纯电动汽车被汽车行业视为未来的发展方向,但随着越来越多纯电动车型投入实际应用,与之相关的安全事故也在不断增加。
今年4月21日,上海徐汇区裕德路泰德花苑小区地下车库内,一辆特斯拉轿车突然冒出白烟,进而起火燃烧,火势还殃及了周遭停泊的其他车辆。
4月22日,西安蔚来授权服务中心一辆正在维修中的蔚来ES8突然起火,蔚来对此解释为电池包内部结构在被挤压的状态下形成短路,最终引发火情。
时隔不久,蔚来又接连发生第二起和第三起自燃事故。6月份,蔚来最终宣布召回市面上4803辆ES8电动汽车,原因是电池模组出现问题,存在安全隐患。
进入炎热的夏季,更进入纯电动车型的危险期。就在本周,就先后传出了两起分别与云度π3和欧拉R1有关的自燃事件。尽管这两起事故的原因仍在调查当中,但对于纯电动汽车的信任危机仍在加深……
然而,有一款纯电动汽车已经在全球行销近10年,共计43万辆,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——这辆车就是日产聆风。
为什么日产能够达成如此傲人的安全成绩?汽车葫芦圈近日参观了东风日产轩逸·纯电全自动电池生产线,直观感受到日产70年纯电技术研发和25年电池研发生产经验的深厚底蕴,试图从中找到纯电动汽车的安全“答案”。
纯电动车频繁起火,
究竟是谁的锅?
今年4月底,特斯拉、蔚来的起火事件刷爆了整个网络,使得电动车的安全成了人们关注的焦点。尽管不断有媒体宣称,据美国交通局统计,电动车自燃的概率要比燃油车低很多,但这仍然难以消除不少人心中的阴影。
大家都知道,纯电动汽车除了动力系统与传统燃油车不同外,底盘、车身、内外饰和低压电器等都与传统内燃机车型基本一致。
所以,导致纯电动车容易起火的原因,正在于电池——大部分纯电动汽车着火是在充电过程中,或者刚刚结束充电后。电池可能因为长期使用而老化,老化过程中出现内短路。
这种情况下,电池会逐渐发热,当超过一定温度范围,电池可能起火。此外,还可能是因为电池管理控制器失效,造成电池持续放电,引发锂电池燃烧起火。
锂电池能量密度高,危险性也不小。一旦起火,火势蔓延极快,剧烈燃烧温度可能会达到600℃—1000℃,同时释放大量有毒气体。
问题的关键,就在于电池!
纯电动车的一大瓶颈在于续航里程,要提升续航里程,就需要能量密度更高的电池;而能量密度越高,爆炸起火的风险就越大。像特斯拉,为了满足续航力的需求,采用的是三元锂电池,而且还是三元锂电池中安全性能最差的圆柱电芯。
早年间,特斯拉一直用的是18650电芯,近年来才“升级”为了尺寸和能量密度都更大的2170电芯——今年4月在上海发生自燃的老款Model S,采用的就是18650电芯。这种电池的结构就决定其安全性较差。
而且,它的单体容量较低。这让圆柱电芯电池在应用时所需的电池数量非常多,而为了保持电芯一致性、电池散热的电池管理系统也就更为复杂——这一点也是特斯拉反复吹嘘的技术优势。但事实上,出于安全考虑,哪怕是充电宝如今也逐渐放弃了圆柱电芯。
9年+43万辆+100亿公里=0重大事故,
日产是怎么做到的?
2010年,日产率先推出了全球首款量产电动车聆风。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。
其原因之一,就在于日产聆风采用的是安全性最好的三元软包电池——这种电池能量密度相较于特斯拉采用的圆柱电池略低,但内阻更小、散热更好、安全性能更是不可同日而语。
事实上,尽管特斯拉风头很劲,但与日产这样的车坛老将相比,其技术积累弱得多。以“技术日产”口号而骄傲的日产,是最早对电动车进行研究的企业之一,早在20世纪40年代,日产汽车在电动车领域的探索就已经起步:1947年,日产汽车收购了东京电力汽车有限公司生产的电动车Tama EV,打响了“电动化”的第一枪;上世纪70年代,日产就在EV4-P上搭载了轻量化车体、直流电机、刹车动能回收等技术,让续航里程超过了300公里。
在中国车市,东风日产也同样走在时代前列。去年,中国首款量产合资纯电动车轩逸·纯电上市,同时收获了市场和口碑的肯定。
基于LEAF聆风平台打造出来的轩逸·纯电,结合了日产轩逸的旗舰家轿品质和日产汽车成熟的全电动系统。
在平台上拥有先天优势,比如它的电池布置合理,位于车身中部接近重心的位置,这样一来,不仅不会挤占后排和尾箱的空间,还能保证重量分配的平衡以及保障碰撞中的安全性。
为了防止机械变形、挤压、撕裂、隔膜破裂导致的内短路,日产将电池组布置在轩逸·纯电前后轮中间,并且采用了1.2GPa超高强度装甲对电池组进行全方位密封,同时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。
业界最靠谱的电池包,
是这样生产出来的
光是从材料体系、结构设计等方面入手,对于东风日产来说仍是不够的——同样是采购自宁德时代的电芯模组,就因为和蔚来的电池包箱体存在干涉,而引发了蔚来此前频发的自燃。
随着轩逸·纯电一同落地的还有日产全球第四条全自动电池生产线,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。
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。
东风日产的动力电池采用与LEAF聆风相同的全球设计标准,不仅对生产工艺和材料的选择慎之又慎,而且对生产的工艺和水平有着极高的要求,因此,每一块电芯都是东风日产“私人定制”——从国内著名电池制造商宁德时代采购而来的。
为了将安全推向极致,东风日产专门开辟了一条树脂车间生产线,用于进一步加工从宁德时代采购的软包电芯。大多数整车制造厂选择将这一步工艺交给供应商完成,像东风日产这样“亲力亲为”,在国内整车制造行业也是第一。
为保证电芯的超高品质,一方面东风日产在源头着手,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软包镍钴锰三元锂电池。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。
另一方面,东风日产将消费者的驾驶安全和使用需求放在首位,以高标准严要求进一步强化电芯的性能和品质。从原料上线到模块下线,每个薄薄的软包电芯都要经历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”。
从CELL(电池单元)到MODULE(电池模块)的生产过程,堪称顶尖工艺集结地。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。
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。
如果说高精尖的技术设备是助力东风日产攀登安全高峰的天梯,那么严苛的生产流程设置则是一张全程保驾护航的网,进一步保障更高安全品质。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。
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。
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。
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。
与那些外形炫酷、口号高调、却常常用自燃“刷头条”的新品牌相比,日产让人们看到了另一种希望——电动车不一定要“火”,它也可以如此安全。
我们期待,纯电动汽车制造商们都能向东风日产看齐,为消费者提供更多安全可靠的车型。
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