Explicación de la producción de motores y baterías BMW eDrive

Con el lanzamiento al mercado de las primeras versiones híbridas enchufables de los modelos principales de la marca BMW, la producción de componentes de BMW eDrive en Dingolfing está aumentando. Desde el lanzamiento de los primeros modelos de producción de BMW i, la planta de Dingolfing ha producido baterías de alto voltaje y otros componentes de la cadena cinemática y del chasis para estos vehículos. Anteriormente, la planta ya suministraba baterías de alto voltaje para el BMW Active E, el BMW Serie 3 ActiveHybrid, el BMW Serie 5 ActiveHybrid y el BMW Serie 7 ActiveHybrid.

En los últimos años, el Grupo BMW ha invertido más de 100 millones de euros en tecnología de propulsión eléctrica en Dingolfing, para reforzar la competitividad de la planta. Aunque los procesos de producción de los motores eléctricos y las baterías de alto voltaje están muy automatizados, la planta está contratando a un número cada vez mayor de empleados altamente cualificados. El número de personas empleadas en la producción de componentes para vehículos híbridos enchufables pasará de unas 100 en la actualidad a más de 200 a medio plazo.

La transferencia de tecnología de BMW i genera innovaciones en la producción y la equipa para el futuro. La transferencia de tecnología y conocimientos técnicos del desarrollo de los modelos de BMW i se extiende también a la producción. La experiencia adquirida por BMW i no sólo se traduce en la mejora de las características principales de los componentes de BMW eDrive, sino que también permite que los procesos de producción en la planta de Dingolfing sean más flexibles y orientados a la calidad.

Los componentes de accionamiento eléctrico que desempeñan un papel fundamental en la experiencia de conducción se desarrollan en la propia empresa. Además de los motores eléctricos y las baterías de alto voltaje, esto también incluye la electrónica de potencia y el sistema eléctrico del vehículo, que proporcionan la base para la gestión inteligente de la energía. La decisión de desarrollar y producir la tecnología eDrive dentro de la empresa significa que el Grupo BMW ha adquirido un nivel de experiencia en sistemas que es único entre sus competidores. Los amplios conocimientos sobre todos los componentes individuales del sistema se combinan con un profundo conocimiento de la tecnología de propulsión eléctrica como sistema global. Todo ello contribuye a reforzar al Grupo BMW en su empeño por ser el líder del sector en el segmento de los vehículos eléctricos.

El sistema de diseño modular ofrece la doble ventaja de la estandarización y la flexibilidad. La relación paralela entre la cartera de productos y el proceso de producción puede verse en la configuración de las nuevas instalaciones de fabricación en la planta del Grupo BMW en Dingolfing. Una superficie total de aproximadamente 6.000 metros cuadrados en la nueva nave de producción actúa como centro de fabricación principal de la red de producción global para los componentes de eDrive.

Aproximadamente 1.500 metros cuadrados de espacio se dedican a la producción de motores eléctricos y módulos de baterías, mientras que un área de 1.000 metros cuadrados se utiliza para el montaje de las baterías de alto voltaje. En todas estas zonas, las instalaciones de fabricación están configuradas para permitir una rápida ampliación de las capacidades de producción, que pueden incluso duplicarse sin que ello repercuta negativamente en la eficacia del proceso de producción. Además, una serie de espacios vacíos existentes en el emplazamiento podrían utilizarse para ampliar aún más la capacidad de producción global de sistemas de propulsión eléctrica.

La cartera de productos eDrive presenta una flexibilidad similar. El Grupo BMW ha desarrollado un sistema de diseño modular mediante el cual se pueden desarrollar motores eléctricos y baterías de alto voltaje de diferente tamaño, rendimiento y tipo sobre la base de principios de diseño estandarizados y características básicas comunes. Con esta combinación de estandarización y flexibilidad, el Grupo está equipado para cubrir los requisitos de todos sus modelos actuales y futuros totalmente eléctricos e híbridos enchufables.

Los motores eléctricos desempeñan un papel fundamental en este sentido. Los motores utilizados en los modelos BMW i y BMW iPerformance se caracterizan por una elevada relación potencia-tamaño y potencia-peso, y ofrecen una entrega de potencia lineal que se extiende hasta la gama alta de revoluciones, además de una eficiencia excepcional. Estas características son el producto de un principio de diseño especial, de la incorporación del know-how de BMW i en una amplia gama de detalles y de procesos de producción innovadores.

El estator y el rotor, ambos producidos en la planta de BMW Group en Dingolfing, se unen a la carcasa del motor. La línea de montaje es muy flexible, y los empleados están formados para poder realizar distintas operaciones. La disposición en forma de U de los puestos de trabajo garantiza que esta flexibilidad se combine con una alta eficiencia. En todas las estaciones, los componentes se entregan al operario de forma ergonómica. Al mismo tiempo, los puestos de trabajo son ajustables en altura e inclinación para adaptarse a las necesidades ergonómicas individuales. La mayoría de las operaciones pueden realizarse tanto desde una posición sentada como de pie. Esta forma especial de trabajar contribuye a la alta calidad de producción de los componentes eDrive que salen de la planta de Dingolfing.

La elevada potencia específica y las características deportivas de los motores eDrive son el resultado de la amplia optimización de la tecnología de motores eléctricos síncronos de excitación permanente en la que se basan estos motores. Por ejemplo, el estator consta de hasta dos kilómetros de cableado de cobre, que se enrolla especialmente para obtener unas dimensiones extra compactas. El proceso de producción del estator comprende el empaquetado y el aislamiento de las distintas secciones de chapa, así como la embutición y la formación de las bobinas.

Las secciones de chapa se unen mediante soldadura láser. El montaje del rotor también sigue un proceso especial. Una vez insertados y sellados los imanes en la estructura del rotor, que está formada por numerosas secciones de chapa, el eje del rotor enfriado se encaja en el componente calentado. Sólo entonces se magnetiza el rotor, lo que simplifica considerablemente el proceso global de montaje. Durante el montaje final del motor, el estator se encoge primero en la carcasa del motor, que se ha calentado previamente por inducción a una temperatura de unos 150 grados Celsius. A continuación se introduce el rotor. Una vez que se han montado todas las demás piezas y se ha llevado a cabo una prueba de funcionamiento, el motor eléctrico completamente montado se puede embridar en la transmisión.

La producción de los paquetes de baterías de alto voltaje para los modelos BMW i y BMW iPerformance en la planta de Dingolfing se realiza en dos etapas. En la primera, altamente automatizada, se empaquetan en módulos las células de iones de litio suministradas externamente. Estos módulos, cada uno con 16 celdas, se montan, junto con los conectores, los controladores y los sistemas de refrigeración, en una carcasa de aluminio.

Los paquetes de baterías se configuran en cada caso para cumplir los requisitos del modelo en el que se instalan, y pueden constar de cinco o seis módulos. El principio de diseño modular permite que los paquetes de baterías de alto voltaje con características básicas y estándares de calidad comunes se configuren a la medida de los requisitos de tamaño y geometría del modelo específico. De este modo, cada modelo puede equiparse con una batería óptimamente adaptada al espacio de instalación disponible y a la posición prevista de la batería en el vehículo.

Tras una primera inspección a su llegada a la planta de Dingolfing, las celdas de la batería suministradas por el exterior, que se construyen según las especificaciones precisas del Grupo BMW, se preparan para el proceso de montaje de los módulos, en gran medida automatizado. A continuación, los robots aplican una capa de agente adhesivo, empaquetan las celdas en grupos, sueldan a presión el marco del módulo a las celdas agrupadas, ajustan las interfaces térmicas y sueldan con láser los contactos de las celdas.

A continuación, los módulos terminados pueden ensamblarse en un paquete de baterías completo adaptado a los requisitos del modelo específico. La planta de BMW Group en Dingolfing produce actualmente tres tipos diferentes de baterías de alto voltaje, utilizando lo que se conoce como proceso de fabricación celular. La fabricación celular ofrece niveles excepcionalmente altos de flexibilidad, al tiempo que garantiza la eficiencia y la calidad. Esto significa que, también en el caso de las baterías, la capacidad de fabricación puede ajustarse en cualquier momento para satisfacer las necesidades cambiantes, mientras que las nuevas versiones siempre pueden integrarse fácilmente en el proceso de producción.

Dependiendo de la versión, el paquete de baterías consta de cinco o seis módulos, que se instalan en una carcasa de aluminio equipada con sistemas de refrigeración y conectores preinstalados. Los módulos se atornillan automáticamente y se unen mediante conectores eléctricos. Esta técnica de instalación permite que, en caso de avería, se puedan cambiar simplemente los módulos individuales en lugar de tener que sustituir toda la batería. El trabajo de mantenimiento se reduce aún más gracias a la disposición interna de la batería, que permite extraer los módulos aislados sin riesgo tras abrir la carcasa. Por último, pero no por ello menos importante, el cambio de los módulos de la batería sólo requiere un desmantelamiento mínimo del sistema de refrigeración.

El circuito de refrigeración del sistema de aire acondicionado del vehículo también se utiliza para refrigerar la batería. Su refrigerante gaseoso proporciona una refrigeración directa de las celdas. Este enfoque garantiza un control de la temperatura muy eficaz, ya que la transferencia de calor del proceso de evaporación es directa y, por tanto, mucho más eficiente que si se utilizara un medio adicional. Esto permite utilizar un sistema de refrigeración especialmente compacto. Al mismo tiempo, no hay riesgo de que se libere líquido en caso de colisión.