中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：德國(guó)巴伐利亞州有一座小鎮(zhèn)叫丁戈?duì)柗腋?德語(yǔ)：Dingolfing)，這里可以說是寶馬電動(dòng)汽車的核心制造基地，最近，寶馬集團(tuán)(BMW Group)公開了一些丁戈?duì)柗腋窆S鮮為人知的照片和信息，我們也有機(jī)會(huì)了解到神秘的高壓電池系統(tǒng)(模塊、電池組)及電機(jī)的生產(chǎn)細(xì)節(jié)。
丁戈?duì)柗腋窆S一直負(fù)責(zé)電池系統(tǒng)和電機(jī)兩個(gè)核心部件的生產(chǎn)，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汽車。寶馬集團(tuán)推出i3和i8后，丁戈?duì)柗腋窆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和最新的740e。
寶馬集團(tuán)已經(jīng)向丁戈?duì)柗腋窆S投入了100多萬(wàn)歐元應(yīng)對(duì)電氣化部件需求，工廠的員工人數(shù)也計(jì)劃從現(xiàn)在的100人增加到200人以上，這清楚的表明，插電式汽車的市場(chǎng)未來(lái)將快速增長(zhǎng)。
關(guān)于整個(gè)工廠的大體現(xiàn)狀大家已經(jīng)有個(gè)印象，接下來(lái)就是最核心的電池和電機(jī)生產(chǎn)介紹。
1.電池技術(shù)
未來(lái)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(lái)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(shì)，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(wú)論是短途或長(zhǎng)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(huì)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)柗腋窆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(huì)對(duì)電池性能造成影響，但在這種情況下，寶馬集團(tuán)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(zhǎng)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)柗腋窆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(gòu)電池，每當(dāng)新一代電池進(jìn)入市場(chǎng)，就會(huì)啟動(dòng)新一輪采購(gòu)，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(duì)內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域那樣，也對(duì)電池化學(xué)和電池制造過程有深入了解和研究，才會(huì)成功。為此，寶馬集團(tuán)建立了自己的電池研究部門進(jìn)行技術(shù)評(píng)估。寶馬的國(guó)際研究網(wǎng)絡(luò)覆蓋了電池技術(shù)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈，領(lǐng)域廣泛，甚至包括材料的研發(fā)。只有在電池材料上取得進(jìn)步，才是提升電池系統(tǒng)性能，例如能量密度、充電、功率及成本的最有效杠桿，同時(shí)又能達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的可靠性、長(zhǎng)使用壽命和安全性。
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(lái)的寶馬插電式汽車總能配備最好的電池技術(shù)，并與豪華品質(zhì)更配，這也使得丁戈?duì)柗腋窆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(duì)有助于讓寶馬在電動(dòng)汽車細(xì)分市場(chǎng)成為佼佼者。
模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)使寶馬的汽車產(chǎn)品能夠兼具標(biāo)準(zhǔn)化與靈活性雙重優(yōu)勢(shì)。丁戈?duì)柗腋窆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(lái)，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)一個(gè)模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，不同尺寸、性能、型號(hào)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(lái)。標(biāo)準(zhǔn)化和靈活性相結(jié)合，使寶馬有能力覆蓋所有當(dāng)前和未來(lái)純電動(dòng)和插電混動(dòng)車型的需求。更重要的是，可延展的架構(gòu)相比同級(jí)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，寶馬能夠靈活的在市場(chǎng)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。
丁戈?duì)柗腋窆S為寶馬i和iPerformance生產(chǎn)的電池組分成兩個(gè)制造階段。第一個(gè)是高度自動(dòng)化階段，將外部采購(gòu)的鋰離子電池組裝成模塊，每個(gè)模塊包含16個(gè)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5個(gè)或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(shí)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(lái)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)柗腋窆S會(huì)對(duì)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成完整的電池組，丁戈?duì)柗腋窆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(lái)冷卻電池，氣態(tài)冷卻劑對(duì)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)。
2.電機(jī)技術(shù)：
在內(nèi)部開發(fā)和eDrive電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的戰(zhàn)略部署下，寶馬集團(tuán)的目標(biāo)是為客戶提供具有寶馬汽車一貫品質(zhì)的電動(dòng)汽車駕駛體驗(yàn)，為確保自家產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能、效率和舒適度更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。電機(jī)在其中扮演另一個(gè)重要角色。寶馬i和iPerformance車型使用的電機(jī)具有較高的體積和重量功率比，能夠在高速轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)提供線性額定功率并保證出色的效率。這些特性源于特別的設(shè)計(jì)原則，i產(chǎn)品的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)知道如何在大量的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新。
定子和轉(zhuǎn)子都在丁戈?duì)柗腋窆S生產(chǎn)，然后與電機(jī)外殼連接，裝配線非常靈活，員工都進(jìn)行過培訓(xùn)，能夠執(zhí)行不同的操作。U形布置確保了靈活性與高效率的結(jié)合。在所有的工作站，組件以符合人體工程學(xué)的方式遞送給操作者。同時(shí)，工作站可調(diào)節(jié)高度和傾斜度，以適應(yīng)人體工程學(xué)的需要。大部分操作都可以用坐姿或站姿進(jìn)行，這種特殊方式有助于eDrive電驅(qū)動(dòng)組件的高生產(chǎn)質(zhì)量。
電機(jī)所具備的高輸出比和運(yùn)動(dòng)特性是基于永磁同步電動(dòng)機(jī)技術(shù)不斷優(yōu)化的結(jié)果。例如，定子由長(zhǎng)達(dá)兩千米被極度壓縮的銅線構(gòu)成。定子生產(chǎn)要對(duì)金屬板進(jìn)行封裝和絕緣，然后拉伸切割形成線圈。
金屬板通過激光焊接進(jìn)行接合。轉(zhuǎn)子組件也采用特殊工藝制備。將磁鐵裝入轉(zhuǎn)子并鉚接后，冷卻的轉(zhuǎn)子軸無(wú)壓燒結(jié)到加熱部件，從而轉(zhuǎn)子磁化，整個(gè)制備組裝過程被大大簡(jiǎn)化。在電機(jī)總裝的最后階段，定子首先于150度左右無(wú)壓燒結(jié)進(jìn)入馬達(dá)殼體，然后插入轉(zhuǎn)子。在其它部件都被安裝好并在相關(guān)功能測(cè)試完畢后，完全裝配好的電機(jī)可以安裝到車上了。
