丁戈?duì)柗遥―ingolfing),一座寧靜祥和的德國巴伐利亞州小城,圓滿結(jié)束2017德國慕尼黑歐洲新能源汽車博覽會(eMove 360 Europe 2017)的中展海華展團(tuán)20人一行來到這里,在寶馬電動(dòng)汽車核心部件制造基地丁格爾芬工廠,有幸參觀了解了這座已有50年歷史的工廠概況和高壓電池系統(tǒng)生產(chǎn)流程。
在工廠園區(qū)門口的小型展示廳里,大家首先看到了天生電動(dòng)寶馬i3的整體驅(qū)動(dòng)架構(gòu),包括輕量化車身、電池組、電機(jī)及動(dòng)力總成、鋁軸載體、后橋差速器、剎車片等。
寶馬集團(tuán)在全球建有31個(gè)工廠,分布在14個(gè)國家,2016年生產(chǎn)汽車230萬輛。歐洲的工廠更為集中,慕尼黑是寶馬的第一個(gè)工廠,丁格爾芬是第二個(gè),最新正在建設(shè)的工廠位于墨西哥,2019年建成投產(chǎn)。
丁格爾芬工廠1967年建成,繼50年前德國漢斯發(fā)動(dòng)機(jī)廠被寶馬收購后,此后一直為寶馬生產(chǎn)零部件和整車,其中包括寶馬純電動(dòng)汽車和插電式混動(dòng)汽車的電池包、驅(qū)動(dòng)電機(jī),前后軸模塊等核心部件。
這是丁格爾芬工廠的布局,展團(tuán)參觀的是2.1號工廠,2.4號工廠負(fù)責(zé)整車生產(chǎn),每天平均有1600輛汽車下線,這里還包括售后服務(wù)中心。
工廠宣傳片展示:已有一千萬輛汽車離開丁格爾芬工廠,這里的沖壓車間可以生產(chǎn)2500種不同的沖壓件,車身材料全面覆蓋鋼、鋁、碳纖維,工廠注重環(huán)保,使用循環(huán)水作業(yè),物流中心將零配件運(yùn)送到總裝工廠,整裝車間有6000名工人組裝著2萬個(gè)部件,兩條生產(chǎn)線每條都可以生產(chǎn)不同的車型,工廠有2萬平米為寶馬i3和i8以及其它插電混動(dòng)車型而準(zhǔn)備,所有車型都經(jīng)過嚴(yán)格的測試。
丁格爾芬生產(chǎn)的車型包括3系GT、4系轎跑、5系、6系、7系所有車型,供給全球市場,此外,還為勞斯萊斯生產(chǎn)車身,運(yùn)到英國進(jìn)行總裝。
寶馬集團(tuán)對員工十分重視,剛剛畢業(yè)的學(xué)生有機(jī)會在丁戈?duì)柗疫x擇12種職業(yè)接受培訓(xùn),值得一提的還有班車制度,丁格爾芬的居民只有1.9萬人,而在寶馬工廠工作的員工多達(dá)2萬多人,周邊100公里半徑范圍的人也會選擇在這里工作,因此每天有300輛大巴,行駛40000多公里接送工人三班倒。
丁格爾芬工廠從2009年開始生產(chǎn)電動(dòng)化產(chǎn)品,展團(tuán)隨后來到了i3和i8的高壓電池系統(tǒng)生產(chǎn)車間,剛好趕上第十萬個(gè)寶馬i3電池系統(tǒng)下線,員工正在小小的慶祝。
車間里機(jī)器轟鳴聲聲,26個(gè)橘黃色機(jī)器人手臂忙忙碌碌地完成著機(jī)械自動(dòng)化裝配,工人們手工完成細(xì)節(jié)工序,由于這里不能拍照,不能使用手機(jī),無法真實(shí)還原現(xiàn)場情景,好在第一電動(dòng)網(wǎng)曾經(jīng)根據(jù)公開資料詳細(xì)介紹過這里鮮為人知的生產(chǎn)細(xì)節(jié),在此引述展示:
丁戈?duì)柗夜S幾年前就開始為寶馬Active E和普通混合動(dòng)力車提供電池系統(tǒng),例如3系A(chǔ)ctiveHybrid、5系A(chǔ)ctiveHybrid和7系A(chǔ)ctiveHybrid。寶馬集團(tuán)推出i3和i8后,丁戈?duì)柗夜S的核心部件產(chǎn)品線擴(kuò)大到iPerformance下的所有車型,包括i3、i8、225xe、330e和740e等。
未來電動(dòng)汽車的普及很大程度上取決于電池技術(shù)的進(jìn)步,電池的性能必須滿足續(xù)航力、充電時(shí)間、功率輸出、可靠性、耐久性、安全性和成本等一系列客戶要求。
電池系統(tǒng)、電機(jī)和智能化能量管理系統(tǒng)是寶馬i系和iPerformance車型的eDrive電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的基石。寶馬集團(tuán)決定在早期階段像當(dāng)初研發(fā)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)一樣來自己研發(fā)這些電驅(qū)動(dòng)核心部件,可以在不同情況下,調(diào)整不同具體車型的需求,充分利用動(dòng)力總成電氣化優(yōu)勢,全面降低油耗和碳排放,同時(shí)保持動(dòng)感的駕駛體驗(yàn)和性能表現(xiàn)。
寶馬的電池組達(dá)到了與豪華汽車匹配的高標(biāo)準(zhǔn)要求。無論是短途或長途,性能表現(xiàn)都需要保持穩(wěn)定,即使可用能量降低,也不會影響駕駛體驗(yàn)。這就是寶馬自產(chǎn)電池與其他制造商所供電池組的主要區(qū)別。同時(shí),丁戈?duì)柗夜S制造的電池組具有更好的溫度適應(yīng)性,只有室外極低的溫度才會對電池性能造成影響,但在這種情況下,寶馬要求電池可用剩余容量仍然處于較寬的荷電狀態(tài)(SOC)。此外,電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求滿足至少8年的長壽命質(zhì)保期。
為實(shí)現(xiàn)碰撞安全性、耐久性(可靠性)和電池性能的最佳品質(zhì),科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳a(chǎn)過程必不可少,丁戈?duì)柗夜S作為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)制造中心的意義正在于此。寶馬i系和插電混動(dòng)車型總是從那些技術(shù)領(lǐng)先的鋰電池制造商那里采購電池,每當(dāng)新一代電池進(jìn)入市場,就會啟動(dòng)新一輪采購,這確保了寶馬總能用到最好的商業(yè)化電池技術(shù)。
寶馬認(rèn)為,只有像對內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域那樣,也對電池化學(xué)和電池制造過程有深入了解和研究,才會成功。為此,寶馬建立了自己的電池研究部門進(jìn)行技術(shù)評估。寶馬的國際研究網(wǎng)絡(luò)覆蓋了電池技術(shù)的整個(gè)價(jià)值鏈,領(lǐng)域廣泛,甚至包括材料的研發(fā)。有些研究是寶馬聯(lián)合材料制造商與電池制造商進(jìn)行合作,創(chuàng)新技術(shù)和方法確保了現(xiàn)在和未來的寶馬插電式汽車總能配備最好的電池技術(shù),也使得丁戈?duì)柗夜S具備了更靈活和以質(zhì)量為導(dǎo)向的生產(chǎn)工藝。再往大了說,這絕對有助于讓寶馬在電動(dòng)汽車細(xì)分市場成為佼佼者。
模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)使寶馬產(chǎn)品能夠兼具標(biāo)準(zhǔn)化與靈活性雙重優(yōu)勢。丁戈?duì)柗夜S的產(chǎn)品組合與生產(chǎn)過程的平行關(guān)系從新生產(chǎn)設(shè)備的配置就可以體現(xiàn)出來,新生產(chǎn)車間有大約6000平米劃撥給eDrive電驅(qū)動(dòng)組件,1500平米專門生產(chǎn)電機(jī)和電池模塊,1000平米用于電池組裝,所有設(shè)備的產(chǎn)能都可以在短時(shí)間內(nèi)快速擴(kuò)張一倍,而不影響生產(chǎn)效率。閑置空間還可以進(jìn)一步增加電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體生產(chǎn)能力。
類似的靈活性也體現(xiàn)在eDrive產(chǎn)品組合本身。寶馬開發(fā)了模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng),在此基礎(chǔ)上,不同尺寸、性能、型號的電機(jī)和電池可以遵循共享、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)原則和共同的基本特征被開發(fā)出來。可延展的架構(gòu)相比同級功率和性能的常規(guī)動(dòng)力車輛,價(jià)格更具可比性。模塊化戰(zhàn)略令寶馬i和iPerformance車型的電驅(qū)動(dòng)組件可以同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)線上生產(chǎn),以這種方式,能夠靈活的在市場需求變化時(shí)做出反應(yīng),并能夠迅速集成現(xiàn)有生產(chǎn)工藝制造新車型。
電池包分成兩個(gè)制造階段。第一個(gè)是高度自動(dòng)化階段,將外部采購的鋰離子電池組裝成模塊,每個(gè)模塊包含若干電池單元,與連接器、控制器和冷卻系統(tǒng)集成到一起,外覆鋁外殼包裝。電池組需要滿足所裝載的不同車型,通常包含6個(gè)模塊。通過螺栓自動(dòng)固緊,由電氣連接器相連,即使發(fā)生故障,僅需更換單獨(dú)的模塊即可,不必更換整個(gè)電池組,維修工作量和危險(xiǎn)性大大降低,更換模塊僅需把冷卻系統(tǒng)拆解,并不涉及其他構(gòu)件。
模塊化設(shè)計(jì)原理允許具有共同的基本特征和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的電池組,可以定制化匹配不同車型,每個(gè)模塊還能夠安裝在車內(nèi)最佳適合空間和預(yù)定位置。
電池組的設(shè)計(jì)和制造也是寶馬研發(fā)知識傳遞的一個(gè)實(shí)例。眾多的生產(chǎn)技術(shù),為寶馬最初i3和i8裝載的電池組帶來了高品質(zhì)和可靠性,自此以后,一直在不斷完善和改進(jìn)。丁戈?duì)柗夜S會對外采的電池進(jìn)行初步檢查,保證規(guī)格精確,然后進(jìn)入高度自動(dòng)化的模塊組裝過程,機(jī)器人操作涂層粘接,包裝成組,模塊框架壓焊,布置熱管理系統(tǒng)、激光焊接電芯的連接。
成品模塊最后被組成完整的電池組,丁戈?duì)柗夜S目前生產(chǎn)三種不同類型的電池組,使用了被稱為多單元制造工藝(cellular manufacturing process),這種工藝提供了極高的靈活性水平,同時(shí)確保效率和質(zhì)量。這意味著電池的制造能力也能夠調(diào)節(jié),以滿足不斷變化的需求,而新的技術(shù)版本可以容易地集成到生產(chǎn)過程中。
此外,車輛空調(diào)系統(tǒng)的冷卻劑回路也被用來冷卻電池,氣態(tài)冷卻劑對電池單元直接冷卻。這種方法確保了高效的溫度控制,由于從蒸發(fā)過程中的熱傳遞是直接的,因此比額外介質(zhì)的加入更加高效,使冷卻系統(tǒng)特別緊湊。同時(shí),也防范了碰撞情況下液體被釋放的風(fēng)險(xiǎn)。
在寶馬去年5月召開的年度股東大會上,寶馬董事長哈拉德·克魯格(Harald Kruger)談到了下一代旗艦車型,集自動(dòng)駕駛、智能化、輕量化技術(shù)于一身的電動(dòng)出行工具“iNext”,2021年,iNext旗艦電動(dòng)汽車就定在丁戈?duì)柗夜S開始生產(chǎn)。
1小時(shí)的參觀結(jié)束后,展團(tuán)成員來到丁戈?duì)柗也┪镳^再次回味了這座小城的悠久汽車制造歷史,大家紛紛表示不虛此行,收獲良多。
來源:第一電動(dòng)網(wǎng)
作者:楊曉紅
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