배터리 팩 조립 공정 시리즈 3 - 레이저 용접
자동 파이버 레이저 용접기
고에너지 밀도의 레이저 빔을 열원으로 사용하는 고효율 정밀 용접 장비입니다. 레이저 빔을 소재 표면에 조사하여 소재를 빠르게 용융시키고 용접부를 형성하여 소재 간의 견고한 접합을 구현합니다.
레이저 용접의 특성
: 높은 에너지 밀도, 빠른 용접 속도, 작은 열 영향부, 작은 용접 변형 등.
적용 범위
: 정밀도와 품질에 대한 높은 요구 사항이 있는 응용 분야 시나리오에 특히 적합합니다.
레이저 용접의 핵심 단계
1. 터미널 레이저 세척
운영 목적
: 레이저 빔을 이용하여 용접할 기둥 표면의 얼룩, 녹, 산화물 등을 세척하고 용접 합격률을 향상시킵니다.
공정 제어 지점
: 전력, 속도, 높이, 빈도, 청소 영역, 먼지 수집 및 처리 문제 등.
2. CCS 설치
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CCS
: Cell Connection System, 일체형 버스바는 사출성형 프레임, 블리스터 필름, 열간프레스 필름 등을 이용하여 버스바, FPC, 센서 등을 일체화한 부품을 말합니다.
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버스바
: 전도성과 기계적 강도가 우수하며, 레이저 용접을 통해 인접 셀의 고전압 직병렬 연결을 실현합니다.
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FPC
: Flexible Printed Circuit, 유연인쇄회로, 셀의 전압, 온도, 전류 등의 신호를 BMS로 전송하여 배터리 상태의 실시간 모니터링 및 관리를 실현
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감지기
: NTC 패치 센서는 셀의 온도를 수집하고, 전압 센서는 셀 전압을 실시간으로 모니터링합니다.
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플라스틱 구조 부품
: 주로 신호 수집 부품 및 기타 부품을 지지하고 고정하여 전체 시스템의 안정성과 신뢰성을 확보하는 데 사용됨
CCS의 일반적인 처리 기술은 다음과 같습니다.
: 사출 성형 브라켓 + 리벳팅 공정, 블리스터 절연판 + 열간 리벳팅 공정. 주요 공정 흐름은 필름 절단, 필름 세척, 사전 조립, 프레스, 반제품 감지, 용접, 분해/삽입 온도 감지, 완제품 감지 등입니다.
CCS 설치 및 위치 지정
: CCS는 일반적으로 툴링이나 위치 지정 구멍을 통해 배치되며, 처음에는 용접 중 변위를 방지하기 위해 모듈에 고정됩니다.
3. CCD
위치 지정 전
재용접
레이저 용접 전에 CCD(전하 결합 소자) 시각 위치 결정 기술이 중요한 역할을 합니다. 산업용 고해상도 CCD 카메라로 작업물의 고화질 이미지를 수집하고, 이미지 처리 알고리즘을 사용하여 특징점의 좌표를 추출하여 레이저 용접 건의 정밀한 위치를 결정합니다.
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고정밀 위치 지정
: 고해상도 카메라와 영상 처리 알고리즘을 통해 마이크론 수준의 정밀한 위치 지정이 가능하여 레이저 용접이 올바른 위치에서 수행되도록 보장하고, 정밀 용접의 요구 사항을 충족하며 용접 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다.
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자동화 및 인텔리전스
: CCD 시스템은 실시간 피드백 및 보정 기능을 갖추고 있어 작업물의 오프셋을 자동으로 식별하고 용접 경로를 조정하여 "위치 지정-용접-검출"의 통합 프로세스를 실현하고 수동 개입을 줄이며 생산 효율성과 자동화 수준을 향상시킵니다.
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강력한 적응성과 비용 효율성
: CCD 포지셔닝은 비접촉 측정 방식을 채택하여 공작물 손상을 방지하고, 복잡한 환경 및 다양한 재질의 공작물에 적응할 수 있습니다. 또한, 숙련된 작업자에 대한 의존도를 낮추고, 불량률과 장비 유지 보수 비용을 절감합니다.
4. 레이저 용접
레이저 용접은 배터리 팩 제조의 핵심 공정 중 하나입니다. 이 공정에서는 레이저 빔이 용접 부위에 정확하게 조사되어 소재가 빠르게 용융되어 견고한 용접을 형성합니다.
장점
: 재료에 대한 열 영향이 적고 고정밀, 고효율 용접이 가능하여 배터리 팩의 전반적인 성능과 안전성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
일반적인 용접 결함
: 용접 누출, 냉간 용접, 폭발 지점, 용접 편차, 불완전 용접 지점 등.
용접 슬래그 세척:
레이저 용접 공정 중에는 용접 슬래그 및 기타 잔여물이 다량 발생할 수 있으며, 이는 배터리 성능에 심각한 악영향을 미치고 내부 용량 증가 및 감소 등 잠재적 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 심각한 경우 단락 및 열 폭주를 유발할 수 있습니다. 용접 슬래그 세척은 배터리 팩 생산 공정의 핵심 요소입니다. 현재 용접 공정에서 발생하는 금속 분진 및 용접 슬래그를 세척하는 데는 주로 음압 진공 청소기가 사용됩니다.
5. EOL 테스트
EOL(End of Line) 테스트는 레이저 용접 후 핵심적인 품질 관리 단계입니다. 외관 검사, 비파괴 검사 등 다양한 검사 방법을 통해 용접 후 배터리 팩의 종합적인 품질 평가를 수행합니다. EOL 테스트는 용접 중 발생할 수 있는 불연속 용접, 기공, 균열 등 결함을 신속하게 감지하여 배터리 팩이 출고 전에 엄격한 품질 기준을 충족하는지 확인할 수 있습니다.
포함 사항: 메커니즘 조립, 전기 안전 성능, BMS 통신, 내부 전기 부품의 논리가 정상인지 여부, 배터리 간 전압과 온도가 정상인지 여부 등. 기능: 전원 배터리 시스템의 정상적인 기능을 보장하고 결함 있는 제품이 고객에게 흘러가는 것을 방지합니다.