人们总爱用“万无一失”这个成语来形容对事情有绝对的信心和把握。尽管这个“万”字所指代的只是一个虚无的概念,但放在可能会牵涉到生命安全的领域,万分之一的概率就足以令人不安。
进入2019年以来,尤其是进入高温酷暑的这几个月里,电动汽车自燃起火事故不断发生,而根据《新能源汽车国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示,自2019年5月起的3个月内,新能源汽车国家监管平台共发现79起安全事故,涉及车辆96辆。如果按照这个数字结合目前国内新能源汽车保有量来计算,全年发生安全事故的概率早已超过了万分之一。
即便如此,却仍有一家企业数十年来一直保持着电池重大事故数为“0”的记录——已累计销量达43万台、累计行驶里程超100亿公里的日产LEAF聆风,不但稳居全球电动车单一车型销量的冠军,更令人难以置信的是,LEAF聆风至今仍保持着电池0重大事故的“奇迹”。
而尽管LEAF聆风并没有直接引入国产,但上市不到一年的东风日产轩逸纯电,由于采用了与LEAF聆风同源的日产E-Platform电动车平台打造,因此在三电技术和品质方面自然也是毋庸置疑。
近日知行君得以抵达位于东风日产第二工厂内的,日产全球第四条全自动电池生产线进行参观,而这也是国内整车制造行业首条自动化的Module(电池模块)生产线。当然,知行君期望能借此能了解到一些这个安全奇迹背后的秘密。
电池安全,首先离不开领先的技术
众所周知,近年来新能源车市场在进入了井喷期,发展纯电动汽车成为了当下的主流趋势,但回望到十多年前,尽管“节能减排”的目标一致,但汽车巨头们却对新能源车的发展路线存在不同的看法,例如丰田和本田选择大力发展油电混合技术,而日产则埋头纯电动车的研发,早在2010年便率先推出了世界第一台量产纯电动车LEAF聆风,并持续不断升级换代。
因此在纯电动车领域,日产无论在三电技术储备还是生产流程管理方面,都是世界领先的水平,也远不是那些新兴企业所能望其项背的。
谈及纯电动车的续航和安全性能,都离不开“三电”中的电池和电控系统。轩逸纯电采用的是和聆风一样镍钴锰(NCM)三元锂电池方案,但和其他车企采用的NCM三元锂电池不一样的是,轩逸纯电的电池电芯,并没有采用更常见的方形电池或者圆柱电池,而是采用了重量更轻、散热和安全性能更优的软包电池。
软包电池的先天优势很明显,但是问题在于,研发的技术门槛高,加工生产难度大。这对于众多其他的企业来讲,这就足以让决策者转而改用其他方案。但这些难题对于日产而言却并不算什么,因为日产在多年的研发和生产中,早已攻克了其中的难关。
因此特别有意思的是,轩逸纯电的整个电池的生产装配流程中,只有软包电芯生产的环节交给了宁德时代为其代工生产,而不是直接向宁德时代采购,而其余的环节都在日产自家的这条全自动电池生产线上组装完成。
光从这一小细节就能看出,日产对自家电池的技术有着极强的自信,而且这样也能对轩逸纯电的电池包的质量有更好的把控,不会出现此前国内某新势力车企因电池包和模组之间的兼容性问题,导致发生自燃事故。
日产官方提供的资料显示:“电池模块生产共计 12 道工艺流程、14 项品质检查以及 198 项生产管控环节。”
而当一片片独立封装,目测只有几毫米厚的软包电芯被运送到全自动生产线边上之后,便开始了轩逸纯电电池包的诞生之旅。定制的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。而超声波焊接工序,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,能够确保产品具有更强的稳定性和充放电性能。
由于自动化的程度十分高,因此在这条电池模块生产线上,只有寥寥可数的几个工作人员负责监控和处理可能遇到的一些临时状况,而无需亲身参与到中间的工序环节。
在这条模块线的终端,8片软包电芯(CELL)最终被装入一个模块(MODULE)之中,每个模块的电容量约为1.58kWh左右,重量约为 8.7kg。而每辆轩逸纯电之中,一共会搭载24个这样的电池模块。
电池模块组装完成后,将会进入到位于总装车间的Pack生产线线,对电池包的进行最后的组装工序。轩逸纯电的电池包壳体采用了1.2GPa超高强度钢材,电池包内部分为左前堆栈、右前堆栈以及后堆栈。其中左前堆栈和右前堆栈分别有 6 个电池模块、后堆栈包括 12 个电池模块,轩逸纯电使用的 pack 共有 24 个电池模块。
为了保证安全性能,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。
电池 Pack 内部线束等工艺完成后,接下来就可以安装电池 pack 的上壳体进行最后的电池 pack 封装,上壳体与下壳体的连接采用机械在上壳体边缘打上密封胶。在装配完成后,还会进行一系列的检测工序,确保各项性能达到日产全球统一的质量安全标准。
100%的安全离不开“300%的品质管理系统”
曾经有不少朋友也向知行君提出过一个类似的问题:“现在科技那么先进,生产的自动化程度也那么高了,为什么那些新造车企业还是会出现那么多意料之外的质量和安全问题呢?”
的确,如果纯粹地从技术角度分析,似乎不太容易去解答这个问题。因为在很多生产管理经验丰富的工程师看来,流程管理以及“人”的因素都是缺一不可的。就在纯电动车领域,日产“0重大事故”的奇迹显然和长达数十年的电动车生产管理经验,以及完善的生产流程监控密不可分。
在电池组组装生产线(Pack线)上,日产采用了可视化作业指示系统,包括上螺丝这么细小的工序,一旁的显示器都会显示出实时的状态,而每一道工序完成后,相关对应的所有数据,包括螺丝的位置、力矩、当班员工的编号、生产的时间等等数据,都会被清晰地计入系统,悉数上传至日产总部,其中重要数据更是要保存5年以上,实现了全部数据的实时监控和可追溯,也可以不断进行分析和优化。
此外,通过装配“过程中的100%MES系统品质监控、完成后全数离位100%判断、所有作业完成并100%QA确认”三大品质管理系统,确保了过程、检查和下线每道工序都达到100%的品质要求。而这也被日产统称为“300%品质管理系统”。
在快结束全文之际,知行君发现想要通过短短的几千字,来清晰概括日产的电池包生产流程,真的是相当“痛苦”的一件事情。因为确保电池包的安全,显然是一个相当复杂而且技术含量极高的系统工程,看似简单有序的工序实际上汇集了无数工程师和技术人员的经验和智慧。知行君作为一个旁观者,在短短的半天参观时间里,也只能管中窥豹,略微了解一二。但无论如何,从首台量产的聆风交道消费者手上至今的近20年里,超过43万辆聆风还保持这电池0重大事故的出色记录,就足以说明了一切。
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