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蔡司，與您一層層看懂“電芯”

來源：三本測量瀏覽：- 發(fā)布日期：2021-09-02 16:32:05【大中小】

電動汽車是采用動力電池供電，以驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動整車前行的汽車。區(qū)別于傳統(tǒng)車，新能源汽車的核心技術(shù)是“三電”，包括電池、電控、電驅(qū)動。

電池

電池會影響電動汽車的性能、行駛里程和壽命。無論現(xiàn)在還是將來，安全性、使用壽命、性能和成本都是決定電池技術(shù)成功發(fā)展的關(guān)鍵因素。在電池的設(shè)計、研發(fā)、質(zhì)量控制和生產(chǎn)階段需要將這些因素考慮在內(nèi)。因此，必須從材料、電池單體、封裝、托盤以及各種（特征）精度級別上了解和控制電池性能。在組裝電池組和托盤時，需要滿足耐潮標(biāo)準(zhǔn)，這對汽車的安全性非常重要。

1為了生產(chǎn)高效可靠的電池，必須嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量（陽極和陰極材料、隔膜、鋁箔或銅箔），并且要確保生產(chǎn)的電池不會出現(xiàn)諸如顆粒污染、疊片不齊或電解質(zhì)填充困難等問題。此外，還需要不斷研究新材料，例如通過降低鈷含量來降低成本，或通過改善充放電循環(huán)（效率）來提高性能；了解鋰離子電池的老化效應(yīng)，可以延長電池的使用壽命，從而提高客戶滿意度。

2為了對電池進(jìn)行研究和質(zhì)量控制，需要利用大量的成像、分析和計量工具。蔡司的光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、X射線顯微鏡、計算機(jī)斷層掃描（CT）系統(tǒng)和三坐標(biāo)測量機(jī)可以用于在不同的尺寸精度下評估以及關(guān)聯(lián)電池的結(jié)構(gòu)、成分、電學(xué)性能和尺寸信息。?蔡司通過提供這些相關(guān)數(shù)據(jù)，幫助進(jìn)一步提高新能源汽車的電池安全性和性能。

電控

因為電控單元控制著電池和電動機(jī)之間的能量流動，因此它是每一輛電池動力汽車的能源中心。為了讓電子元件更加高效和可靠，對于不同精度級別的半導(dǎo)體器件、封裝件、印刷電路板（PCB）、連接器和成品模塊的質(zhì)量控制非常重要。

面對輕量化和適應(yīng)嚴(yán)苛工作環(huán)境的大趨勢，電子元件日益呈現(xiàn)高度集成化和微型化的特點(diǎn)，但同時又不能降低其可靠性，因此對質(zhì)量控制的要求也越來越嚴(yán)格。此外，失效分析也成為了一項頗具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因為問題的根本原因可能存在于任何涉及的組件中。

對于一般的質(zhì)量控制工作，可以采用各種光學(xué)和接觸式設(shè)備進(jìn)行光學(xué)檢查以及關(guān)鍵尺寸和/或表面粗糙度的檢測。此外，無損X射線解決方案可用于殼體、連接器的質(zhì)量控制，X射線顯微鏡解決方案還可用于更高精度要求的PCB和半導(dǎo)體封裝的檢測。最后很重要的一點(diǎn)，失效分析工作流程需要成像和分析工具能夠覆蓋從毫米到納米不同精度級別的表征，而蔡司的Connect解決方案（包括X射線顯微鏡、光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡解決方案）通過對所有結(jié)果的關(guān)聯(lián)提高了生產(chǎn)率。

電機(jī)

電動機(jī)小巧輕便，它是真正的動力源，即使是在低速下行駛?cè)阅鼙３指咿D(zhuǎn)速和大扭矩。所有組件都需要精確地安裝在一起，以便電機(jī)在低磨損的情況下能夠產(chǎn)生大功率。最新一代電動機(jī)所帶來的挑戰(zhàn)涉及U型繞組的精確生產(chǎn)，以及定子和轉(zhuǎn)子所用疊片的制造和裝配。

緊湊型高性能電機(jī)中的許多組件均采用自動化生產(chǎn)流程。例如，定子內(nèi)的繞組線圈不再是由許多細(xì)導(dǎo)線纏繞而成，而是由實心銅線彎曲，插在一起焊接而成。雖然這種彎曲動作完全采用自動化，但由于銷的柔性結(jié)構(gòu)，對測量銷形狀和絕緣層厚度仍提出了質(zhì)量保證的挑戰(zhàn)。這些U型繞組最終需要裝入精確的壓線沖子或切入定子疊片中。這種高精度的裝配工藝需要精確到毫米級，而這正是蔡司的優(yōu)勢所在。

蔡司可以為高效、可靠且耐用的電機(jī)提供接觸式和不同的光學(xué)測量設(shè)備，比如2D相機(jī)、激光三角法測量和共聚焦白光傳感器，能夠涵蓋質(zhì)量管理流程的各個方面。從手持激光掃描儀到高精度的蔡司三坐標(biāo)測量機(jī)，這些設(shè)備在整個生產(chǎn)過程中的多個環(huán)節(jié)都能用于基本的質(zhì)量控制，無論是從原型階段到裝配線，還是在二維或三維空間中。作為精密工程領(lǐng)域的專家，蔡司還可以為每個制造商設(shè)計和建立理想的檢測鏈。

傳動

電動汽車擁有和傳統(tǒng)汽車完全不同的動力系統(tǒng)，僅用2個擋位便替代了之前的9個擋位。在電動汽車中，電動機(jī)和變速器共用一個外殼，在不降低質(zhì)量的情況下，減少了部件的數(shù)量和重量。許多測量和檢查步驟需要互相關(guān)聯(lián)，以便確保擁有最高性能、最低磨損和最安靜的操作。

如果發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速高達(dá)20000rpm，那么變速器的齒輪必須滿足非常小的幾何公差。蔡司三坐標(biāo)測量機(jī)：轉(zhuǎn)速對轉(zhuǎn)子和齒輪軸的形狀和位置公差要求也很高，特別是軸承和齒輪所在的位置。將電動機(jī)和變速器放在同一外殼內(nèi)需要采用非常復(fù)雜且輕便的設(shè)計，包括在鑄造的外殼上進(jìn)行精密加工。這些部件的形狀、尺寸、位置或表面質(zhì)地的微小偏差都會影響動力系統(tǒng)的功能和安全性。蔡司擁有進(jìn)行此類精密檢測所需的所有測量工具。

計算機(jī)斷層掃描（工業(yè)CT）可以對變速器外殼鑄造內(nèi)部材料的缺陷情況進(jìn)行無損檢測。高精度蔡司三坐標(biāo)測量機(jī)擁有測量尺寸、形狀和位置公差的傳感器，以及用于測量表面質(zhì)量的粗糙度傳感器，可以對其余傳動部件進(jìn)行精確測量。除了不斷研發(fā)具有突破性的測量技術(shù)外，蔡司還會繼續(xù)提供相關(guān)建議和支持，以確保客戶能在自己的生產(chǎn)設(shè)施中充分利用這些設(shè)備。

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