Découvrez comment sont fabriquées les batteries des véhicules hybrides rechargeables ŠKODA. Pourquoi les employés doivent-ils porter des vêtements de travail spéciaux ? Pourquoi ont-ils besoin d’un banal stylo-feutre ? Et pourquoi pèsent-ils les vis ?
La ligne de production fournit des batteries lithium-ion complètes pour les modèles hybrides rechargeables ŠKODA SUPERB iV et ŠKODA OCTAVIA iV. De là, les batteries finies sont également intégrées à des voitures produites par d’autres sociétés du groupe Volkswagen. La capacité de la ligne de production de pointe hautement automatisée s’élève à 180 000 batteries par an.
Châssis de la SUPERB iV. Le module de batterie est situé sous le plancher de la voiture, devant l’essieu arrière.
TROIS DIRECTIONS
Dans l’usine lumineuse, aérée et spacieuse, la ligne de production des batteries ressemble à première vue à une ligne unique et nette. Mais elle comporte trois branches principales et les batteries finies en sortent environ au milieu. Dans une branche, les modules de batterie sont rassemblés par quatre. Dans une autre branche, on trouve le boîtier entièrement équipé qui abrite les modules de batterie. À la fin du processus d’assemblage, il est rendu parfaitement étanche pour protéger la batterie des influences extérieures. Les composants électroniques de la batterie sont assemblés dans la troisième branche, qui est aussi la plus petite.
QUE CONTIENT UNE BATTERIE ?
En fin d’assemblage, le boîtier et le couvercle forment une unité étanche complète. Les deux pièces sont montées ensemble et scellées hermétiquement. Un test spécial permet de vérifier l’absence de risque de fuite de liquide de refroidissement dans les ensembles finis.
Essentiellement l’ensemble du cerveau électronique de la batterie, avec des contrôleurs électroniques et un boîtier de protection.
Un mastic léger qui garantit que les câbles sont mis en place doucement mais de manière fiable et qui évite que des bruits parasites s’échappent de la batterie.
Ils rendent la batterie plus solide et servent de prises utiles. Des balances spéciales pèsent le nombre de vis tombées accidentellement à l’intérieur de la batterie.
Câblage interne qui conduit l’électricité lorsque les modules sont chargés ou déchargés.
Ce composant protège la batterie de la chaleur du tuyau d’échappement qui traverse le centre du boîtier.
Les modules finis sont livrés par le fournisseur. Chacun contient douze cellules de batterie. Les modules sont reliés ensemble et un tuyau de liquide de refroidissement est fixé. Le liquide de refroidissement passe par des échangeurs thermiques situés entre chaque paire de modules.
Câblage interne qui gère la communication et la collecte de données pour le contrôle électronique de la batterie.
L’élément de protection de base de toute la batterie. Il abrite 8 modules de batterie d’une capacité totale de 13 kWh. L’ensemble de la batterie pèse 135 kilogrammes.
Lors de l’assemblage des quatre modules de batterie, ŠKODA utilise des modules d’un fournisseur externe qui sont en réalité de petites cellules de batterie finies. Ces modules sont acheminés sur la première partie de la ligne en deux flux parallèles : pour les parties gauche et droite de la batterie séparément. Chaque module est livré par le fournisseur chargé à environ 20 % de sa capacité. Des précautions de sécurité sont par conséquent nécessaires dès le début du processus de production. La première étape consiste à équiper le module d’une feuille conductrice de chaleur spéciale qui contribue à améliorer le refroidissement de l’ensemble de la batterie. Un refroidisseur est inséré entre les modules ; une fois connecté, le liquide de refroidissement circule dans le refroidisseur.
D’autres parties de la ligne gèrent l’électronique basse tension de la batterie. L’ensemble du module de commande, appelé e-box, dispose de sa propre unité de commande et est fabriqué sur la partie de la ligne dotée d’une protection accrue contre toute surtension due à l’électricité statique. C’est pourquoi tout le monde porte des vêtements spéciaux sur le lieu de travail.
UNE SEULE PIÈCE D’ALUMINIUM
Pendant l’assemblage des modules de batterie et des e-boxes, dans une autre partie, le boîtier en aluminium formant le corps de la batterie est préparé. À ce stade, la plupart des travaux de manutention sont effectués par des robots, mais certains postes sont dotés d’un système de secours manuel au cas où le robot ne serait pas en mesure d’effectuer le travail pour une raison quelconque. L’énorme boîtier en aluminium provient également d’un fournisseur. Ici sur la ligne, il est équipé de tous les composants nécessaires tels que les différents connecteurs, joints, butées et douilles filetées, mais aussi de l’écran thermique extérieur qui traverse le centre du boîtier. Cet écran protège toute la batterie de la chaleur de l’échappement qui passe dessous.
Les batteries assemblées subissent ensuite des tests rigoureux.
Lorsque le boîtier est complètement assemblé, c’est au tour d’un assistant inattendu de faire son travail : un robot qui utilise un aspirateur pour s’assurer que le boîtier ne contient aucune impureté susceptible de provoquer des problèmes pendant le fonctionnement. Après avoir été nettoyé par aspiration, le boîtier est prêt pour l’opération dite du « mariage ». Bien que dans le secteur de la construction automobile, ce terme désigne traditionnellement la phase de jonction de la caisse avec le châssis et le moteur, il désigne ici l’insertion des modules de batterie assemblés dans le boîtier, qui est effectuée par un robot. Un autre robot s’occupe de l’opération complexe consistant à visser ensemble le bain et le module. Le joint repose sur un support. La complexité réside dans le fait que la vis et le support sont automatiquement connectés en premier.
Une fois le boîtier et les modules assemblés, d’autres composants sont montés, principalement le circuit de refroidissement. L’installation du câblage basse tension est achevée et le boîtier est doté d’une garniture de remplissage et de renforts. Une solution intelligente est appliquée lorsque ces éléments sont vissés ensemble sur la ligne. « Les vis de fixation des renforts sont disposées sur un chariot spécial doté de balances qui indiquent si l’ouvrier a utilisé le bon nombre de vis et si une vis n’est pas accidentellement tombée dans le boîtier, par exemple », explique Otakar Mašek.
Au début de l’assemblage, les modules de batterie sont appairés ; les blocs de batterie complets sont constitués de plusieurs de ces paires.
Une autre pratique de contrôle peut surprendre : après avoir fixé tous les connecteurs à l’intérieur de la batterie, l’employé au poste de travail suivant utilise un stylo-feutre pour faire un point à l’endroit de la connexion afin d’indiquer qu’il a effectué un deuxième contrôle visuel de la connexion. « Cette exigence oblige l’employé à regarder réellement la connexion », affirme Mašek. Tout ce qu’il reste à faire après cela est de connecter le module à l’unité de commande, et la batterie est prête à être scellée. Le couvercle est fixé sur le boîtier au moyen d’un joint double : caoutchouc et colle spéciale. Le couvercle est vissé par un robot.
UNE MULTITUDE DE TESTS
L’assemblage est suivi d’une série de tests. Le premier est le test d’étanchéité, qui consiste en un contrôle séparé de l’étanchéité du circuit de refroidissement et de la batterie dans son ensemble. De temps en temps, une unité différente apparaît parmi les batteries testées. Il s’agit d’un spécimen qui vérifie que l’appareil qui teste l’étanchéité fonctionne correctement. Des gicleurs spéciaux peuvent simuler des défauts d’étanchéité, ce qui donne une autre dimension au contrôle de la fonctionnalité de l’appareil de test.
La production des batteries est propre, elle ne génère presque pas de bruit et elle comporte peu de travail manuel. Un travail manuel est principalement nécessaire pour les phases d’assemblage finales.
Lorsque la batterie a passé le test d’étanchéité, elle est acheminée jusqu’à l’une des treize stations de test pour subir une série de tests électriques. Les pièces haute tension et basse tension (communication) sont contrôlées et des tests sont effectués pour s’assurer que l’isolation fonctionne correctement. Une fois que la batterie a réussi tous les tests, elle est chargée à environ 37 % de sa capacité. On appose alors dessus une étiquette d’avertissement, sa propre plaque signalétique à des fins d’identification (cette étiquette est également imprimée et apposée automatiquement sous l’œil attentif d’une caméra) et quelques autres détails. Puis la batterie finie est expédiée à l’entrepôt.
Ligne de production de batteries li-ion pour véhicules hybrides rechargeables
Entrepôt de batteries finies. Il est constamment surveillé par des caméras thermiques capables de détecter tout risque d’incendie.