蔡司新能源汽车解决方案

完全充电

新能源汽车（NEV）的全球市场正在飞速增长：到2027年，电动汽车的销售额预计将达到8,000亿美元以上。电动汽车需求的急剧增加给制造商和供应商带来了更多压力，尤其在质量保证方面，那些快速发展的电动汽车公司必须应对新挑战，并突破瓶颈。蔡司拥有广泛的新能源汽车解决方案，在全球NEV领域拥有1,000多家客户，因此蔡司已成为该行业最重要的合作伙伴之一。

NEV改革
NEV正在快速扩张。大多数汽车，也包括两轮车、卡车、建筑和农业机械以及其他特殊车辆，即将使用电力驱动。据估计，到2030年，仅在欧洲，NEV生产就需要1.85亿台电动机。在这场汽车改革中，电池是关键核心。电池不仅决定了汽车的动力和续航里程，还与汽车结构有关，因此对整车安全而言至关重要。

质量保证方面的挑战
电动汽车快速发展，工业必须应对不断变化的技术及其对制造过程的影响。电池便是一个实例：电动汽车电池发展伊始便需要高精度，以满足大规模电池生产中的高效率、可靠性和安全性要求。质量标准影响电池生产的方方面面，从原材料的选择、电池工程工艺以及电极生产过程中关键步骤的质量控制，直到电池、模组和电池托盘的组装，同时需满足严格的公差要求。

蔡司新能源汽车解决方案
蔡司为全球制造商（OEM）和供应商提供了50多种针对电动汽车质量保证的解决方案。此外，蔡司继续为其广泛的成像、分析和计量系统增加新解决方案，例如，在线检测和软件领域。

“质量管理方面，主要的OEM和电池及电动机供应商均与蔡司的解决方案有所合作。”

Bob Chen
新能源汽车业务全球负责人

基于蔡司全球布局和专业团队，蔡司与22个国家的OEM和供应商建立了牢固的伙伴关系，帮助他们提高产品质量，同时降低成本。除了在生产线上提供现场支持外，蔡司还举办了50多场研讨会和研习会，与NEV合作伙伴分享技术知识。

发卡和定子
高效测量

制造商在电动汽车生产过程中将线圈弯曲成发卡的形状。这些发卡由扁铜线组成，并涂有绝缘层。在定子装配过程中，必须检查这些扁线的尺寸和位置，因为它们极易变形，且其末端难以焊接。

线圈对接触极度敏感，因此光学测量设备是发卡质量控制的一个良好解决方案。另一个将其作为发卡质量控制解决方案的原因是，发卡的几何形状和位置只能通过全场三维数据进行验证。蔡司与电动机和发卡定子制造商在这一领域已经合作多年。新型ZEISS ScanBox for eMotors 是一个紧凑的三维测量系统，其开发是为了对发卡的高度反射绝缘层进行非常快速和可靠的扫描。只需单击一个按钮，光学3D测量机即可捕捉单个发卡和整个定子的自由形式的三维坐标，并在几秒钟内提供高分辨率的质量信息。然后，软件以清晰易懂的版面显示结果。

叠片铁芯的质量保证

定子铁芯由薄钢片组成。由于公差需在微米范围内，钢片必须平坦且无闪光。这两个参数对驱动电机的性能有很大影响，凹槽的尺寸和位置也同样十分重要。多传感器三坐标测量机ZEISS PRISMO将触觉传感器和光学传感器结合至一个系统。该测量机的精度为0.9+L/350 μm（取决于尺寸和型号），因此是测量叠片铁芯的理想设备。可对组件托盘进行全自动高速检验，且无需操作员干预。

电池质量保证
所有开发和生产步骤的整体流程

电池在电动汽车的性能、续航里程和寿命方面发挥着重要作用。质量保证是一个复杂的过程：使用不同的测量技术来检查电池特性，例如材料、电极、电池、模块和电池托盘。

工业显微镜用于分析电池开发过程中的电池材料、电池结构和潜在杂质。例如，蔡司交叉光束扫描电子显微镜（SEM）可以使用离子束曝光表面下的相关感兴趣区域，并在纳米范围内对其进行分析。

另一方面，在生产过程中，对电池单元和模块进行无损分析。在此阶段，主要采用X射线和计算机断层扫描系统（CT）。

电池托盘（也称为电池托架）对车身的稳定性至关重要。电池托盘在生产过程中必须通过几个质量门，以满足安全要求并确保车辆质量。

使用蔡司显微镜对锂离子电池进行成像和材料分析
复杂的材料系统，例如在电池或太阳能电池中发现的系统，依赖于许多不同材料的相互作用来有效地发挥作用。借助能量色散光谱（EDS），可以在显微镜中确认被检查物体的元素组成。这张照片证实了阴极侧的高氟残留，正如老化样品中所预期的那样。

氟存在于电解质中，并形成固体电解质界面（SEI），该界面随老化而增加。由于这种电池电池材料混合物的配方总是在变化，而且电池老化后的材料分布状态允许得出重要结论，因此需要通过材料分析进行反复评估。例如，一个稳定增长的SEI层是一个发现，它解释了电解质老化，从而随着时间的推移容量下降增加。

电池生产中的计算机断层扫描系统

为了满足对续航里程更高的NEV的需求，必须在不增加电池重量和尺寸的情况下提高电池的能量密度。这种不断增长的密度需要更复杂的无损检测。

蔡司VoluMax 9 titan和蔡司METROTOM等CT系统对电池单元和模块等密集部件进行一致的CT扫描。它们生成非常高分辨率的3D体积数据集，从而呈现密集组件中隐藏的缺陷和特征，例如电极缺陷、错位、悬垂、外壳孔隙和颗粒污染。后者是主要的安全风险，不得作为最终产品的一部分。CT系统仅需一次扫描即可有效地解决复杂的测量和检查任务。这对于电池容量和安全性都是不可或缺的。

蔡司VoluMax 9 titan占地面积小，非常紧凑，显示出非凡的坚固性。配备3k探测器，它可以扫描尺寸高达590 x 700 mm、重量高达60 kg的组件。无论是在实验室环境中还是在生产线上，由CT系统和易于使用的跨平台软件组成的完整CT解决方案都能提供高分辨率的3D体积数据集，即使在扫描大型、密集的电池模块时也是如此。