Keď mladý americký startup Rivian odhalil svoj elektrický pickup s takmer dvojnásobne väčšou batériou ako akýkoľvek iný elektromobil na trhu, všetci zostali šokovaní. Udrží o neuveriteľných 80% viac energie ako lídri segmentu Tesla Model S alebo Model X. S kapacitou 180 kWh umožňuje pohodlne precestovať na jediné nabitie až 643 km. Rivian ju teda patrične nazýva “megapack”.
Na slávnostonom odhalení pickupu a SUV v Los Angeles spoločnosť pochádzajúca z Michiganu odtajnila informácie o svojich prvých dvoch vyrobených vozidlách: elektrický pickup R1T a luxusné SUV R1S. R1T je schopný za sebou potiahnuť náves s maximálnou váhou až 5 ton, čím by mohol narušiť americký trh s pickumpi s hodnotou až 95 miliárd dolárov, ovládaný najmä firmami Ford a General Motors. 7-miestny R1S sa zase zameriava priamo na trh luxusných SUV, kde dominujú ostrieľané modely ako Land Rover a Porsche Cayenne.
Pohonnú jednotku modelov R1T a R1S predstavuje štvorica elektromotorov, ktoré sú napojené na “megapack” v podvozku o kapacite 105 kWh, 135 kWh a 180 kWh (Fun Fact: 180 kWh modul by mohol viac ako dva týždne poháňať priemernú americkú domácnosť).
Rivian R1T a R1S prichádzajú na pódium na autosalóne LA Autoshow
“Labák” pre batérie
Laboratórium batérií Rivian sa nachádza v priemyselnom parku v meste Irvine v Kalifornii. Budove o rozlohe 1700 štvorcových metrov chýba akékoľvek logo spoločnosti na dverách alebo reklamný banner, no pre firmu táto budova poskytuje zázemie od roku 2017, kedy sa tu presťahovala.
Pri vstupe do laboratória je umiestnených mnoho testovacích zariadení. Jasné biele svetlá osvetľujú tím inžinierov v modrých Rivian plášťoch. Tu Rivian vykonáva testy lítium-iónových batérií, ktoré používajú vo svojich vozidlách. Hlavou vývoja pohonnej jednotky Rivianu je bývalý konštruktér superšporotových áut Richard Farquhar, ktorý “vyfasoval” pozíciu viceprezidenta pre pohon. Farquhar je jedným z bývalých zamestnancov bitského McLarenu, ktorých sem Rivian dotiahol už sedem.
Dodávateľ batériových modulov
Farquhar prechádza okolo dlhého radu sklenených skríň so stovkami batériových valčekov vo fáze testovania a dodáva, že “Rivian chce rozumieť batériovým článkom lepšie ako ich výrobca.”
Odkiaľ teda berie Rivian svoje batérie? Farquhar nemôže zatiaľ zdieľať meno dodávateľa, no záznamy o colných dovozoch do USA naznačujú, že spoločnosť by mala spolupracovať s LG Chem, od ktorých nakúpila lithium-iónové články typu 2170. Tieto batériové články môžeme nájsť aj v Tesle Model 3. Rivian doviezol v roku 2018 už 12 933 kg článkov od LG Chem, čo je dostatočné množstvo na skúšobnú výrobu ~ 195 batériových modulov s výkonom 15 kWh.
Navrhnuté pre extrémne podmienky
V regáloch tohto laboratória sa nachádzajú batériové články v rôznych stupňoch vybíjania a nabíjania a pri rôznych teplotách. Rivian chce byť popredným odborníkom v batériových technológiách a aby mohla v budúcnosti predať čo najviac elektromobilov, spoločnosť testuje svoje batérie simulovaním najrôznejších situácii v reálnych podmienkach.
V administratívnej časti, hneď vedľa laboratórií inžinieri analyzujú dáta z testovania v reálnom čase, zatiaľ čo ich neustále prispôsobujú počítačovým modelom. Tieto testy nie sú vykonávané len pár hodín alebo dní. Jediný test batérie prebieha už 11 mesiacov a stále pokračuje. Rivian chce ešte pred začiatkom výroby analyzovať správanie batériových článkov v čase a zozbierať toľko údajov, ako je len možné.
Jeden rad testovaných článkov batérie, zhromažďovanie údajov z testovania buniek, v rôznych stupňoch nabíjania a vybíjania. (Foto: Rivian)
Zatiaľ čo časový test je neuveriteľne dôležitý pre všetky časti batérií, rovnako zásadný je ich test v extrémnych podmienkach. V laboratóriu nájdeme aj špeciálne klimatizované miestnosti, ktoré simulujú extrémne teplotné situácie a testujú, ako sa články, moduly a celé batérie správajú. Rivian očakáva, že ich dobrodružné elektromobily budú schopné zvládnuť extrémne teploty a klimatické podmienky. Posúvanie batérií na hranice ich možností nie je len prevencia, ale je to nevyhnutnosť.
Od batériových článkov po celé moduly
Inžinieri pracujú na algoritmoch batérie, ktoré využívajú profil jazdy vodiča, vrátane jeho polohy, trasy navigácie a počasia v reálnom čase, aby predbežne optimalizovali batériu. Napríklad keď sa vozidlo blíži k nabíjacej stanici, akumulátor sa predčasne vychladí a pripraví na príjem najvyššej možného nabíjacieho výkonu. Použitím strojového učenia pre vytváranie prediktívnych modelov rôznych prevádzkových podmienok dokáže Rivian pripraviť batérie na podmienky, s ktorými sa môže stretnúť s vysokou presnosťou.
Modely R1T a R1S budú používať presne tie isté batériové moduly. Kapacita batérie bude závisieť od počtu modulov vnútri “skateboardového” podvozku. Každý modul má 864 článkov, 432 v spodnej vrstve a ďalších 432 vo vrchnej. Medzi článkami je tenká 7 mm hliníková vrstva s chladiacou kvapalinou. Takáto štruktúra pohoného systému nie je známa u žiadneho iného výrobcu.
Chladiaci systém batérie je jedným z najdôležitejších systémov elektrombilu. Ak sa batérie príliš zohrejú vysokovýkonným nabíjaním alebo sú dlhú dobu vystavené vysokému výkonu, môžu sa degradovať v kapacite a čelia aj trvalému poškodeniu. Ak sú batérie príliš studené, strácajú dojazd. Udržiavanie batérií pri optimálnej teplote je neustálym bojom a skutočne rozdeľuje kvalitných výrobcov elektromobilov od tých menej kvalitných.
Riešenie Rivianu pre termomanažment batérie je spomínaná studená platňa umiestnená medzi dvoma polkami batérie. Jeden chladiaci systém chladí obe vrstvy modulu súčasne. To znižuje množstvo energie potrebnej na chod systému, čím umožňuje vozidlu dosiahnuť vyšší dojazd vo všetkých typoch podmienok. Okrem úsporného napájania umožňuje jeho konštrukcia v rámci modulov tesnejšie uloženie článkov. Tesné loženie umožňuje až o 25% väčšiu hutotu ako akýkoľvek iný batériový modul na trhu.
Batéria Rivianu: Karbónové vlákna a balistický štít
Pri výrobe modulov uvidíte aj uhlíkové vlákna, kabeláž s vysokým napätím a kompozitný plášť z uhlíkových vlákien. Inžinieri vytvorili jedinečný geometrický tvar z uhlíkových vlákien a váhu tým udržali na minime. Batéria je úplne vodotesná a celý modul je zaskrutkovaný do rámu a je pokrytý jednoliatym “balistickým štítom”, ktorý zabraňuje poškodeniu spodnej strany akumulátora a chráni cestujúcich v interiéri.
Vodotesný akumulátor obrnený balistikým štítom je v súlade s poslaním startupu vybudovať terénne elektromobily. To je odkaz, ktorý chce Rivian odovzdať zákazníkom. Modely Rivian sú navrhnuté tak, aby boli pripravené na off-road dobrodružstvá, aby boli schopné brodiť sa vo vode až do 1 metra, vyškrabať sa na svah so 45-stupňovým stúpaním a jazdiť cez balvany. Mark Vinnels, jeden z manažérov Rivianu, povedal, že celý model R1T položili na balvan vysoký 60 cm, aby otestovali odolnosť batérie v extrémnych situáciách mimo spevnenej cesty.
A čo výroba?
Po finálnom návrhu dizajnu batériového modulu sa veľká časť tímu zameriava na ich výrobu – konkrétne na navrhovanie metód, ako čo najrýchlejšie a najefektívnejšie vyrábať moduly s vysokým stupňom automatizácie. Rivian už poskladal pilotnú výrobnú linku v Irvine ešte pred začiatkom produkcie, ktorá je na pláne v lete 2020.
Rivian aktívne vyvíja automatizované procesy pre kompletnú montáž batérií. V rohu budovy sa nachádzajú dva roboty japonskej výroby, dovezené z továrne spoločnosti v Normal v štáte Illinois. Experti na nich aktívne pracujú.
Celý výrobný proces je nastavený tak, aby boli moduly zmontované v ich výrobnej hale v Illinois, ktorú firma kúpila v roku 2017 za 16 mil. dolárov od automobilky Mitsubishi.
Lakovňa Rivianu v továrni v Illinois. Rivian kúpil túto bývalú továreň Mitsubishi v januári 2017 za 16 mil. dolárov. (Foto: Christian Prenzler/Teslarati)
Rivian očakáva, že v druhej polovici roka 2020 začnú dodávať obe modely R1S a R1T zákazníkom, pričom najdôležitejšie sú batérie, ktoré vstupujú do výroby ako prvé. SUV R1S začína na cene 72 500 USD (pred daňovými úľavami) a má dojazd 385 až 660 km. Pickup R1T má základnú cenovku 69 000 USD a podobný dojazd ako R1S, konkrétne 370 až 643 km, v závislosti od kapacity batérie. Obidve vozidlá budú podporovať CCS DC rýchle nabíjanie až do výkonu 160 kW a budú schopné akcelerácie z 0-60 mph za 3 sekundy.
Spoločnosť začne prijímať predobjednávky na svojej webstránke.