조를 지원합니다.실제로 이로 인해 다음과 같은 몇 가지 문제가 발생합니다.

• 냉각판은 일부 지점에서만 깨끗합니다. 허용 오차는 고려되지 않습니다.
• 형상 변형 (예: 다른 냉각판 길이 또는 리세스) 의 경우 개별 장치 필요했습니다.
• 변경 사항을 콜드 플레이트 지오메트리로 드래그 기계적 조정 자신의 이름을 딴 녹음에
• 누르는 힘이 최적으로 분배되지 않습니다. 즉 지역 혼잡 고르지 않은 갭 필러 도포가 발생할 수 있습니다.

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이와 동시에 시장에 출시되는 모델 수가 증가하고 있습니다. 서로 다른 배터리 크기, 플랫폼 및 냉각 개념을 동일한 라인에 조립해야 하는 경우가 많습니다.제조 시 이는 다음을 의미합니다. 지오메트리는 더 많지만 리툴링에 소요되는 시간은 줄어듭니다..

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새로운 접근 방식: MATRIX 모듈을 통한 적응형 지원

여기가 그들이 넣은 곳입니다. 매트릭스 모듈 ... 에.단단한 표면에 냉각판을 지지하는 대신 냉각판을 지지하는 방식으로 냉각판을 지지합니다. 유연한 양식 적응형 모듈 플랫폼 저장.

그 뒤에 숨겨진 아이디어:

• 콜드 플레이트 아래에는 다음과 같은 플랫폼이 있습니다. 매트릭스 모듈이는 함께 지지면을 형성합니다.
• 각 모듈에는 냉각판의 실제 모양에 맞게 조정 가능한 플런저 요소 필드가 있습니다.
• 냉각 구조의 허용 오차와 왜곡은 다음과 같습니다. 기계적으로 균형을 이룬누르는 힘이 시작되기 전에.

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벽이 얇은 콜드 플레이트는 이렇게 됩니다. 전체 지역에 걸쳐 지지대 — 평평하지 않은 경우에도 사용할 수 있습니다.그런 다음 배터리 모듈을 갭 필러에 밀어 넣으면 플레이트가 안정적으로 유지되고 갭 필러가 고르게 분포될 수 있습니다.

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세부 프로세스: 갭 필러, 콜드 플레이트 및 프레싱

조립 공정은 다음과 같이 세 단계로 나눌 수 있습니다.

1. 콜드 플레이트 위치 지정
   냉각판은 MATRIX 모듈 플랫폼에 보관됩니다.핀은 플레이트의 모양에 맞게 조정되고 고정됩니다.
2. 갭 필러 적용
   열 갭 필러는 배터리 모듈의 냉각판에 적용됩니다.점도 및 투여 전략은 후속 프레스 공정에 맞게 조정됩니다.
3. 모듈 누르기
   배터리 모듈에는 정해진 힘이 가해집니다.MATRIX 플랫폼은 반력을 흡수하여 갭 필러를 보장합니다. 균질 전체 접촉 영역에 퍼집니다.

핵심 포인트:
지원은 다음과 같습니다. 실제 냉각판의 모양 — 이상적인 CAD 형태는 아닙니다.또한 업스트림 및 다운스트림 공정 단계 (예: 용접, 납땜, 냉각판 형성) 의 허용 오차를 흡수할 수 있습니다.

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지오메트리 변형 처리 — 여러 배터리 유형에 대한 단일 설정

실제로는 다음과 같은 경우가 많습니다. 다양한 냉각판 및 모듈 버전 같은 라인에서 사용됩니다.길이, 오목부 또는 나사 지점이 다르면 모듈의 위치가 바뀌고 따라서 냉각판에 가해지는 부하도 달라집니다.

기존 포지셔닝 기술을 사용하면 다음과 같은 의미가 있습니다.

• 지오메트리별 자체 장치,
• 제품 변경시 해당 설치 비용
• 여러 스토리지 옵션에 대한 높은 투자 및 스토리지 요구 사항

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MATRIX 모듈은 여기에서 다른 접근 방식을 제공합니다.

• 죽어라 동일한 모듈 플랫폼 다양한 종류의 콜드 플레이트를 수용할 수 있습니다.
• 서포트 지오메트리는 제품에 따라 조정됩니다.
• 예를 들어, 고객이 동일한 스테이션을 다음과 같은 용도로 사용합니다. 네 가지 다른 콜드 플레이트 형상기본 설정을 변경하지 않고

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결과는 다음과 같습니다. 가변 조립 스테이션이는 각각의 새로운 형상에 맞게 재설계되는 대신 제품군과 함께 확장됩니다.

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배터리 생산의 품질 및 공정 이점

냉각판의 적응형 지원은 품질 및 공정 견고성에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 균질 갭 필러 레이어
  냉각판의 평평한 지지대로 인해 갭 필러 재료가 균일한 두께로 분포됩니다.이는 열 핫스팟을 줄이고 냉각 구조물로의 열 전달을 개선합니다.
• 재작업 및 폐기물 감소
  불균일한 레이어는 일반적으로 재작업 (예: 리뉴얼 프레싱) 또는 폐기로 이어집니다.안정화된 플레이트와 재현 가능한 압착 상황은 초기 재료 할당량을 증가시킵니다.
• 부품에 가해지는 부하가 적습니다.
  MATRIX 플랫폼을 통해 제어된 방식으로 대항력을 도입하기 때문에 냉각판 또는 모듈에 국소적인 과부하가 발생하지 않습니다.이는 냉각 구조와 민감한 셀 모듈을 모두 보호합니다.
• 수량 증가에 따른 안정적인 공정
  특히 사이클 타임이 짧은 고도로 자동화된 라인에서는 프레스 공정이 구성품 허용 오차에 비해 견고해야 합니다.핀은 다음을 생성합니다. 일정한 기계적 레퍼런스 환경이는 부품 형상의 변동을 크게 보상합니다.

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기존 라인 및 새로운 개념에 통합

MATRIX 모듈 플랫폼은 다음 두 가지 모두에서 사용할 수 있습니다. 기존 플랜트 컨셉을 통합했습니다. 뿐만 아니라 처음부터 새로운 배터리 팩 라인에 포함될 수 있습니다.

• 기계적 통합
  모듈은 냉각판 아래의 기존 구조 (예: 리프팅/하강 스테이션 또는 프레스 스테이션) 에 통합됩니다.모듈식 설계 덕분에 다양한 팩 크기 및 레이아웃에 맞게 조정할 수 있습니다.
• 프로세스측 통합
  컨트롤을 기존 제어 로직에 연결할 수 있습니다.핀은 기계적으로 수정할 필요 없이 다양한 제품 변형에 맞게 조정할 수 있습니다.
• 확장성
  이 컨셉은 변형이 적은 소규모 시리즈 라인에서 대량 생산까지 확장할 수 있습니다.필요한 지원 영역에 따라 모듈 수와 배열을 선택할 수 있습니다.

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경제적 이점: 하드웨어 감소, 유연성 향상

기술적 이점 외에도 분명한 경제적 효과가 있습니다.

• 디바이스 다양성 감소
  유연한 모듈 플랫폼은 여러 개의 견고한 리셉터클을 대체합니다.이를 통해 투자 비용이 절감되고 건설 비용이 절감됩니다.
• 셋업 시간 단축
  제품 변경은 주로 다음을 통해 수행됩니다. 방식 기계적 개조를 통해서가 아닙니다.이렇게 하면 라인 가용성이 높아집니다.
• 공간 요구 사항 최소화
  다양한 장치를 보관할 필요가 없기 때문에 생산 시 보관 및 물류 공간의 필요성이 줄어듭니다.
• 제품 업데이트의 지속 가능성
  대부분의 경우 새 배터리 또는 냉각판 버전을 동일한 플랫폼에 표시할 수 있습니다.이를 통해 향후 설계 변경에 대비하여 투자를 보호할 수 있습니다.

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갭 필러 소비 감소 (연간 비용 절감)

MATRIX 모듈은 전체 표면에 걸쳐 냉각 플레이트를 처짐 없이 지지하기 때문에 일반적인 안전 과부하가 거의 필요하지 않습니다.이렇게 하면 갭 필러 소비가 다음과 같이 줄어듭니다. 배터리 팩당 25-40유로, 팩 크기 및 재료 점도에 따라 다릅니다.연도로 추정하면 — 220-250일의 제작 기간 — 이는 다음과 같은 비용을 절약하는 것과 같습니다.
→ 회선 및 연도당 150만~250만 유로

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결론: 배터리 팩 조립의 핵심인 적응형 지원

열 갭 필러의 사용은 이제 전기 자동차의 열 관리의 표준 구성 요소입니다.그러나 성능에 결정적인 영향을 미치는 것은 소재일 뿐만 아니라 얼마나 균일하고 재현 가능하게 처리되는지.

의 조합 벽이 얇은 냉각판, 높은 가압력 및 다양한 모델 고전적이고 엄격한 녹음에 한계를 제시합니다.다음과 같은 유연한 지원 개념 매트릭스 모듈 이 격차를 좁히세요:

• 프레스 중에 냉각판을 안정화시킵니다.
• 갭 필러의 균일한 분포 보장
• 배터리 조립 스테이션을 현재 및 미래의 플랫폼에 맞게 조정할 수 있습니다.

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이로 인해 냉각판 아래의 지지대가 종종 간과되는 세부 사항에서 다음과 같은 세부 사항으로 바뀝니다. 품질, OEE 및 투자 보안을 위한 결정적 지렛대 배터리 제조에서.

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