IPG-Bild

EV-Batteriepacks – Herausforderungen bei der Hochgeschwindigkeitsfertigung

IPG-Bild

 

Batteriepacks sind im Wesentlichen eine Ansammlung einzelner Batteriemodule, die aus Li-Ionen-Batteriezellen bestehen, die so angeordnet und verbunden sind, dass sie die für den Antrieb eines Elektrofahrzeugs erforderliche Energie liefern. Als eine der wichtigsten Komponenten des Fahrzeugs bestimmt der Batteriepack die Leistung, die Reichweite und die Gesamtkosten des Autos.

Ein typischer Batteriepack besteht aus einer großen Anzahl einzelner Batteriezellen und -module, die in Reihe, parallel oder in einer Kombination aus beidem geschaltet werden können. In vielen Fällen müssen diese Verbindungen zwischen unterschiedlichen Metallen hergestellt werden.

Nachdem die Zellen und Module verbunden wurden, wird das gesamte Batteriepaket ummantelt. Die mechanischen Gehäuse, die zur Umhüllung der Batteriepakete verwendet werden, schützen diese nicht nur, sondern fungieren auch als Strukturelemente im Fahrzeug.
Daher umfasst die Herstellung von Batteriepaketen in der Regel zwei miteinander verbundene Prozesse: die Herstellung der elektrischen Verbindungen und der mechanischen Gehäuse, die die elektrischen Elemente umschließen. 



Faserlaser-Lösungen für EV-Batteriepacks

Verbindungen
Ordnungsgemäß hergestellte elektrische Verbindungen sorgen dafür, dass die Batteriezellen und -module als einheitliches Energiespeichersystem zusammenarbeiten. Sie leiten den elektrischen Strom zwischen den oben genannten Elementen und ermöglichen so ein koordiniertes Laden und Entladen.

Die Verbindungen müssen so ausgelegt sein, dass sie den hohen Strömen und Spannungen standhalten, die beim Laden und Entladen entstehen. Bei der Konstruktion müssen auch der Widerstand und die Wärmeentwicklung berücksichtigt werden, die zu Ineffizienzen führen und die Lebensdauer der Batteriezellen verkürzen können.

Die größte Herausforderung bei der Herstellung dieser Verbindungen besteht darin, dass die verwendeten Materialien meist unterschiedlich oder beschichtet sind und daher eine spezielle Bearbeitung erfordern. Aufgrund der hohen Leitfähigkeit dieser Materialien ist es außerdem wichtig, dass nur wenig Spritzer entstehen, um mögliche Probleme mit der Kurzschlussfestigkeit zu vermeiden.

Faserlaserschweißlösungen für elektrische Verbindungen in Batteriepacks mit Dual-Beam-Lasern mit einstellbarem Modus und Echtzeit-Laserschweißmessung ermöglichen ein porenarmes und spritzfreies Schweißen von Kupferverbindungen sowie eine unübertroffene Qualitätssicherung der Schweißnähte, sodass mangelhafte Schweißnähte aufgrund von Materialfehlern, unsachgemäßer Handhabung oder Verunreinigungen sofort nachbearbeitet werden können. Durch diese Nachbearbeitung können ganze Batteriemodule gerettet werden.

 

 

Schweißen von Batteriesammelschienen

 

Batteriemodulgehäuse

Gehäuse
Gehäuse für Akkus bestehen in der Regel aus einem starren und widerstandsfähigen Material wie Aluminium, Stahl oder verstärktem Kunststoff, das Beschädigungen durch Stöße, Vibrationen, Feuchtigkeit und andere Umwelteinflüsse standhält und die Zellen und Module im Falle eines Aufpralls schützen kann. Außerdem bieten sie eine Wärmeisolierung und helfen dabei, die von den Zellen beim Laden und Entladen erzeugte Wärme abzuleiten.

Daher sind hochintegrierte, hochfeste Schweißnähte eine zwingende Voraussetzung. Wie beim Schweißen elektrischer Verbindungen ermöglichen Dual-Beam-Laser mit einstellbarem Modus das porenarme Schweißen von Aluminiumgehäusen sowie das schnelle Schweißen von Gehäusen im laufenden Betrieb.

 

Ganz gleich, ob Sie die Machbarkeit der Laserbearbeitung Ihrer Teile demonstrieren möchten oder einfach nur Ihre Ideen zur Konstruktion und Umsetzung Ihrer Fertigungsprozesse im Bereich E-Mobilität mit einem erfahrenen Laseringenieur besprechen möchten – zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.

IPG ist weltweit führend in der Faserlasertechnologie und Experte für Materialbearbeitung. Wir wenden dieses Fachwissen auf unsere E-Mobilitätslösungen an, mit dem einzigen Ziel, Herstellern die zuverlässigsten und produktivsten Werkzeuge durch Laserbearbeitung anzubieten, um die besten Ergebnisse für E-Mobilitätsanwendungen zu erzielen.

Erfahren Sie hier mehr über das gesamte Spektrum der E-Mobilitätslösungen, die IPG anbietet.

Relevante Ressourcen

EV-Batteriepack-Lösungen

Entdecken Sie die vier wichtigsten Vorteile, die das Laserschweißen für die Herstellung von Akkupacks bietet. 

ON-DEMAND-WEBINAR: Batterielaserschweißen

Wichtige Überlegungen zur Optimierung des Laserschweißens von EV-Batterien