Akumulatory stają się równie ważne jak same samochody

Wraz z rozwojem elektromobilności produkcja akumulatorów trakcyjnych przestaje być jedynie etapem dostarczania podzespołów do fabryk samochodów. Coraz częściej staje się jednym z kluczowych elementów przewagi technologicznej producentów. Dobrym przykładem jest nowy zakład BMW Group Plant Woodruff w stanie Karolina Południowa, który będzie odpowiadał za montaż akumulatorów wysokiego napięcia nowej generacji przeznaczonych dla elektrycznego BMW iX5.

Obiekt zlokalizowano zaledwie około 24 kilometrów od fabryki Spartanburg, gdzie będą powstawały nowe modele BMW X5, w tym ich elektryczna odmiana. Takie rozwiązanie wpisuje się w realizowaną przez BMW strategię „local for local”, zakładającą lokalną produkcję kluczowych komponentów w pobliżu zakładów montażu pojazdów. Pozwala to ograniczyć koszty i złożoność logistyki, zmniejszyć ślad węglowy oraz zwiększyć odporność łańcucha dostaw.

Gen6 – nowa generacja akumulatorów BMW

Nowe akumulatory wykorzystują opracowaną przez BMW technologię Gen6, która wprowadza kilka istotnych zmian konstrukcyjnych. Zastosowano cylindryczne ogniwa nowej generacji oraz architekturę 800 V, umożliwiającą zwiększenie mocy ładowania, poprawę sprawności napędu i wydłużenie zasięgu pojazdu.

Jedną z najważniejszych zmian jest wykorzystanie koncepcji cell-to-pack, w której ogniwa są integrowane bezpośrednio z obudową akumulatora. Rezygnacja z pośrednich modułów pozwala zwiększyć gęstość energii, ograniczyć liczbę elementów konstrukcyjnych oraz zmniejszyć masę całego zespołu.

W przypadku modelu BMW iX5 60 xDrive nowy akumulator będzie miał pojemność netto 141 kWh w Europie (144 kWh w USA), stając się największym akumulatorem zastosowanym dotychczas w seryjnym samochodzie elektrycznym BMW.

Produkcja kontrolowana przez sztuczną inteligencję

Najbardziej charakterystycznym elementem nowej fabryki jest bardzo wysoki poziom cyfryzacji procesu produkcyjnego. Wszystkie operacje są monitorowane w czasie rzeczywistym, a dane z poszczególnych stanowisk są automatycznie analizowane przez opracowane wewnętrznie systemy AI.

W zakładzie pracuje ponad 300 osób oraz około 250 robotów przemysłowych. Zadaniem systemów AI jest nie tylko analiza jakości wykonania, ale również optymalizacja efektywności produkcji (OEE), wykrywanie odchyleń procesu i wspomaganie utrzymania stabilnych parametrów technologicznych.

BMW podkreśla, że celem jest osiągnięcie tzw. produkcji bez wad (zero-defect production), w której każdy etap montażu podlega ciągłej kontroli, a wszystkie dane są archiwizowane, co pozwala na pełną identyfikowalność każdego wyprodukowanego akumulatora.

Od kontroli ogniw do kontroli końcowej

Proces produkcji rozpoczyna się od kontroli dostarczonych ogniw, obejmującej m.in. pomiary napięcia. Następnie wykonywane jest grupowanie ogniw oraz ich montaż z układem chłodzenia. Kolejnym etapem jest laserowe czyszczenie powierzchni oraz precyzyjne spawanie połączeń elektrycznych.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Akumulatory

Cell-to-pack – nowa era w konstrukcji akumulatorów trakcyjnych

Technologia cell-to-pack (CTP), w której ogniwa akumulatorowe są bezpośrednio integrowane w pakiet bez tradycyjnych modułów, staje się kluczowym trendem w rozwoju elektromobilności.

Akumulatory

Główni gracze na rynku baterii do pojazdów EV

Chiny od kilku lat pozostają liderem światowej produkcji baterii litowo-jonowych stosowanych w pojazdach elektrycznych oraz systemach magazynowania energii.

Każda spoina jest automatycznie kontrolowana w trybie ciągłym, a następnie cały zespół zostaje zabezpieczony specjalną pianką konstrukcyjną, która zwiększa sztywność mechaniczną oraz odporność akumulatora na obciążenia eksploatacyjne. Po zamknięciu i uszczelnieniu obudowy montowany jest moduł sterujący Energy Master odpowiadający za zarządzanie pracą akumulatora. Ostatnim etapem jest stuprocentowa kontrola końcowa każdego wyprodukowanego zestawu przed transportem do fabryki Spartanburg.

Cyfrowe bliźniaki i szkolenia VR

Jeszcze przed uruchomieniem produkcji wszystkie procesy zostały odwzorowane w postaci cyfrowych bliźniaków. Dzięki temu możliwe było przeprowadzenie symulacji pracy linii technologicznych, optymalizacji stanowisk oraz wykrywania potencjalnych problemów bez konieczności zatrzymywania rzeczywistej produkcji.

Równocześnie BMW przygotowało własny system szkoleń wykorzystujący wirtualną rzeczywistość. Pracownicy uczą się obsługi urządzeń w cyfrowym odpowiedniku fabryki, wykonując rzeczywiste operacje montażowe przy użyciu gogli VR i komputera. Rozwiązanie ma skrócić czas wdrażania nowych pracowników oraz ograniczyć liczbę błędów podczas uruchamiania produkcji.

Mniejszy ślad węglowy i produkcja bez paliw kopalnych

BMW zwraca również uwagę na aspekt środowiskowy nowej generacji akumulatorów. Do produkcji ogniw wykorzystywane są większe ilości surowców wtórnych, obejmujących kobalt, nikiel i lit. Energia odnawialna stosowana jest zarówno podczas wytwarzania materiałów anodowych i katodowych, jak i samych ogniw.

Według producenta pozwala to ograniczyć emisję CO₂ przypadającą na każdą watogodzinę pojemności o około 28% w porównaniu z poprzednią generacją Gen5. Sam zakład Woodruff podczas standardowej pracy nie wykorzystuje paliw kopalnych, a transport wewnętrzny realizowany jest z użyciem pojazdów zasilanych wodorem.

Źródło: BMW Group