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“100亿公里0事故”的秘诀,轩逸·纯电全自动电池生产线探秘

2019-08-16来源: EV世纪 关键字:轩逸  纯电动汽车  全自动电池生产线

进入2019年,新能源纯电动汽车由于连续的多起起火自燃事故而饱受争议。特斯拉与蔚来你方唱罢我登场,生怕“火热”程度下降,前几天还有名不见经传的云度以及看起来“一脸正气”的长城欧拉也先后自燃了。7月新能源汽车销量遇冷,除了补贴和政策因素外,也受到了人们对电动汽车的安全问题担忧的影响。而在此时,日产汽车宣布,旗下纯电动产品Leaf聆风销量已突破43万台,累计行驶里程超过100亿公里,迄今无电池自身导致的自燃事故发生。


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作为国内主流合资品牌的东风日产,承接日产全球领先纯电科技,基于与Leaf聆风同源的E-Platform电动车平台,推出了合资品牌首款国产纯电动汽车——轩逸·纯电。

  

日前,东风日产也首次对国内媒体开放了其全自动电池生产线,这套日产在全球建立的第四条电池生产线位于广州市花都区的东风日产第二工厂,我们在此对其进行了100亿公里0重大事故的探秘。


●国内首个合资品牌电池产线

  

东风日产花都第二工厂内的这条电池产线,不仅是日产在全球的第四条全自动电池生产线,也是国内整车制造行业首条自动化电池生产线。


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该生产线执行日产全球统一电池生产标准,采用诸多行业尖端科技,如激光裁剪、超声波焊接、热成型注胶、MES可追溯系统等,具有自动化、智能化、信息化优势,能够实现生产过程100%品质监控判断、完成后100%检查、以及下线QA系统100%确认,确保每片电芯都完美无瑕。其中的6项主要设备,均为自动化进口产品,如大族激光、必能信焊机、诺信热成型胶机等。
  

凭借先进的制造工艺和成熟完善的流程管理,该生产线为轩逸·纯电提供了坚实的品质与安全保障。


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从实际的探秘过程来看,东风日产的电池产线几乎实现了完全的自动化生产,车间的自动化率已达96%,只有部分工序需要人工检测。另外在电芯模组检测方面,东风日产也拥有其他工厂不具备的优势。由于自动化水平很高,对于单一电芯模组的筛选检测,完全可以较由机器代劳。与传统的人工抽样检测相比,电芯安全性得到了充足的保障。


●定制化软包电芯

  

与国内很多主流新能源企业一样,东风日产轩逸·纯电的电芯也是由宁德时代生产提供。但是最大的区别是,宁德时代对东风日产来说只是代工方,东风日产将其符合全球统一标准和材料配比的技术式样提供给宁德时代,宁德时代按照其要求生产定制化的软包电芯。这与其他车企采购宁德时代的标准化产品有着本质区别,一个是代工,一个是采购。


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为保证电芯的超高品质,东风日产首先在源头着手,经过上千次如过充、振动、热冲击、甚至针刺等评估测试,确保材料的化学稳定性。日产最终选择了价格昂贵但是性能更加优越的NCM镍钴锰三元锂电池,该电芯拥有出色的电池密度和输出稳定性。同时,东风日产定制电芯内部材料上也做了特殊设计,拥有在发生高强度剧烈撞击时的自我处理机制,确保任何状况下的万无一失。



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其次,相比目前市场上主流的其他两种动力电池形式,软包电池具有散热和安全性能好,重量轻、容量大,设计比较灵活等优势。方形电池除了比亚迪比较精通外,其他车企往往由于不能统一规格型号,造成成组困难。而圆柱电池的代表性使用者无疑是特斯拉了,频繁的起火爆炸事故已经证明了即便是特斯拉,也难以控制好18650/2170电池的热失控问题。

  

所以东风日产选用了技术门槛更高、加工难度更大,但安全性更出色的软包电池,这也正是日产多年纯电动汽车无重大电池事故的原因之一,彰显了其对车辆电池安全的重视程度。


●12道工艺流程14项品质检查


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来到产线,从简单的一块原材料电芯到最终成为模组、Pack电池包,需要经过12道工艺流程、14项品质检查及198项生产管控环节才能最终成为轩逸·纯电的“一份子”。每台轩逸·纯电的动力电池包内,包含24个电池模组,每个模组内包含8个软包电芯,总计192个高品控下生产的电芯才能进入到车内。


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电池生产模块线,是完成CELL(电池单元)到MODULE(电池模块)的生产过程。数千平米的生产线,被两排精密的全自动生产设备占据了绝大部分空间,屈指可数的数个工作人员穿梭其中,整条生产线仿佛让人走进了“外科手术室”般,干净、整洁的同时,给人精密、先进的第一印象。


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定制电芯进入自动化模块线后,要经过激光裁剪、超声波焊接、热熔胶注塑、激光打码等多道精密自动化生产工序。其中激光裁剪能够最大限度地保证裁剪的准确性和一致性,保证裁剪出的产品近乎完美一致;超声波焊接因其环保、安全且不会损伤电池,而且焊接后导电性好,电阻系数极低或近乎零,能够以超强焊接品质赋予产品更强的稳定性和充放电性能。


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随后便是电池模块到电池包的Pack成组工序,电池包的组装过程要经过堆栈分装、主线束装配、高压检查、合盖检查、气密测试、充电测试、以及QA检查等6道主要工序。为了确保整个生产流程的完全可控,MES系统扮演着“天眼”的角色,事无巨细地记录着每个生产的细节。定值无线电枪正在紧固的螺丝的位置、力矩、当班员工的编号、生产的时间……所有一切都被清晰地计入系统,悉数上传至日产总部,其中重要数据更是要保存5年以上。


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轩逸·纯电的电池包外壳采用了1.2GPa超高强度钢材防护壳,四边设计有溃缩吸能式的防撞保护,以在收到四个不同方向的撞击时,保护电池模组和电芯不产生形变。

 

可以看到,24个电池模组被置于5mm厚的护板内部,模组的固定架边缘距离容易发生侧碰的两侧外壳至少100mm以上,预留了足够的防撞溃缩空间,而上下外壳均使用的是1.2GPa超高强度钢。


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除此之外,在PACK品质把控方面,需要完成194项检测环节,严格确保电池品质。完成组装后,电阻检测和电装检测会对整个电池包的关键参数进行校验,确保电池组符合设计要求的同时,避免虚接等情况发生。之后即可进行气密性检测,1.5KPa的高压气体被注入密封的电池包,保持15秒钟没有气体外泄,确保整个电池包处于完全密封的状态。


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完成组装的电池包离开生产线前还要经过两道严密的检查:充电检测,装配完成的电池组需进行15分钟高压充电测试,模拟21种日常容易遇到的充电情境,保证轩逸·纯电的电池系统在复杂的工作环境下也能保持良好的工作稳定性;QA检测,对整个生产装配流程再次进行校验,确保所有环节均按照设计要求进行生产和检测,实现过程、检查和下线每道工序都达到100%的品质。


●周密的安全防御设计

 

除了在源头提升动力电池的质量,东风日产还考虑到了实际用车过程中,环境因素变化对动力电池的影响,制定了非常周密的安全防御设计。


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被动安全方面,为了防止机械变形、挤压、撕裂、隔膜破裂导致的内短路,日产克制地将电池组布置在前后轮中间,并且除了上面提到的1.2GPa超高强度装甲外,电池组内部还有玻璃纤维和凯夫拉组成的隔热材料进一步防护、更有极端情况下能够迅速释放内部压力的泄压阀。此外,电池组周围还留出足够的防碰撞溃缩空间,最大限度提供被动安全保障。

  

主动安全方面:为了防止过充、老化、低温对电池的影响,日产LEAF做了大量的数据积累和实验,定义出明确清晰的充电电流电压边界,以此管控整个充电过程,保障充电的安全。此外,成熟的LBC系统的保护策略更是整个行业的先行者,其通过不同形式的故障分类,对电池系统进行防护,能够从动力源头切断任何充电和放电过程,从而避免热失控的发生。


总结:9年前,日产率先推出了全球首款量产电动车LEAF。9年来,LEAF在全球累计销量达43万辆,是迄今为止单一纯电车型销量的冠军,累计行驶里程已达100亿公里,却仍保持着0重大事故的卓越记录。如今,从定制电芯到落地日产全球第四条高精密、全自动生产线,并且执行日产严苛的电池生产标准,东风日产没有放松对安全的哪怕一丝要求。凭借苛刻的安全理念,轩逸·纯电正在不断刷新日产的安全记录。


关键字:轩逸  纯电动汽车  全自动电池生产线

编辑:鲁迪 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic471465.html
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