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 非常5+5 发表于: 2013-12-25 08:58:12|显示全部楼层|阅读模式

全球化基石 通用汽车中国前瞻技术中心

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通用汽车中国前瞻技术中心
  2013年12月9日,美国财政部宣布已经全部出售所持通用汽车股票、正式退出通用汽车救助计划。在通用汽车救助计划中,美国财政部共向通用汽车注资近500亿美元,最终收回390亿美元。就在这样的一天,我在位于上海浦东的通用汽车中国前瞻技术科研中心了解通用汽车在中国的研发项目。
  在这里不得不说到企业对待研发的态度,中国出台的《高新技术企业认定管理办法》中称,研发费用占销售额3%~6%的企业可以被认定为高新技术企业。可以对比一下2009年车企研发费用比例,保时捷11.3%,大众、丰田和通用均在5%以上。这里可以对比一下通用汽车在2009年的实际境遇,在2009年6月1日通用汽车申请破产保护。一个濒临破产企业的研发投入都能达到5%以上,可见对于一流企业来说什么才是核心竞争力。
  为了更好的切合中国这个伟大消费市场的需求,2010年通用汽车在上海浦东新区为中国前瞻技术科研中心奠基,两年后该中心二期落成,也就是今天的主角。
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实验室分布图
  该中心的研究方向主要又以下几大方向:电池、电器设备、车联网、轻量化材料、整车设计等。从这些被选取的研究方向上可以大体看出通用汽车对未来的理解。在这些研究项目中很多是和全球的研究团队共享开发过程和成果的、属于通用汽车整个研发计划的一部分,例如电池、电器设备、轻量化。而车联网、整车设计这些则偏重于满足区域市场的喜好。那么接下来就随我详细了解一下这些研究内容。
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移动设备的摄像头需粘禁拍贴,并签署保密协议
  首先需要一提的是“商业机密”这个概念,由于该中心内正在进行的研究项目中很多将在未来进行商业化应用,所以需要保密,相机、摄像机都是禁止带入中心的,手机和任何带有摄像功能的电子设备都要贴上封签、禁止拍摄,我本人也签署了保密协议。因此配图大部分都是来自官方摄影师和网络上的类似设备或产品照片。

1、电池
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锂离子电池单元,大型电池组是由这样的单元叠加而成
  电动车领域是当前企业竞争的前沿,作为少数几家率先推出商业化电动车的企业,通用汽车在电池的研究上一直不遗余力。所以中国技术中心的电池研究实验室也是重点科室,它和位于美国沃伦市和德国美因茨的电池测试中心共享数据。
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通用汽车中国前瞻技术科研中心的电池技术实验室
  关于电池,通用汽车的聪明做法是并不深究电池的基础材料,锂离子电池的基本材料都由供应商负责开发并供货。例如该实验室中大量的锰酸锂正极材料都是由美国那家命运多舛的A123公司提供。通用汽车要做的事情只是将这些材料加工成能适用于电动车的电池单元,并研究如何组合这些电池单元达到最大的效率。
  在上一期试车科技栏目中我们讨论过电动车的电池技术,里面提到通用根据车型不同采用了锰酸锂和磷酸铁锂两种正极材料,本次在中心中看到的都是用于沃蓝达的锰酸锂作为正极材料的电池。
  在测试的部分,研究人员将电池原材料做成手掌心大小的电池单元,并将成品单元放置在恒温恒湿箱内进行反复的充放电测试,每个测试箱会设置在不同的温度和湿度,整个实验室负责电池单元测试的恒温箱大概有几十个。
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沃蓝达上使用的“T”型锂离子电池组
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电池组内有冷却水循环回路,以保证每个电池单元工作在最佳温度
  除了电池单元外、整个电池模块也需要进行测试。沃蓝达的“T”型电池模块并不是简单的将所有电池单元塞在一起,它还要处理电池单元的保温、散热和互相干扰等问题,如何改进设计解决这些问题就需要电池模块测试提供数据支持。在电池模块测试中恒温箱变成了更大个头的产品,它能同时容纳两个“T”型电池模块。测试过程中还需要监控电池模块中每个电池单元的状态包括:温度、电流、电压、电量以及相邻电池单元参数变化之间的关联等等,测试参数更多、更复杂。
  至于消费者关心的电池寿命问题,实验室的工作人员也坦言,所说的6年使用寿命并非将样品电池进行充放电6年而得出的结论,而是基于短时实验参数计算出来的预估量。
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 楼主|非常5+5 发表于: 2013-12-25 08:58:12|显示全部楼层
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2、轻量化
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通用汽车中国前瞻技术科研中心的轻量化材料实验室
  这也是试车科技栏目老生常谈的一个话题,包括我以前聊到的高强度钢、我的同事方圆下周将谈到的轻金属材料,未来可能还会聊一聊塑料,毋庸置疑,车越轻、经济性越好,毕竟如今一个近2000公斤的铁块在马路上奔跑,消耗着燃料、能源、空间其目的只是为了让一个100公斤的人到达目的地,这样的重量交换很不划算。
  所以什么铝合金、镁合金、高强度钢、塑料都在企业的研发目录上排满了。通用汽车在轻量化材料上下的功夫也是有目共睹,例如为了和BMW3系竞争而诞生的明星车ATS就大量使用铝合金、镁合金材料。
  铝合金:这其实是汽车上应用得比较成熟的材料了,现在全铝制造的车越来越多,铝原材料和加工成本因为产量的上升正被摊薄,但是在合金配方和加工方面仍有很多进步空间。在中心的轻量化材料实验室中展示了通用汽车在中国地区的新成果,一种直接用中厚铝板冲压的后门,这种直接冲压中厚板的加工方式将简化铝合金冲压件的生产流程。而这项技术背后体现的是中国本土供应商的巨大贡献,因为完成这项技术的重要基础是中国供应商提供的新型铝合金板材。
  在中心中进行的很多项目都是和中国本土企业合作进行的,对于通用这样的现代大企业,供应链成本正在成为企业的主要运营成本,因此探索、培养、建立和本地供应商的良好合作关系也是中心的重要工作之一。
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通用汽车的镁合金后备箱盖
  镁合金:镁由于化学活泼在加工时非常易燃,所以加工时必须隔绝空气。于是该中心应用了中国某家企业生产的封闭式熔铸一体机,坩炉中熔化的镁合金通过密封管道直接注入压力铸造机内、一次成型。对于中国,本土企业能够通过与跨国公司形成为稳定的供应关系对于其产品开拓新市场而言非常有利。

3、车身、结构、底盘实验室
  这实际上是几个实验室放在一起,因为相对于前面的前瞻性而言,这几个实验室的工作内容更接目前已经比较成熟的技术。总体而言,这几个实验室的主要功能是研究车辆外观、内饰和底盘零部件的设计、造型、耐久度等等。
  因为包含了外观内饰设计,所以这里可以见到油泥模型,只是随着技术的进步,对油泥模型的加工进入到数字化时代,5轴铣床已经开始从事油泥模型的制作,外观设计概念稿的数字化使得加工手段也相应数字化。
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蓝光扫描获取车辆3维外形数据
  除了将数字化的图纸通过铣床变为现实,蓝光扫描技术也可以将现实物体转化为数字样本。通过扫描建立的三维模型要比测量后再建模省时省力、精度高。
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层级生成部件的3D打印
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打印成品的表面光洁度有待提高
  为了体现尖端,中心还引入了目前比较火的3D打印机,其实在设计阶段使用3D打印技术确实比较便利。样车制造过程中少量生产的样品如果使用传统工艺造价高昂且无靠产量分摊成本的可能性,使用3D打印直接可以用数字模型制作出样品,较复杂的小型零件只需10个小时即可成型。光敏树脂制作的样品零件装车后需修改的部分可以直接在数字模型上修改,几个小时后修改完成的样品就又可装车测试,效率大大提高。
  但是目前一般的3D打印仍然是层级堆积材料的方式,未能进化到像多轴铣床那样多方向切削加工平面多,所以从中心打印的零部件样品上能看到明显的层级堆积痕迹,曲线表面并不光滑平整。
  结构和底盘实验室主要承担对供应商零件和整车耐久度测试,包含震动、压力、反复开关等内容。例如一个换挡杆需要进行22万次的换挡测试,这些耐久度测试并无新奇之处。

■ 结束语
  通用汽车在推广全球化战略过程中将中国看作非常重要的中心,在其规划中将中国作为多国中心的国际战略的重要基点,通过中国辐射整个亚洲地区。所以在美国和欧洲以外,不惜重金在中国设立研究中心。在多国中心的体系中,各中心拥有较高的决策权,并可以针对本土化需求更改产品设计甚至重新设计,中国研发中心的作用即在于此。
  自由度如此高的战略布局让上海的通用总部即面对压力也充满机遇,研发中心中忙碌穿梭的中国面孔也让人看到了双赢的国际合作新格局,与以往跨国企业捂紧技术口袋生怕教会徒弟饿死师傅的态度不同,如今的跨国企业以一种更加开放的心态看待中国,中国学生也更多的参与到了较为前沿的技术研究领域,这是一种好现象。
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