Batterie auto elettriche: le fasi dell’assemblaggio e i test di qualità

Le batterie per auto elettriche fanno sempre più parte dei processi internalizzati dai più grandi Costruttori di auto. Parlare di vera produzione di batterie al litio però è ancora prematuro. Per ora però sono tanti i Costruttori che hanno dedicato stabilimenti all’assemblaggio e ai test di qualità dei moduli per i veicoli elettrici che producono. Ecco come si assemblano le batterie nello stabilimento Skoda di Mladaboleslav, in Repubblica Ceca.

COME SI ASSEMBLA UNA BATTERIA PER AUTO ELETTRICA O IBRIDA

Nello stabilimento di Mladaboleslav, il reparto dedicato all’assemblaggio delle batterie agli ioni di litio è progettato per fornire 180.000 batterie all’anno alla gamma ibrida Volkswagen. La linea è composta da tre aree distinte. I moduli contenenti le celle agli ioni di litio, che arrivano da un fornitore esterno, sono assemblati a gruppi di quattro nella prima area. Nella seconda area sono inseriti nell’involucro che li ospita e quindi sigillati. Poi nella terza area si completa la batteria con la parte elettronica. Nella prima zona, i moduli con le celle procedono lungo la linea in due flussi paralleli, uno per la parte destra e uno per la parte sinistra della batteria. Ogni modulo arriva dal fornitore con una carica del 20%, quindi sono necessarie elevate misure di sicurezza fin dalle prime fasi. Il primo passo è dotare ogni modulo di una pellicola termoconduttrice che aiuta a migliorare il raffreddamento dell’intero pacco batterie. Tra i moduli è inserito un dispositivo di raffreddamento, che una volta collegato fa circolare il liquido refrigerante.

LE PROTEZIONI SPECIALI NELLE BATTERIE AGLI IONI DI LITIO

L’elettronica a bassa tensione, cioè la centralina di controllo, viene montata in una zona separata della linea, ed è dotata di una protezione rinforzata specifica contro le sovratensioni. I singoli componenti della linea sono protetti in modo speciale e tutti i tecnici indossano abbigliamento specifico. “Pavimenti, indumenti e scarpe devono essere certificati ESD e regolarmente testati per verificare che proteggano dall’elettricità statica” spiega Otakar Mašek, specialista dell’assemblaggio di batterie. Lungo la linea, nell’area dedicata alla preparazione dell’involucro di alluminio che contiene i moduli, la maggior parte delle operazioni è svolta da robot. In alcune stazioni, tuttavia, c’è l’intervento dell’operatore umano nel caso in cui il robot, per qualche motivo, non sia in grado di portare a termine il compito. La scatola protettiva in alluminio, prodotta da un fornitore esterno, è completata con cavi, connettori, guarnizioni e boccole. La parte più importante è lo scudo termico esterno che protegge l’intera batteria dal calore dello scarico (nei veicoli ibridi) che passa sotto di essa.

I ROBOT ASSEMBLANO SOTTO L’OCCHIO VIGILE DEI TECNICI

Quando l’involucro è completamente assemblato interviene un robot con un aspiratore speciale per assicurarsi che non ci siano impurità che potrebbero causare problemi durante il funzionamento. A questo punto l’involucro è pronto per il “matrimonio”. Nella produzione automobilistica è chiamata così la fase in cui la carrozzeria viene unita a telaio e motore. In questo caso indica l’unione tra i moduli della batteria e l’involucro. Anche di questa operazione si occupa un robot, mentre un altro posiziona e serra le viti che uniscono l’involucro stesso ai moduli. Poi tocca al circuito di raffreddamento, al cablaggio di bassa tensione, al materiale di riempimento e alle staffe di supporto. “Le viti per il fissaggio si trovano su un carrello speciale dotato di una bilancia, in questo modo ogni tecnico è sicuro di aver utilizzato il giusto numero di viti” spiega Mašek. Una volta che tutti i connettori sono stati collegati all’interno della batteria, il tecnico della stazione successiva utilizza un pennarello per segnare ogni punto della connessione, evidenziando così di aver effettuato un approfondito controllo visivo. “Dover segnare i punti con il pennarello costringe ogni specialista a esaminare effettivamente la connessione, alzando al massimo il livello di attenzione” racconta Mašek.

I TEST DI QUALITA’ SULLE BATTERIE PER AUTO ELETTRICHE

A questo punto non rimane che collegare il modulo alla centralina, dopodiché la batteria è pronta per essere sigillata. Il coperchio dell’involucro è fissato con una doppia guarnizione, una di gomma e una di colla speciale, ed è infine avvitato da un robot. Dopo l’assemblaggio inizia una serie di test. Il primo è quello di tenuta, che riguarda sia il circuito di raffreddamento sia la batteria. Tra tutte le batterie assemblate è impiegata anche un’unità campione per simulare difetti, inserita appositamente per verificare che l’apparato di prova funzioni correttamente. Poi si passa ai test elettrici: i componenti ad alta e bassa tensione sono controllati, anche per assicurarsi che l’isolamento funzioni correttamente. Quando tutti i test sono superati, la batteria al litio viene caricata a circa il 37% ed è apposta un’etichetta identificativa e di avvertenza insieme agli ultimi dettagli. Infine, la batteria completa è spedita al magazzino, pronta per equipaggiare uno dei modelli elettrificati del Gruppo Volkswagen.