- جنرال موتورز تجري اختبارات افتراضية لأكثر من 300,000 تصميم للبطاريات، مما يسرع من دخولها مرحلة الموافقة على المشروع.
- تقنية بطارية LMR الجديدة توفر كثافة طاقة أعلى، مما يعزز مدى القيادة.
- عدد قطع وحدة الدفع الكهربائية في GM انخفض بنسبة 40%، مما يُتوقع أن يقلل من تكاليف التصنيع.
- تقنيات المحاكاة الرقمية تعزز من كفاءة الإنتاج، مما يساعد على زيادة سرعة تجميع حزمة البطارية بنسبة 30%.
أفادت جنرال موتورز (GM) أنها أجرت اختبارات افتراضية لأكثر من 300,000 تصميم لبطاريات السيارات الكهربائية قبل بناء نماذج فعلية، مما ساعد الشركة الأمريكية في الانتقال من مفهوم حزمة البطارية الأولية إلى مرحلة الموافقة الرسمية على المشروع في غضون شهر واحد فقط. تُعتبر هذه الإنجازات جزءًا من تطوير GM لمنصتها الرابعة للسيارات الكهربائية، التي تهدف إلى توفير مدى قيادة أطول، وتكاليف تصنيع أقل، وتصميم سيارات أبسط. استخدمت الشركة المحاكاة الحاسوبية وأساليب هندسية جديدة، مما سمح لفرق التصميم والتصنيع والهندسة بالعمل بشكل متزامن بدلاً من إكمال مهامهم بشكل تدريجي.
تتوقع GM أن تُقلل هذه الطريقة من الوقت التقليدي لتطوير السيارات الذي يستغرق خمس سنوات إلى النصف.
في قلب المنصة الجديدة توجد تقنية بطارية الليثيوم المنغنيز (LMR)، التي تطورها GM لسياراتها الكهربائية ذات الإنتاج العالي. لم يقم المهندسون بتصنيع واختبار مئات من تصاميم البطاريات فعليًا، بل استخدموا نماذج حاسوبية لتقييم أكثر من 300,000 تكوين محتمل، قبل أن ينتقلوا إلى إنتاج النماذج الأولية. وفقًا لـ GM، ساعد هذا فريق الهندسة لديها على الانتقال من مفهوم حزمة بطارية LMR الأولية إلى مرحلة الموافقة الرسمية على المشروع في غضون شهر واحد فقط. ستستخدم هذه البطاريات بطاريات على شكل هرمية تنتجها Ultium Cells، وهي شركة مشتركة بين GM وLG Energy Solution، وتقع في مدينة Spring Hill بولاية تينيسي.
مزايا تقنية بطارية LMR
أفادت GM أن تركيبة الكيمياء الخاصة بها لبطارية LMR تهدف إلى توفير كثافة طاقة أعلى بنسبة 33% مقارنة ببطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP)، التي تُعتبر بديلًا منخفض التكلفة وشائع الاستخدام. قد تتيح كثافة الطاقة الأعلى لمصنعي السيارات تحقيق مدى قيادة أطول دون زيادة حجم أو وزن البطارية.
تقدر GM أن منصتها الرابعة للسيارات الكهربائية، التي تجمع بين بطارية LMR والمحركات الكهربائية المحسّنة والديناميكا الهوائية، ستزيد مدى القيادة لكل كيلووات ساعة من الطاقة بحوالي 20% مقارنةً بالسيارات الحالية. لا تزال هذه التحسينات أهدافًا للمنصة القادمة وليست بيانات أداء معتمدة.
تحسين تصميم وحدة الدفع الكهربائية
بالإضافة إلى البطاريات، تقوم GM أيضًا بإعادة تصميم المحركات والأجهزة الإلكترونية والأنظمة الكهربائية المستخدمة في سياراتها الكهربائية من الجيل التالي. أفادت الشركة أن عدد قطع وحدة الدفع الكهربائية الجديدة قد انخفض بنسبة 40%، مما يجعلها أصغر وأخف وزنًا، مع إمكانية تقليل تكاليف التصنيع. كما أن هيكلها الكهربائي المحدث يستخدم 30% أقل من الأسلاك وعدد أقل من وحدات التحكم مقارنةً بسيارات GM الكهربائية الحالية. تم تصميم نظام الحوسبة المركزي لتوفير قدرة معالجة تصل إلى 40 مرة، مما يدعم تحديثات البرمجيات وإدارة الطاقة وميزات المساعدة في القيادة، مثل Super Cruise.
تقوم GM أيضًا بتوسيع استخدام المحاكاة الرقمية في تصنيع السيارات. يمكن للمهندسين استخدام النماذج الافتراضية لفحص إجراءات التجميع، وتوزيع المعدات، والمشكلات الأمنية المحتملة، قبل تثبيت معدات الإنتاج. بمجرد بدء التصنيع، سيجمع نظام PlantBrAIn الخاص بـ GM المعلومات من موقع المصنع مع النماذج الحاسوبية لتحديد طرق تحسين الإنتاج. أفادت الشركة المصنعة للسيارات أن طرقًا مشابهة قد ساعدت في زيادة سرعة معالجة مرافق تجميع حزم البطاريات بنسبة 30%. ستتمكن السيارات المستقبلية أيضًا من فحص اتصالاتها الكهربائية أثناء عملية التجميع، مما قد يلغي الحاجة إلى خطوة التحقق الكهربائي النهائية.
لم تحدد GM بعد متى ستدخل منصتها الرابعة للسيارات الكهربائية حيز الإنتاج. أفادت الشركة أن هذه التغييرات تهدف إلى جعل السيارات الكهربائية أكثر affordable، مع تسريع وتيرة التطوير والتصنيع.
كيف تغير الاختبارات الافتراضية عملية تطوير السيارات
تستخدم جنرال موتورز تقنية الاختبارات الافتراضية لتقليل وقت تطوير السيارات الكهربائية بشكل كبير، وهو أمر بالغ الأهمية في بيئة السوق المتغيرة بسرعة. مع زيادة الطلب على السيارات الكهربائية، لم تعد العمليات التقليدية للتطوير تلبي احتياجات السوق. لا تعزز الطريقة الجديدة لـ GM كفاءة التصميم فحسب، بل تساعد أيضًا في اكتشاف المشكلات المحتملة في المراحل المبكرة، مما يقلل من المخاطر. لا تعزز هذه الابتكارات من تنافسية المنتجات فحسب، بل قد تغير أيضًا نمط البحث والتطوير في صناعة السيارات بأكملها، مما يدفع الشركات المصنعة الأخرى إلى اتباع خطاها.