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电动汽车

KUKA 带来移动新思维


电动汽车:简而言之

我们每天在许多不同的术语中都会遇到电动汽车这个主题:从电动汽车(E-Mobilität)到 E-Auto,再到电动革新等等。

狭义上的电动汽车是指通过电网“加油”(充电)的纯电池驱动的车辆。广义上,这也包括所谓的插电式混合动力汽车,它既有一台内燃机,也可以采用电网电流充电实现纯电动行驶,以及通过车上的燃料电池或化石燃料运行的“增程器”产生所需电力的车辆。所有这些车辆的共同点是,它们都有一个电动动力总成系统和一个车载蓄能器。此外,这一类还包括电动自行车、电动滑板车、电摩、电动车以及电动公交车和电动商用车;越野车、电动船舶,甚至飞机也属于电动汽车这一类。

电动汽车的发展历程

在过去,电动汽车被视为未来技术创新,如今一部分人仍然这样认为。然而,电动汽车不再是明日的主题,而是今天我们要持续关注的主题。但是,为什么需要关注,这一趋势从何而来?

我们用来为内燃机提供驱动力的化石原料是有限的,资源被严重耗尽。气候变化的影响极具破坏性,对环境造成明显的污染:温度的极端变化、自然灾害、海平面上升和由此而导致的物种灭绝,都要求我们对移动性问题进行重新思考

电动汽车的面面观

政治和社会目标旨在实现气候中和,在很大程度上依靠可再生能源,以减缓全球气候变暖及其后果。这些发展趋势促进了移动性的改变,并导致电动汽车成为能源转型的关键,因为它使直接使用再生能源实现移动性成为可能。作为一种移动解决方案的纯内燃机面临着即将被淘汰的局面。电动汽车和混合动力汽车就在今天给我们的城市景观中留下了印记,并继续推动我们面向未来的发展。更确切地说,在未来,多元化带来的移动性将富有活力。电动汽车、混合动力汽车、内燃机、部分电力驱动的电动汽车将决定我们的街景,并从整体上改变移动性。

随着混合动力汽车的日益增多,移动 2.0 的发展方向可以初见端倪,因为这些汽车大多完全满足了终端消费者的必要要求。因此,通过混合动力的中间步骤可实现向移动性电气化的过渡。

KUKA 积极伴随着电动汽车的发展,多年来一直是经验丰富的汽车制造商身旁的强大合作伙伴,他们希望扩大其产品组合,将电动汽车和混合动力汽车纳入其中,或意欲完全向电动汽车转型。 

KUKA 汇聚其专业技能,陪伴您执行过程中的每个自动化步骤

  • 电池外壳

    对电池外壳生产而言,我们运用一种独特的技术(即搅拌摩擦焊)提供高效的解决方案。它将精确性和经济性结合在一起,并满足密封性和安全性上的最高标准。搅拌摩擦焊尤其可用于各种铝合金和其他有色金属的高质量接合过程。在此,借助一个旋转的工具,在夹紧的接合部件之间产生摩擦热,建立一个非常坚固的连接。

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  • 组件

    KUKA 采用适合的生产线,为组件的总成提供技术支持

    从零配件的生产到组件的总成,KUKA 提供适合的生产线。这确保了各个装配步骤同时以专业性兼经济性方式执行。在可能的情况下,我们使用标准化的产品,旨在为我们的客户高效而成本低廉地打造生产设备。

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  • 燃料电池

    作为电力驱动的能源供应单位的燃料电池的优势是显而易见的:续航距离长,充电时间短,与内燃机的加油时间相似。因此,这就是为什么它们在让客运和货运更有利于气候方面发挥着重要作用。在我们的研发过程中,我们深入地参与了设备制造,以便完成燃料电池安装。我们的生产设备能够个性化地适应相应的需求。在这种情况下,燃料电池的设计应该早在工程阶段就已完成,以便简化和加快安装和测试,从而降低生产成本。从最初的创意,到模拟和项目阶段,直到量产:凭借 KUKA 的多年丰富经验,我们的客户可以确信考虑的事项面面俱到。

  • Cell 2 Pack

    Cell 2 Body 或亦称 Cell 2 Pack 技术将电池单元与车身、车架、电力驱动、热管理和各种高电压低电压控制模块整合在一起,因此可以明显地提高续航能力。

  • 数字工厂

    数字工厂

    通过数字工厂,我们追求的目标旨在创建一个灵活和适应性强的工厂,在生产运行过程中通过收集的过程值进行自我优化。数字工厂操作步骤的核心要素是,从一开始就将整个价值链数字化。
    项目开始时的出发点是在客户现场建立真正的生产基地之前创建一个虚拟工厂模型。在这第一步中,我们实现了完全网络化的生产。我们在此采用了数字孪生技术作为工厂的虚拟三维镜像。这个工具使收集所有可用的数据成为可能,并使其简单而直观地可视化。这样就可以提前对周期时间和故障原因进行分析,以确保将风险降到最低程度,从而在以后能够顺利地开始生产。

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  • 零件

    KUKA Cell4 FSW 正在使用中

    每一个产品都是从一个小的零件开始的。使用 KUKA 的标准化电池,可以有效地生产这些产品。在电动汽车变得越来越重要的过程中,我们开发了一款自己的电池解决方案。

  • 电机

    KUKA 为安装电机提供技术支持

    电动机的生产是一项成熟的技术。然而,它向生产者提出了特殊的挑战。在安装到车辆中时,需要提高生产设备的自动化程度。此外,还对与此相关的生产流程提出了最高的质量要求。KUKA 为此开发并实现了电动机的交钥匙模块化装配系统:从设计到规划,再到最终实施和集成到生产环境中,从小批量直到大批量生产都可以进行调整。为了确定您所安装的电机和动力总成系统获得最佳质量,KUKA 还设计和实现了所有必要的检测和测量装置

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  • 电子元件

    电动汽车上部分安装了大量的由机器人制造的新型电子元件。机器人主要用于安装(如高压电缆的安装)、柔性电缆的敏感插入(如高压电池模块插头和前照灯的自动插入)、粘合流程(如逆变器)、部件检查(如逆变器等高压部件),以及经典的拧紧和搬运流程。KUKA 机器人的防静电认证在防止部件(其中一部分是敏感部件)受损方面发挥了重要作用。即使是对节拍时间有严格要求的流程,也可以用非常快的 KR SCARA 和 AGILUS-2 加以解决。作为电子制造领域的专家,KUKA 为电动汽车电子部件的创新自动化解决方案提供了必要的设备和专有技术。

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  • 总装

    KUKA 采用半自动或全自动装配工装提供技术支持

    在汽车生产中,一个要求严苛的装配任务是车身与底盘装配,即将动力总成系统安装到车身上。这也适用于电动机已经集成到车桥模块中的电动汽车。特别是将重型电池拧到汽车底部时,这是一项重大的挑战。这些组件可以用传统的升降台定位到滑座、机器人上,或用无人驾驶运输系统(AGV)来完成。根据客户的要求,KUKA 提供适合的解决方案,包括半自动或全自动装配工装

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  • 车身制造

    KUKA 所掌握的汽车车身制造技术适用于各种可能的细分车型。从最小的盖子到整个白车身,从全自动到半自动生产过程,KUKA 均驾轻就熟,游刃有余。了解更多关于 KUKA 白车身制造技术的信息:

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  • 经典的和电动动力总成系统

    KUKA 采用自动化装配系统提供技术支持

    自 2010 年以来,KUKA 开发了用于生产电动动力总成系统零部件的自动化装配系统,并成功地将其集成到客户的现有系统中。KUKA 提供电机、转子、混合变速器、车桥和集成车桥系统装配线,分别配有相应的测试系统作为补充。此外,电动汽车越来越趋向于集成型和紧凑型电气模块。KUKA 通过创新的自动化来支持这一快速发展。KUKA 是自动化设备、各种装配线复杂装配系统规划、设计、制造和调试方面的专家。因此,为了实现电气化动力总成系统,装有混合动力汽车电动机、前桥和后桥变速器等电动汽车零部件。KUKA 测试技术KUKA 高科技测试系统可确保安装的动力总成正常运行。此外,装配系统和相关机械还采用模块化设计和制造。这样,它们就可以实现灵活规划,在需求不断增长的情况下经济地提高件数。

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  • 物流

    KUKA 提出适合的物流解决方案提供支持

    电池的制造生产貌似一场材料之战。为了确保所有一切总是在正确的时间出现在正确的地点,我们与客户一起制定适合的物流解决方案。我们的专家为我们的客户提供全方位无忧套餐。从无人驾驶运输系统 (AGV) 到部件供料系统,再到仓储物流,我们提供整个产品组合

  • 可行性研究

    借助于三维离线模拟进行的可行性研究

    可行性研究、模拟和方法规划属于工程过程中的核心组成部分,需要最高水平的规划能力。我们制定高效的生产战略,并支持我们的客户以最佳方式实现这些战略。在此过程中,我们借鉴了深厚的专家知识。其结果是过程可靠和成本优化的制造设计方案,完美地满足了我们客户的需求

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  • 模块安装

    在电池模块中,各个电池相互连接。我们为客户提供灵活可靠的工业生产设备,以及专业的模块安装项目管理。棱柱形、袋状或圆柱形:无论电池单元形状如何,KUKA 为高电压储能系统开发了过程安全可靠的电池模块装配线。从预装配,绝缘和固定,电气接触,装配电路板、传感器、端板,到检测站。为客户个性化量身定制自动化程度和可变性。

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  • 安装

    LBR iiwa 为戴姆勒提供安装支持

    现代化的电动汽车对汽车设计有着特殊的要求,这在很到程度上也影响到车身结构:大电池通常螺接在车辆底部,因此电池外壳成为结构组成部分。使用高电压技术后,对安全提出了更高的要求,特别是对碰撞测试的要求。作为车身制造方面专家,KUKA 为大批量生产的创新自动化解决方案提供专有技术,并满足对汽车车身的个性化要求,适用于任何类型的车身结构。

    此外,汽车制造商面临的挑战是,除了传统车型系列的内燃机汽车之外,还要生产越来越多的电动汽车型。日益增加的车型种类、更加频繁的车型更改和剧烈波动的批次规模,对灵活性适应性都提出了最高的要求。KUKA SmartProduction 精准地将这些要素结合在一起,使客户能够以经济高效的方式在一台设备上生产适用于内燃机型号和电动型号的不同组件。此外,KUKA SmartProduction 的生产单元与各地工件和工具的供应无关。因此,个性化生产达到了前所未有的维度。此外,电池也是一个非常关键的部件,因此验证和记录义务在此甚至比其他产品更加重要。

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  • 电池包安装

    电池系统是电动汽车的核心和非常复杂的组件。在电池包安装过程中,多个模块和其他电子元件(如电缆和控制单元)一起组装,然后可以装入电动汽车。电池包的装配流程从提供和准备诸如托盘/收集槽和框架等外壳部件开始。然后安装冷却系统并涂上导热胶或间隙填料。将各个电池模块放入电池包外壳中并加以固定。然后,进行电气和热能集成盖子装配以及电池包的质量和安全测试。电池生产商和汽车制造商可以利用我们可调整和可简单扩展的装配线快速有效地生产电池包。电池包安装中的一个重要组成部分属检测系统,以确保零缺陷的生产。在这方面,我们利用了集团内部现有的测试和试验台的专有技术。

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  • 项目管理

    KUKA 的项目管理

    KUKA 提供专业的项目管理。我们以此使我们的客户从创意到产品成功达到他们的目标。我们项目流程设计透明,确保最佳质量。在项目规划以及实施过程中,提供高质素和有责任心的 KUKA 项目管理团队同仁。我们使用最现代化的交流和项目管理工具进行跨项目及跨文化的合作。您将从我们在国内外的多年经验中获益。

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  • 原型机

    因为追求尽善尽美:从设计到成品部件,我们在原型机制造上是您合适的合作伙伴。对于原型机和小批量装配,KUKA 提供可升级的和个性化定制的解决方案。在此过程中,我们与客户密切合作,并能够及时对修订要求付诸实施,调整规划。

  • 过程和技术

    特别是在电动汽车领域,我们的客户将从我们在众多工艺技术方面的多年经验中获益,例如:

  • 售后服务

    KUKA 提供广泛的服务网络

    您将从我们广泛全面的全球服务中获益:从调试到维修,再到保养、维护和设备扩展。在我们的 KUKA 学院或现场对设备操作人员进行培训,热线支持和备件管理也是我们服务的一项内容。

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  • 测试系统

    我们为我们的客户提供了电池和燃料电池以及整个动力总成系统的测试系统。为了使储能系统符合高质量标准和严格的安全要求,KUKA 在生产过程中以及在不同的工艺步骤中坚持使用该系统进行不同的测试。这些广泛的功能测试需要具备测量和测试技术方面的相关专业知识和经验。特别是电动汽车中的高性能电池必须满足严格的安全要求和最高的质量标准。每个单独的电池组件在生产过程中就已经过多次仔细检测,并最终对电池进行生产线末端测试。除了泄漏测试外,电池系统还进行广泛的电气测试,确保与电动汽车的通信和信号处理。此外,还对电池的电气性能进行测试,这需要相应的高容量充放电装置。除此之外,KUKA 还考虑了出现故障时的返工策略。

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  • 内燃机

    无论是经典,还是混合动力:通过我们的装配线,可以将所有的电机类型纳入其中。在每个单独的发动机装配设备,发动机根据客户要求由数百个单独的零件个性化制造而成。在此过程中,最先进的生产技术和相互协调的物流方案与 KUKA 的工程专有技术相得益彰。

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  • 电池单元安装

    电池单元是后续模块和电池包生产的基本组件。原则上,有三种不同的电池单元格式用于电动汽车:棱柱形、圆柱形和袋形。这些电池单元的生产是在特殊的环境条件下进行的。一方面,生产区域必须非常干净且没有颗粒物(净室),另一方面,空气必须不含水分(干燥室)。我们用于电池生产的机器人都符合这些要求,或者可以派上用场。

您亲身领略我们的技术专业知识:了解一些引人入胜的项目

电动汽车行业的自动化:挑战与机遇并存

随着移动性的改变对制造工艺提出了新的要求,并要求对传统的汽车生产进行改变。然而,这不仅涉及到汽车制造商本身,而且还涉及到零部件供应商和机械设备制造商。包括电池在内的电动动力总成系统的制造工艺与传统内燃机动力总成系统的制造工艺有根本的不同。诸如车削、修磨、打磨等常见的制造工艺需要的频率大大降低,而其他工艺现在则对此具有决定性意义。KUKA 正在接受这些挑战,并通过 30 多个成功实现的生产设备,能够在这个仍然年轻的市场中积累了丰富经验。因此,在这一背景下我们能够对挑战和机遇作出充分评估,并为我们的客户提供建议。

电动汽车行业的自动化隐藏着哪些障碍? 

有一个特别的要素就是市场的动态变化。我们始终把握住时代的脉搏,未雨绸缪,今天要为明天提供解决方案。我们的目标旨在使前瞻性的技术及早实现可及性,让我们的客户今天就能体验到电动汽车的优势。KUKA 的方式:通过内部开发,我们精准地评估市场和创新,并积极地塑造,这样我们就能为客户提供理想的建议和支持,并在项目仍在进行过程中将新的工艺方法整合到项目规划中(浮动目标)。

电动汽车制造商面临的另一个挑战是数字化,从项目开始到(虚拟)调试和产品追溯 (Traceability)。在电动驱动的车辆中,必须特别注重可追溯性,这一过程步骤迄今在经典驱动方案中只扮演着从属的角色。根据法律规定,电池制造过程中的生产步骤必须严格记录在案。经典的生产设备不提供这种追溯功能,很难实现精准追溯或根本不可能办到。KUKA 通过数字工厂为这一挑战提供了数字化解决方案,并整合生产设备中的自动化文件。这确保了在任何时候都可以实现产品追溯。

电动汽车如何可持续发展?

“可持续发展”和“可持续驾驶”不再是未来讨论的主题,而是就在今天正在改变着我们的消费行为。但其可持续发展到底如何?

为了更好地评估可持续性,最好是着眼于从原材料开采到回收的整个过程。为此,未来必须早在规划生产设备的阶段就制定出回收设计方案。KUKA 着眼于整个产品生命周期,并就如何提高可持续性提供全面建议。早在设备的规划阶段,我们就着眼于高效的组件,这些组件的备件和易损件需求在运行阶段不仅尽可能低,而且其能源需求和维护成本也要低,并显示出具备尽可能长的使用寿命或再利用(二次生命)。这样,我们客户的装备就能以最佳状态迎接未来。

  • 可持续性

    可持续性问题的一个变量是能源资源。在生产过程和电动汽车的能源供应中使用的可再生能源越多,电动汽车就越具有可持续性。无论生产方式如何,储能技术也在不断地继续发展,例如通过氢气储存剩余能源。因此,以实现循环经济为目标的有效利用资源是搭建经济和生态可持续性发展之间的桥梁

    但可持续性远不止于此。生产的整体可持续性如何,使用的产品的节能效率如何,设备的碳中和程度如何?KUKA 在这方面提供适合的解决方案和设计方案,使生产基地的设计适合未来发展。

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  • 气候

    电动汽车在气候保护方面名列前茅,并且可以减少对石油基燃料的依赖性。虽然电池生产需要消耗大量能源,但电动汽车的碳足迹显然要优于传统内燃机汽车。电动汽车的气候优势继续增长,绿色充电频率就越高。随着开发脚步的继续前行,特别是更有效的制造工艺,更高的能量密度和改进的电池化学技术,电池的碳足迹在未来几年内可以进一步改善。

  • 回收设计方案

    无论是二次电池,即继续使用退役的电动汽车电池,例如作为私家的蓄电器,还是回收宝贵的原材料,在新生产设备的规划阶段就必须制定出回收设计方案。应禁止以焚烧或填埋的方式处理废弃的汽车和工业电池,并且应确保所有回收的废物都按照最新技术水平进行处理和回收

  • 原材料

    除了回收锂离子蓄电池或锂离子电池之外,其生产也起着决定性的作用。目前,生产电动汽车的电池仍然需要稀有原材料(石墨、锂离子)和高能耗。然而,从中期来看,研发也将在此开发出更可持续发展的替代方案

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  • 总体拥有成本

    从生产商的角度来看,还必须兼顾到设备制造的总体拥有成本(Total Cost of Ownership)。需要考虑一台机器或设备成本与效益之间有哪些差异?例如,机器人是否也适于未来的改造?尤其是蓄能器的制造正经历着快速的改变。在设备改造的情况下,还有哪些设备部件可以得到再利用?“二次生命”这一关键词在此发挥着重要的作用。通过作为项目组成部分的总体拥有成本 (TCO) 分析,KUKA 可以帮助确保早在规划阶段可以确定和评估未来的费用。

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电动汽车的优势

  • 低噪音排放

    在电动汽车启动和制动时,其噪音排放比传统乘用车低得多。

  • 可持续性

    电动汽车作为交通工具是解决全世界气候问题的关键所在。电动汽车运行产生的二氧化碳明显减少,特别是与再生发电相结合。

  • 优化的驱动技术和能源回收

    电动汽车的驱动装置得到了优化,因为能源可以得到更有效的利用。此外,在制动过程中,能源得到回收。

  • 维护成本更低

    维护成本比传统内燃机汽车低。这是由于易损件的消耗较低。

这就是 KUKA 对电动汽车做出的贡献:

作为全球领先的自动化专家之一,KUKA 在工程、项目管理、工艺知识、调试和服务以及电动汽车及其动力总成系统的自动化生产方面汇集了丰富的经验和专业技能。KUKA 是您在电动汽车和储能制造过程中实现自动化的可靠合作伙伴。

KUKA 将伴您走过电动汽车流程链的每一步。从电池模块和电池包装配线,用于生产电池触点和外壳的旋转摩擦焊接设备与机器人引导的搅拌摩擦焊接,用于装配例如电机或混合动力变速器的机器人系统,带有泄漏测试的质量控制,再到电动汽车中电池包的安装,以及电池单元生产的解决方案。作为所有领先制造商的可靠合作伙伴,KUKA 将机械制造专业知识与数字工厂的协同效应结合在一起,以实现电动汽车的高效智能自动化。

KUKA 专业技能概览:

  • 电池模块和电池包的交钥匙生产线方面,拥有全球范围内的多年经验和专业知识,包括所有相关的工艺步骤

  • 电池单元制造方面的技术解决方案

  • 与客户协商并共同开发设计方案

  • 一站式整套自动化解决方案:从规划到设计、调试到 EOL测试(End-of-Line,生产线尾端)测试以及借助 FTF(无人驾驶运输车 (AGV))或仓库组件的物流解决方案

  • 深厚的工艺专有技术和适合的产品

  • 全面的服务理念,确保设备生产效率

  • 由于与亚琛工业大学或弗劳恩霍夫激光技术研究所(ILT)等国际领先的中心建立了合作伙伴关系,我们始终把握时代的脉搏。

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