1-주요 부품의 특수 공차 요건

EV 배터리 트레이 및 액체 냉각 에너지 저장 배터리 팩 인클로저 제조 시, 주요 연결면 및 인터페이스의 공차 관리는 밀봉, 방열 효율 및 조립 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.

a. 액체 냉각판 설치면

액체 냉각판은 배터리 열 관리 시스템의 핵심 구성 요소입니다. 설치면의 평탄도는 냉각수 흐름 통로의 밀봉에 직접적인 영향을 미칩니다. 평탄도가 공차 범위를 벗어나면 실리콘 개스킷의 불균일한 압축이 발생하여 국부적인 누설 또는 열 저항 증가가 발생합니다.

b. 용접 이음새 정렬 불량

배터리 트레이는 종종 알루미늄 합금 용접 구조를 사용합니다. 용접 이음새 정렬 불량은 응력 집중을 유발하고 피로 수명을 단축시킵니다. 특히 배터리 팩 인클로저의 기밀성이 높은 경우(예: IP67)에는 정렬 불량을 엄격하게 관리해야 합니다.

c. 배터리 모듈 위치 결정 구멍

위치 결정 구멍은 배터리 모듈을 정확하게 고정하는 데 사용됩니다. 과도한 공차는 모듈 정렬 불량을 유발하여 전기적 연결 불량 또는 기계적 진동 위험을 초래할 수 있습니다.

d. 볼트 구멍 위치 고정

볼트 구멍은 배터리 팩 인클로저를 섀시에 연결하는 데 사용됩니다. 위치 편차는 조립 응력을 유발하고 볼트 파손의 원인이 될 수 있습니다.

e. 배터리 팩 인클로저 모서리 직진도

배터리 팩 인클로저 모서리 직진도는 상단 및 하단 커버의 조립 및 IP 보호 등급에 영향을 미칩니다. 특히 레이저 용접 인클로저의 경우, 모서리를 레이저 헤드 트래킹 기준으로 사용해야 합니다.

2-치수 공차가 제조 효율에 미치는 영향

치수 공차가 제조 효율에 미치는 영향은 주로 가공 흐름, 비용 관리, 그리고 제품 품질 간의 균형에 따라 결정됩니다. 합리적인 공차 설계는 제품 기능을 보장할 뿐만 아니라 생산 주기를 최적화할 수 있습니다. 치수 공차의 합리적인 관리가 제조 효율에 미치는 영향은 주로 다음과 같은 측면에서 나타납니다.

a. 가공 정확도와 생산 비용 간의 균형

· 엄격한 치수 공차는 밀봉 및 조립 정확도를 향상시킬 수 있지만, 고정밀 가공 장비와 복잡한 공정이 필요하여 장비 투자 및 가공 시간이 크게 증가합니다.

· 과도한 정밀도 추구는 가공 비용 증가로 이어질 수 있습니다. 핵심 기능 부품에는 엄격한 공차를 설정하고, 비핵심 영역에서는 공차를 적절히 완화하여 비용을 절감해야 합니다.

b. 재작업률 및 불량률 관리

· 합리적인 공차 설계는 치수 편차로 인한 재작업을 줄일 수 있습니다.

· 용접 변형은 배터리 트레이 제조의 주요 문제입니다. CMT 냉간 용접 공정을 사용하면 입열을 최적화하고 용접 후 변형을 줄이며 재작업 주기를 단축할 수 있습니다.

c. 모듈식 및 표준화된 생산

· 표준화된 부품을 통해 공차 요건을 로컬 교체 가능 부품에 집중시켜 전반적인 가공 난이도를 낮춥니다.

· 표준화된 공차 설계는 다중 모델 호환성을 지원하고 맞춤형 가공의 필요성을 줄여줍니다.

3-평탄도 제어의 산업 표준 및 실제 적용

신에너지 자동차 배터리 트레이의 경우, 산업 표준은 엄격한 요건을 요구합니다.

a. 평탄도 기준: 액체 냉각판 설치면의 평탄도는 ≤0.2mm, 하부 지지판의 평탄도는 ≤0.5mm/m², 용접 후 프레임의 평탄도 오차는 ≤0.8mm6이어야 합니다.

b. 제조 공정 최적화: CNC 정밀 밀링, CMT 냉간 용접, 진동 시효 처리(VSR)를 레이저 간섭계 온라인 감지와 결합하여 변형 위험을 줄입니다.

c. 재료 선택: 경량성과 구조적 안정성을 모두 고려하여 항복 강도가 ≥1180MPa인 6061과 같은 고강도 알루미늄 합금을 사용하는 것이 좋습니다.

4-재료 및 공정 기반 공차 조정 전략

a. 재료 혁신을 통한 경량화

경량 고강도 알루미늄 합금(예: 6061) 및 복합 소재(탄화규소 강화 알루미늄 매트릭스)를 양극 산화 처리 및 절연 코팅과 결합하여 30%의 무게 감소와 내식성 향상을 달성하고, 액체 냉각 시스템의 방열 요구 사항을 충족합니다.

b. 공정 협업을 통한 제조 정확도 향상

일체형 압출 성형 + 교반 마찰 용접(FSW)을 통해 용접 수를 줄이고, CMT 냉간 용접 및 레이저 용접을 통해 열 변형을 제어합니다.

c. 시뮬레이션 감지 폐루프를 통한 신뢰성 확보

CAE 시뮬레이션을 통해 보강 리브의 레이아웃을 최적화하고, 레이저 스캐닝 및 헬륨 누출 감지 기술을 통해 전체 공정 모니터링을 실현하며, 모듈형 설계를 통해 ±5mm 공차를 준수하여 비용을 절감하고 효율성을 향상시킵니다.

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