В калифорнийской лаборатории батарей Rivian: мегапакеты 180 кВтч, углеродное волокно и баллистические щиты

1. Аккумуляторная лаборатория
2. Аккумуляторные батареи Rivian's и поставщик
3. Предназначен для экстремальных условий
4. От аккумуляторных батарей до модулей
5. Аккумулятор Rivian: углеродное волокно и баллистические щиты
6. А как насчет производства?

Я был озадачен, когда услышал о плане Ривиана представить полностью электрический пикап с аккумулятором, почти вдвое превышающим размер любого другого электромобиля. Аккумуляторная батарея Rivian мощностью 180 кВт-ч, обеспечивающая на 80% больше энергии, чем флагманские модели Tesla моделей S и X, позволяет их полноразмерным приключенческим автомобилям преодолевать 400+ миль (643 км) без подзарядки. Ответ Ривиан? Мы на самом деле называем это «мегапак».

На ярком торжественном мероприятии в Лос-Анджелесе Мичиганская компания по производству электромобилей вышла из стелс-режима и дебютировала со своими первыми двумя серийными автомобилями: полностью электрическим пикапом, получившим название R1T, и роскошным внедорожником R1S. Способный отбуксировать 11 000 фунтов от полностью электрической трансмиссии, R1T собирается разрушить американский рынок грузовиков за 95 миллиардов долларов, на котором в основном доминируют Ford и GM. Семиместный Rivan, внедорожник Rivian, нацелен на тех, кто конкурирует в сегменте спортивных автомобилей премиум-класса, таких как Land Rover и Porsche's Cayenne.

Включение Грузовик R1T а также R1S внедорожник Это четырехмоторная электрическая трансмиссия, которая в паре с одной из трех конфигураций аккумуляторных батарей Rivian, мощностью 105 кВт, 135 кВт и 180 кВт («мегапакет»). Мегапак Rivian мощностью 180 кВт-ч вмещает достаточно энергии для питания типичного американского дома в течение более двух недель . Чтобы узнать больше об инженерных разработках, которые применяются к каждому из аккумуляторов Rivian, и о плане компании по выпуску на рынок их аккумуляторов сверхдальней дальности, я посетил их научно-исследовательский центр в Южной Калифорнии.

Rivian R1T и R1S занимают центральное место на автошоу в 2018 году в Лос-Анджелесе

Аккумуляторная лаборатория

Аккумуляторная лаборатория Rivian находится в скромном промышленном бизнес-парке в Ирвине, штат Калифорния. Все еще работая в девятилетнем режиме в невидимом режиме, объекту площадью 19 000 кв. Футов не хватает вывесок, но он играет важную роль с середины 2017 года, когда компания приступила к своим исследованиям и разработкам.

При входе в аккумуляторную лабораторию меня приветствовал слабый гул испытательного оборудования вокруг меня. Яркие белые огни освещают команду инженеров в голубых лабораторных халатах Rivian. Мне сказали, что в лаборатории Rivian проводит испытания элементов литий-ионного аккумулятора, используемых в его транспортных средствах. В лаборатории также осуществляется производство аккумуляторных модулей, хотя в основном для прототипов аккумуляторных батарей.

Ведущий разработчик аккумуляторов и силовых агрегатов Rivian - бывший инженер по производству гиперкаров Ричард Фаркухар, получивший безумно забавное звание: VP of Propulsion. Фаркухар является одним из многих участники недавно присоединились к Rivian от известного суперкара марки McLaren. С конца 2017 года Rivian привлек семерых руководителей из британской компании, в том числе исполнительного директора по проектированию и программам Марка Виннелса.

(Фото: Ривиан)

Аккумуляторные батареи Rivian's и поставщик

Когда мы с Фаркухаром проходили мимо длинного ряда стеклянных шкафов, которые были замечены в сотнях цилиндрических аккумуляторных батарей, находящихся на стадии тестирования, его глаза загорелись от волнения, обсуждая самые сложные элементы литий-ионных аккумуляторов. «Мы хотим понять элементы батареи даже лучше, чем их производитель», - говорит мне Фаркухар.

Это был идеальный переход, который я искал. « Итак, откуда Ривиан берет эти батарейки?» - спрашиваю я. Фаркухар не смог назвать имя своего партнера по батарее, но подчеркнул, что Ривиан не беспокоится по поводу их запаса элементов. «У меня нет никакого беспокойства», - решительно заявил Фаркухар.

Хотя Rivian пока не готова объявить поставщика батарей (пока), таможенные отчеты США об импорте свидетельствуют о том, что компания могла бы сотрудничать с LG Chem для закупки своих цилиндрических литий-ионных элементов с форм-фактором 2170. До настоящего времени Rivian импортировала почти 12 933 кг (28 500 фунтов) из 2170 элементов от LG Chem в 2018 году - этого достаточно, чтобы обеспечить тестовый запуск ~ 195 аккумуляторных модулей Rivian по 15 кВт-ч каждый.

Предназначен для экстремальных условий

Внутри шкафов находились элементы, циклически проходящие через различные состояния заряда и разряда и при различных температурах. Rivian хочет быть ведущим экспертом в области аккумуляторных технологий, и вместо того, чтобы иметь множество транспортных средств на дорогах, компания тестирует свои аккумуляторы с использованием реальных моделей.

В офисе рядом с лабораторией инженеры анализируют данные тестирования в режиме реального времени, одновременно корректируя компьютерные модели. Фаркухар говорит мне, что эти тесты проводятся не только в течение нескольких часов или дней. Один тест батареи продолжался в течение 11 месяцев и считается. Rivian планирует со временем анализировать поведение аккумуляторных элементов и собирать как можно больше данных, прежде чем вносить в них изменения и приступать к производству.

Один ряд испытательных стендов Rivian для аккумуляторных элементов собирает данные с элементов, когда они заряжаются и разряжаются в различных циклах. (Фото: Ривиан)

Несмотря на то, что испытание временем очень важно для всех элементов батареи, выдерживать экстремальные условия также важно. С одной стороны лаборатории специальные контейнеры с климат-контролем имитируют экстремальные температурные сценарии и проверяют, как элементы, модули и полноразмерные аккумуляторные батареи реагируют на эти условия. Rivian ожидает, что их готовые к приключениям автомобили будут способны выдерживать экстремальные температуры и климат. Раздвинуть батарейки до предела - не просто мера предосторожности, а необходимость.

От аккумуляторных батарей до модулей

Фаркухар говорит мне, что инженеры Rivian работали над алгоритмами батареи, которые используют профиль водителя, включая его местоположение и навигационные данные, а также погодные условия в реальном времени, для преимущественной оптимизации батареи. Например, когда транспортное средство находится на пути к зарядной станции постоянного тока, аккумуляторные модули будут охлаждаться заранее и подготовлены к принятию самой быстрой скорости зарядки. По сути, алгоритмы работы батареи Rivian постоянно меняют настройки элементов батареи. Используя машинное обучение для построения прогностических моделей различных условий, Rivian способен с высокой степенью достоверности настраивать элементы батареи в условиях, с которыми он может столкнуться.

Пикап Rivian R1T и внедорожник R1S Adventure будут использовать точно такие же аккумуляторные модули. Емкость аккумулятора будет зависеть от количества модулей в дизайне аккумулятора в стиле скейтборда. Каждый модуль Rivian содержит 864 ячейки, из которых 432 расположены снизу, а другая половина сложена сверху. Между камерами находится тонкая 7 мм алюминиевая пластина с жидким теплоносителем. Не известно, что эта уникальная структура будет использоваться другими производителями.

Вид сбоку батарейного модуля Ривиана. Между двумя слоями элементов батареи находится запатентованная охлаждающая пластина, позволяющая плотно упаковывать элементы и эффективно охлаждать модуль. (Фото: Ривиан)

Модули Rivian Battery тестируются в Rivian's Irvine, CA Development Center (Фото: Rivian)

Система охлаждения аккумулятора является одним из важнейших компонентов электромобиля. Если аккумуляторы слишком быстро нагреваются из-за быстрой зарядки или длительных периодов высокой мощности, они могут ухудшить энергоемкость и повредить их. Если батареи слишком холодные, они теряют радиус действия. Хранение аккумуляторов при их оптимальной температуре - это постоянное сражение, которое действительно отличает любого производителя электромобилей.

Решение Rivian для управления температурой батареи заключается в использовании холодной пластины, расположенной между двумя элементами батареи. Одна система охлаждения охлаждает оба слоя клеток одновременно. По словам Ривиана, это уменьшает количество энергии, необходимой для питания системы, тем самым позволяя автомобилю иметь лучшую дальность полета в любых условиях. Помимо экономии энергии, конструкция системы охлаждения обеспечивает более плотную упаковку ячеек внутри модулей. По словам Фаркухара, уникальная упаковка Rivian позволяет модулю быть на 25% плотнее, чем любой другой аккумуляторный модуль на рынке.

Аккумулятор Rivian: углеродное волокно и баллистические щиты

Я видел это издалека. Углеродное волокно. Идя к станции, которая была оснащена линией батарей Rivian по 135 кВт-ч и 180 кВт-ч, я сразу же взглянул на покрытую волокнами крышку.

Крепление батарейных модулей и высоковольтных кабелей Rivian на месте представляет собой композитную оболочку из углеродного волокна. Инженеры смогли создать уникальную высокопрочную геометрическую форму из углеродного волокна, сохранив при этом вес до минимума. Rivian герметично закрывает аккумуляторный блок. Блок крепится болтами к раме автомобиля, а затем покрывается гладким «баллистическим щитом», который предотвращает повреждение нижней части блока батарей и защищает пассажиров в салоне автомобиля. Баллистический щиток установлен на всю нижнюю часть кузова автомобиля.

Инженеры устанавливают верхнюю карбоновую оболочку на батарейный блок. Герметик между верхней и нижней оболочками создает водонепроницаемое уплотнение. (Фото: Ривиан)

Наличие водонепроницаемой аккумуляторной батареи, защищенной баллистическим щитом, предвещает успех для компании, чья миссия заключается в создании экстремальных внедорожников. Это сообщение, которое Rivian хочет, чтобы потребители увидели. Транспортные средства спроектированы так, чтобы быть готовыми к приключениям, способными преодолевать 1 метр воды, подниматься под углом 45 градусов и проезжать через валуны.

Исполнительный директор Rivian по проектированию и программам Марк Виннелс сказал Тесларати, что они бросили автомобиль на валун с высоты 2 фута в воздухе, чтобы проверить целостность аккумуляторной батареи в экстремальных условиях бездорожья.

А как насчет производства?

После завершения проектирования батарейного модуля значительная часть команды была сосредоточена на производстве модулей, в частности, на разработке методов быстрого и эффективного производства модулей с использованием автоматизации. Rivian установила пилотную производственную линию на заводе в Ирвине, опередив ожидаемое производство летом 2020 года.

(Фото: Ривиан)

Rivian активно разрабатывает процессы автоматизации для всей сборки аккумуляторных модулей. В углу батарейного комплекса находились два японских робота, которые были привезены из массивная фабрика компании в нормальном, штат Иллинойс. Робот-техник активно работал над роботами, в то время как я наблюдал, как модуль соединяется на линии.

Все производство модулей и аккумуляторов Rivian планируется установить на участке площадью 300 000 кв. Футов на заводе Rivian площадью 2,6 млн кв. Футов в Нормале, штат Иллинойс. Завод был приобретен Rivian в 2017 году за 16 миллионов долларов и первоначально был частью расширения, сделанного Mitsubishi, которое японский автопроизводитель никогда не занимал. Фаркухар заявил, что этот район является практически «чистым сланцем».

ТАКЖЕ СМ: Rivian R1T и R1S: Топ-10 скрытых функций, которые делают электрический внедорожник

Rivian рассчитывает начать поставки R1S и R1T во второй половине 2020 года, причем крупнейшие аккумуляторные блоки будут запущены в производство первыми. Внедорожник R1S стоит от 72 500 долларов США (до налоговых льгот) и имеет диапазон, который варьируется от 240 до 410+ миль (от 385 до 660 км). Начальная цена пикапа Rivian R1T составляет 69 000 долларов США, а дальность полета аналогична R1S - от 230 до 400+ миль (от 370 до 643 км), в зависимости от размера аккумуляторной батареи. Оба автомобиля поддерживают быструю зарядку CCS DC до 160 кВт и способны разгоняться от 0 до 60 миль в час за 3 секунды.

Ривиан принимает предзаказы на своем сайте.

Внутри одной из линий краски Ривиана на их фабрике в Нормале, штат Иллинойс. В январе 2017 года Rivian приобрела бывший завод Mitsubishi за 16 миллионов долларов. (Фото: Кристиан Пренцлер / Тесларати)

(Фото: Ривиан)

(Фото: Ривиан)

Rivian R1T имеет отчетливую переднюю панель. (Фото: Тесларати)

Полностью электрический пикап Rivian R1T вмещает 5 человек. (Фото: Rivian)

Раскрытие R1S на автосалоне в Лос-Анджелесе. (Фото: Тесларати)

Внедорожник Rivian R1S. (Фото: Ривиан)