Серед архітектурних перлин розлогого Технічного центру General Motors (GM) у Воррені, що неподалік Детройта, знаходиться новий наріжний камінь ставки автовиробника на електричне майбутнє вартістю 900 мільйонів доларів.
Непомітна будівля площею 500 000 квадратних футів, що складається з двох блоків невиразного білого кольору, в яких розташований новий Центр розробки акумуляторних елементів GM, може й не вражати ззовні. Але всередині прихований ключ до плану GM зі скорочення витрат на електромобілі майже на 10%.
У той час, коли деякі автомобільні компанії скорочують виробництво електромобілів, новий Центр розробки акумуляторних елементів GM є частиною масштабного перезапуску. І, як повідомили GM виданню TechCrunch, це дозволить їм вивести на ринок новий ряд більш доступних акумуляторів на рік раніше запланованого терміну.
GM не залишилася осторонь загальної кризи на ринку електромобілів у США. Минулого року автовиробник зафіксував збитки на суму 1,6 мільярда доларів, реконфігуруючи потужності з виробництва електромобілів та звільняючи тисячі працівників. Також повідомлялося про тимчасове призупинення оновлення своїх повнорозмірних електричних вантажівок та позашляховиків.
Щоб повернути свою стратегію електромобілів у правильне русло, Курт Келті, віце-президент з питань акумуляторів та сталості в GM, покладає успіх компанії на нову хімію акумуляторів, відому як LMR (літій-марганцево-збагачена). Келті, який раніше керував технологіями акумуляторів у Tesla, зробив це своїм знаковим продуктом за два роки роботи в компанії.
«Це справді стане нашим хлібом з маслом», — сказав Келті виданню TechCrunch. «Це буде наша основна лінійка продуктів».
Перезавантаження акумуляторів
Нерегулярний випуск електромобілів GM відображає загальну ситуацію в галузі акумуляторів у США, яка за останні два десятиліття розвивалася нерівномірно. Ранні стартапи не виправдали своїх обіцянок, а останнім часом інтенсивна конкуренція з боку китайських компаній змусила автовиробників та виробників акумуляторів переглянути плани, складені п’ять років тому.
У GM цей тиск призвів до скорочення терміну служби Ultium, фірмової акумуляторної платформи, яка лежить в основі їхніх поточних електромобілів. Як і більшість галузі, автовиробник робив велику ставку на дорогу, але потужну хімію акумуляторів, відому як NMC (нікель-марганець-кобальт). Зростання витрат на матеріали та домінування Китаю на ключових критичних мінералах утримували ціни на електромобілі вищими за очікувані. NMC не зникне, але в GM вона буде обмежена висококласними автомобілями GM.
Замість неї GM розробляє LMR (літій-марганцево-збагачена), яка, за їхніми словами, майже така ж щільна за енергією, як NMC, але за вартістю, порівнянною з дешевшими хіміями, як LFP (літій-залізо-фосфат), що використовуються в бюджетних моделях, таких як Chevrolet Bolt.
Коли GM представила LMR минулого року, компанія заявила, що в таких вантажівках, як Chevrolet Silverado EV, нова хімія повинна зберегти більшу частину запасу ходу автомобіля понад 400 миль, одночасно знижуючи витрати щонайменше на 6000 доларів. Для моделі середнього класу це наблизило б її до бензинової версії.
Розробка нової хімії акумуляторів — це одне. Але виробництво гігават-годин такої продукції — це зовсім інше, особливо в умовах стрімкого розвитку галузі електромобілів. Під тиском таких автогігантів, як BYD, та акумуляторних титанів, як CATL, GM прагне вивести автомобілі з LMR на дороги до 2028 року. GM потребує, щоб новий Центр розробки акумуляторних елементів забезпечив успіх, якщо вони хочуть встигнути до цього терміну.
Нова будівля слугує наріжним каменем акумуляторної стратегії GM. Компанія відкрила свій Центр інновацій акумуляторних елементів Wallace та перший гігафабрику у 2022 році. Чого бракувало, так це способу поєднати прориви, що виникли в Wallace, з виробничими лініями в Теннессі та Огайо.
BCDC, як називають це підприємство інсайдери, схожий на пілотну лінію, але більшого масштабу. Після повного запуску він зможе виробляти близько 2500 елементів на день, або близько пів гігават-години на рік. Тут будуть оброблятися акумулятори, розроблені невеликими партіями — близько 30-50 на день — у сусідньому Центрі досліджень акумуляторних елементів Wallace, і визначатиметься їхня готовність до серійного виробництва.
Опанування рецептури акумуляторів
Багато рецептур нових акумуляторів не виправдовують себе при масштабуванні до комерційного рівня, а компанії не мають років на вирішення проблем. Якщо нова хімія не може досягти 85% виходу протягом 18 місяців на виробничій лінії, вона не повинна вважатися комерційно життєздатною, згідно зі звітом McKinsey.
Проблеми подібні до використання рецепту, призначеного для чотирьох осіб, і масштабування його до весільного прийому на 400 гостей. Річ не лише в загальній пропускній здатності заводу. Акумулятори, що виходять з дослідницького центру, — це дрібні монетоподібні елементи, але елементи в акумуляторному блоці електромобіля більше схожі на невелику обробну дошку.
«Щойно ви навчитеся виготовляти за рецептурою в Wallace, вам доведеться з’ясувати, як виробляти це у великих обсягах», — сказав Келті. «Ви дійсно багато чого дізнаєтеся, переходячи від монетоподібного елемента до великоформатного, тому що це не передається ідеально».
BCDC призначений для того, щоб зробити цей крок менш болючим.
Тестовий запуск на підприємстві коштує близько 200 000 доларів, що набагато менше, ніж на повномасштабному заводі Ultium. Коли команда BCDC буде впевнена, що процес налагоджений, перехід до повного виробництва має бути легшим, сказав Келті. «Обладнання майже однакове, тому передача має бути не такою складною».
BCDC на один-два порядки менший за завод акумуляторів Ultium площею 2,8 мільйона квадратних футів у Теннессі. Завод Ultium виробляє близько 300 000 елементів на рік, або 45 гігават-годин. BCDC має менше виробничих ліній, виробляє приблизно в сто разів менше елементів, а його змішувальні резервуари, де змішуються матеріали акумуляторів, вміщують 40 літрів замість 2000. Хоча BCDC менший, він все ж на порядок більший за сусідній Центр Wallace.
«BCDC призначений для подолання цього розриву», — сказав виданню TechCrunch Мо Гальєгос, керівник BCDC в GM.
Звернення до моделей ШІ
Для подальшого зниження витрат GM працює над моделюванням якомога більшої кількості процесів за допомогою різноманітних моделей штучного інтелекту. Компанія вклала значні кошти в обчислювальні потужності, і хоча ніхто не називає точну цифру, мені сказали, що це «масштаб національної лабораторії».
Автовиробник розробив фізично-обґрунтовані моделі для симуляції того, як зміни в хімії або виробничому процесі вплинуть на продуктивність акумуляторного елемента.
«Для LMR ми зареєстрували понад 150 мільйонів годин процесора», — розповів виданню TechCrunch Раду Теюнні, директор з глобальної віртуальної електрифікації та силових установок GM. «Більшість програм розробки двигунів не використовують стільки годин процесора».
Існує також цифрова двійка всього BCDC, включаючи плати керування обладнанням, проводку та навіть лопаті в змішувальних резервуарах. Перш ніж я ступив у BCDC, команда одягнула на мене VR-шолом і провела екскурсію цифровою двійкою, де я зміг простежити виробничу лінію від початку до кінця.
Під час формування BCDC цифрова двійка використовувалася для різноманітних завдань. В одному випадку команда використала її, щоб визначити, чи залишають плани достатньо простору навколо обладнання для нормальної роботи та ремонту. В іншому випадку вони симулювали системи керування обладнанням, щоб переконатися, що все буде працювати належним чином.
«Чи обладнання працює так, як має? Чи працює воно безпечно? Чи виконує воно все те, що, на нашу думку, має робити ця система керування? Це скорочує час налагодження та впровадження», — сказав Гальєгос. Загалом, за словами GM, симуляції заощадили їй мільйони доларів.
GM потребує будь-якої можливості прискоритися.
Хоча ринок електромобілів у США нещодавно сповільнився, у світі він зріс на 20% минулого року. Привид високих цін на нафту в поєднанні зі зниженням вартості акумуляторів свідчить про те, що перехід від викопного палива врешті-решт відбудеться, якщо не раніше.
Якщо LMR буде готовий вчасно, це може допомогти GM запропонувати конкурентоспроможні за ціною електромобілі з достатнім запасом ходу, щоб заспокоїти стривожених американців. Але спочатку LMR має пройти через BCDC. Гальєгос очікує, що перші партії зійдуть з конвеєра пізніше цього року.
У наступному десятилітті розробка акумуляторів буде настільки ж важливою для автовиробників, як і розробка двигунів протягом минулого століття. Майбутнє електромобілів GM залежить від її здатності довести нові хімії від досліджень та розробок до виробництва.
Келті любить говорити, що GM розробляє «правильний акумулятор для правильного застосування», можливо, перефразовуючи старий слоган компанії: «автомобіль для кожної гаманця та призначення».
LMR може бути першим випробуванням для BCDC, але навряд чи останнім.
Погляд ІТ-Блогу: Відкриття Центру розробки акумуляторних елементів GM та використання передових технологій, включаючи штучний інтелект, демонструє, як інновації в програмному забезпеченні та матеріалознавстві рухають автомобільну промисловість вперед. Це є яскравим прикладом того, як компанії трансформуються, стаючи більше технологічними, ніж просто виробниками автомобілів.
За даними порталу: techcrunch.com