Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - Volvo Cars in Gent zal er daarvan één bouwen. Misschien twee. De elektrificatie heeft er een impact op de productie, de logistiek, human resources, …
Vanaf 2019 hebben alle Volvo-modellen een elektrische motor. Tegen 2025 wil de autobouwer zo één miljoen elektrische auto’s, ‘milde’ plug-in hybrides, dus ‘twin engines’ die een elektrische motor met een brandstofmotor combineren, én ‘vol-elektrische’ wagens- op de weg. Ook de modellen die Volvo Cars in Gent bouwt, zullen dan steevast hybride of full electric zijn.
Vandaag bouwt Volvo Cars in Gent al de hybride V60. Diens lithiumbatterij komt in de kofferruimte te liggen. “Later komt hij buiten de wagen, onder de middenconsole, te hangen zoals bij de twin engine variant op het SPA (Scaleable Platform Architecture) platform”, zegt projectleider elektrificatie Ann Van Damme. Sinds 2010 is de industrieel ingenieur scheikunde actief in het elektrische gebeuren bij alle Volvo Cars plants. Ze sleutelde de voorbije twee jaar mee aan de ‘bill of process’, de assemblagesequentie voor elk model op de lijn en coördineerde de product- & procesingenieurs, tooling & equipment,…
Impact op de assemblagelijn
Belangrijk voor de Gentse fabriek is dat alle wagens op één en dezelfde assemblagelijn gebouwd worden. “Heel de mix op één lijn. Geen ‘dedicated’ lijnen”, zegt Ann Van Damme. Vandaag lopen op die lijn niet alleen de V40, V40 CC en XC40 maar ook de oudere V60 en S60. “Vrij complex. Tegen 2020 doen we hier enkel nog de modellen op het kleinere CMA-platform. Dan komt er weer ‘eenvoud’ in de structuur”, zegt Van Damme. “We beperken het aantal varianten: één vol-elektrische variant, één type batterij.”
De elektrische wagen volgt gewoon de flow. Vandaag zijn de volumes elektrische wagens nog laag. In Gent lopen er nu op de lijn een 3.000 op jaarbasis. Dat wordt snel anders. Assemblagegewijs vergen hybride wagens meer werk dan een auto met enkel een verbrandingsmotor. Die extra werkbelasting is over de hele lijn verdeeld. De overstap naar hybridisering gebeurde met een ‘hybride team’ van tien extra mensen die aanvankelijk meeliepen met hùn wagens. Met de input van dat team maakte de afdeling Industrial Engineering de balans op van de werkbelasting van elke taak. Vandaag zijn de tien gewoon aan het productieteam toegevoegd.
De ‘elektrificatie’ heeft ook een andere impact op de assemblagelijn. De Volvo-batterij loopt op 400V. Dat brengt een aantal risico’s mee. Voor de wetgever is een EV-wagen een elektrische installatie. “Zodra de batterij in de wagen komt, moeten onze operatoren de gevaren kennen. Het vergt een bepaalde opleidingsgraad.”
In de eindassemblage krijgt iedereen een extra opleiding bovenop de basisopleiding: hoe een elektrische wagen herkennen? Wat zijn de gevaren? Wat mag, wat niet? De opleiding duurt iets minder dan een halve dag. Medewerkers in de herstelzone daarentegen krijgen een doorgedreven opleiding van één tot twee weken extra. Ook wie in het bedrijf met een EV-wagen rijdt, krijgt een extra training.
“Een gewoon rijbewijs B volstaat hier niet.” Gewezen wordt o.a. op het feit dat een elektrische wagen ‘stil’ is. De chauffeur mist daardoor een belangrijke feedback bij het starten, rijden, stopzetten,… “Volvo besteedt ook veel aandacht aan het opstellen van handleidingen voor reddingsdiensten, brandweer en anderen.”
Montage
De lithiumbatterij (Volvo werkt met LG Chem (Zuid-Korea) als batterijproducent) weegt een 110 kg en zit in een stalen pakking. “Op termijn wordt dat aluminium of glasvezelcomposiet”, verwacht Van Damme. “We zoeken een lichtere oplossing die ook sterk én goedkoop is.” De batterij heeft typisch een lading van 30% en wordt later pas, wanneer de wagen uitgereden wordt, helemaal opgeladen. De accu wordt in Gent aangeleverd met een ‘dummy’ Manual Service Disconnector (MSD), een ‘grote’ hardwareknop. Haal je die uit de accu, onderbreek je de stroom. De dummy wordt pas vervangen door een échte MSD aan het eind van de assemblagelijn om de wagen weg te rijden.
Op een bepaald ogenblik komt de EV-wagen voorbij het voorassemblagestation van de batterij en wordt daar automatisch uit de lijn gehaald. De operator komt uit een ander deel van de productie aangestapt. Vooraleer de batterij te monteren, meet hij de 0 Volt spanning en isolatieweerstand na met een megger, een megaohmmeter.
“De half-automatische batterijlifter, tilt de batterij enkel in de wagen als die meting ok is.” Deze robotkraan past de batterij dan met een precieze beweging in de kofferruimte van de wagen. Er is nauwelijks een centimeter vrije ruimte.
“Hiermee is de hele verdere organisatie van de lijn ‘geïnfecteerd’”, zegt Van Damme. Iedere operator zal rekening moeten houden met het feit dat déze wagen met 400V geladen is.
Door Luc De Smet
KADER 1: Al jaren bezig met de elektrische technologie
Volvo bouwde in 1976 een eerste elektrisch prototype. De loodzuurbatterij van dit achterasaangedreven stadswagentje, dat bijna 70 km per uur haalde, woog 330 kg. Op één lading reed het twee uur. Het bleef bij enkele prototypes. In 2011 stuurde de constructeur een batch van 300 elektrische C30’s de weg op. “We stelden ze in een leaseconcept ter beschikking van diverse klanten. Een grote proeftuin.”
De Volvo C30 electric kreeg twee lithium-ion accu’s mee van elk 12 kWu. Goed voor 225 kg. Die gaven een 150 km bereik. De ene batterij kwam in de brug, de andere in de brandstoftank. “Je moest beide balanceren en dat gaf al eens moeilijkheden. Daarom kiezen wij, net zoals de andere OEM’s trouwens, nu voor één groot batterijpack”, zegt Ann Van Damme.
Volvo Cars werkte toen samen met Siemens van wie de motor was en Flanders Drive, nu Flanders Make. “Voor ons in Gent was het een enorm project in competentieopbouw.” Het was een vrij ‘complex’ project, ook in termen van IP. De wagen bevatte o.m. onderdelen van Ford.
KADER2: Range anxiety
Wereldwijd is China de grootste markt voor elektrische wagens op batterijen. Dat is o.a. een gevolg van de vele overheidssteun en de milieuproblematiek. Vervolgens is dat Europa waar constructeurs tegen 2021 een corporate ‘vloot gemiddelde’ van 95 gram CO2-uitstoot per kilometer moeten halen, dat is zo’n 4,1 liter/100 km (benzine) of 3,6 liter (diesel). In de VS is er een groot verschil tussen de zogenaamde ‘green states’ en de anderen. Indië komt er ook aan. Vanaf 2030 moeten alle verkochte wagens er elektrisch zijn.
De markt voor EV’s worstelt hier ondertussen nog steeds met de vrees dat het bereik te kort is. De batterij kan nog groter én krachtiger. Anderzijds is het vermogen van de lithiumbatterij nog niet aan zijn plafond. Tussen 2015 en 2017 wist Volvo zo’n 20% meer energie te halen uit de batterij van de XC90 plugin hybride. Dank zij een andere cel, elektrolyt, optimalisatie van de koeling, … Men kan nog sleutelen aan het gewicht van de wagen maar elektrische voertuigen moeten ook veilig zijn. Koetswerk in HS-boronstaal, kreukelzones, een rigide kooi, … blijven nodig.
