Какие технологии BMW сделают их электромобили более эффективными

На мероприятии Tech Days в Ландсхуте компания BMW Group предоставила некоторую начальную информацию о разработке и производстве высоковольтных аккумуляторов и систем электропривода с использованием шестого поколения технологии BMW eDrive.

Каждый полностью электрический автомобиль Neue Klasse получит преимущества. Первая модель Neue Klasse поступит в серийное производство уже в этом году на заводе в Дебрецене в Венгрии.

Также интересно BMW опередила Tesla на немецком рынке электромобилей

Высоковольтные батареи для Gen6

С новой технологией BMW eDrive шестого поколения (сокращенно Gen6) BMW Group делает технологический скачок. Улучшения включают 30% более быструю скорость зарядки и 30% увеличение диапазона, причем некоторые модели достигают еще более высоких цифр. Кроме того, концепция высоковольтной батареи Gen6 использует новую технологию 800 В.

Gen6 дебютирует в этом году в Neue Klasse, а впоследствии будет использоваться для управления моделями всей линейки полностью электрических продуктов BMW Group. Концепция высоковольтных аккумуляторов Gen6 является принципиально новой и найдет применение во всех сегментах автомобилей – вплоть до высокопроизводительных моделей от BMW M GmbH.

Его новый, еще более тонкий дизайн позволяет интегрировать высоковольтную батарею в различные модели, независимо от высоты автомобиля. Высоковольтный аккумулятор берет на себя роль структурного компонента в кузовах моделей Neue Klasse ("pack-to-open-body"), а новые цилиндрические элементы будут интегрированы непосредственно в высоковольтный аккумулятор ("cell-to-pack"). Новый цилиндрический элемент BMW имеет на 20% большую плотность энергии, чем его предшественник, призматический аккумулятор Gen5. Также будет возможна зарядка в обоих направлениях: BMW Group подтвердила двунаправленную зарядку как стандартную для Gen6.

Центральный блок управления BMW Energy Master

Все элементы, которые обеспечивают этот технологический скачок, объединены в BMW Energy Master. Этот центральный блок управления расположен на высоковольтной батарее и обеспечивает интерфейс для высоковольтного и низковольтного источника питания и данных с высоковольтной батареи. Он также контролирует питание электродвигателя и электрической системы автомобиля и обеспечивает безопасную и интеллектуальную работу высоковольтной батареи.

BMW Group подала целый ряд новых патентных заявок на электрическую систему автомобиля, включая электронные предохранители. И аппаратное, и программное обеспечение Energy Master были полностью разработаны в компании BMW Group. Это гарантирует, что технологические разработки и обновления для транспортных средств можно внедрять независимо и в режиме реального времени с помощью удаленного обновления программного обеспечения, что обеспечивает особую выгоду для клиентов.

Также интересно подразделение Renault готовит электромобиль ценой 18 тысяч евро

Подход "местный для местного"

Высоковольтные батареи для Neue Klasse собираются на пяти новых производственных предприятиях, которые BMW Group разместила вблизи своих автомобильных заводов в рамках подхода "местное для местного".

Например, в Ирльбах-Страскирхене (Нижняя Бавария), Дебрецене (Венгрия), Шеньяне (Китай), Сан-Луис-Потосе (Мексика) и Вудраффе вблизи Спартанбурга (США) формируются новейшие места для сборки высоковольтных батарей Gen6. Такой подход сохраняет производство даже в случае непредвиденных политических и экономических событий. Кроме того, существующие локации укрепляются, а рабочие места обеспечиваются и создаются. Принцип "местный для местного" продолжает действовать в сети поставщиков аккумуляторных элементов: чтобы удовлетворить спрос на Gen6, BMW Group заключила договорные соглашения по пяти заводам по производству аккумуляторных элементов, расположенных в Европе, Китае и США, с различными партнерами.

"Cell-to-pack" и "pack-to-open-body"

Производство высоковольтных аккумуляторов Gen6 происходит по принципам "cell-to-pack" и "pack-to-open-body". "Cell-to-pack" предусматривает размещение цилиндрических элементов, изготовленных поставщиками в соответствии со спецификациями BMW Group, непосредственно в корпусе высоковольтной батареи, без промежуточного этапа изготовления модуля. "Pack-to-open-body" означает новую роль высоковольтной батареи как структурного компонента в архитектуре автомобиля.

Ноу-хау из Баварии и Австрии – востребованы во всем мире

Прежде чем начать серийное производство высоковольтных батарей во всем мире, производственные процессы будут разработаны, а предсерийные батареи подвергнутся тщательным испытаниям. Это произойдет на пилотных заводах BMW Group по высоковольтным аккумуляторам в Парсдорфе, Халльбергмусе и Мюнхене. После этого будут готовы новые серийные заводы по всему миру.

Экспертиза продуктов и процессов сосредоточена в Баварии. Производство Energy Master будет происходить на заводе в Ландсхуте, который затем будет поставлять все заводы по производству высоковольтных аккумуляторов во всем мире. Там на высоковольтную батарею будет установлен высокоинтеллектуальный блок управления. Электродвигатель с технологией BMW eDrive шестого поколения производится на заводе Штайр в Австрии, где также находится центр разработки систем электропривода и терморегуляции.

Производство Energy Master на заводе BMW Group в Ландсхуте

Современная производственная система для BMW Energy Master формируется на заводе в Ландсхуте. В настоящее время завод изготавливает предсерийный блок управления сверхсложной техники. Серийное производство на первой производственной линии начнется в августе 2025 года, а следующий этап расширения состоится в середине 2026 года. Это первый случай, когда разработка и производство этого центрального блока управления проводились собственными силами BMW Group.

Различные процессы переработки в цепочке стоимости

Поскольку электрическая мобильность набирает обороты, все больше внимания уделяется переработке высоковольтных батарей после окончания их жизненного цикла. В рамках долгосрочного партнерства с SK tes – ведущим поставщиком инновационных технологических решений жизненного цикла – кобальт, никель и литий из исчерпанных аккумуляторов изымаются из BMW Group и интегрируются в цепочку поставок для производства новых аккумуляторов. Этот замкнутый подход повышает эффективность и устойчивость BMW Group как части циклической экономики. BMW Group пойдет подобным путем в США, Мексике и Канаде до 2026 года с отдельным партнерством.

Инновационная прямая переработка в BMW Group

BMW Group также изучает другие варианты переработки в процессе создания стоимости. Одним из примеров этого является метод прямой переработки, разработанный собственными силами. BMW Group сотрудничает со своим совместным предприятием Encory над созданием центра компетенции по переработке аккумуляторных элементов в Нижней Баварии, где компания будет воплощать свои идеи прямой переработки на практике.

Кстати как BMW будет перерабатывать старые аккумуляторы в новые

Этот инновационный процесс позволит механически расщепить остаточные материалы от производства элементов батареи и целые элементы батареи на ценные составляющие компоненты. Полученное таким образом сырье будет повторно использовано непосредственно в процессе пилотного производства батарейных элементов в центрах компетенции компании.

Новая система электропривода Gen6

BMW Group сохранила принцип синхронного двигателя с электрическим возбуждением (EESM) для своего силового агрегата Gen6. В этом типе синхронного двигателя магнитное поле в роторе создается обмотками, питающимися постоянным током, а не постоянными магнитами. Таким образом, силу магнитного поля ротора можно оптимально регулировать в соответствии с преобладающими условиями нагрузки. Это обеспечивает отличный уровень эффективности в подходящих для клиента рабочих точках и постоянную выходную мощность на высоких скоростях вращения.

Как и в версии Gen5, синхронный двигатель будет расположен над задней осью и будет иметь компактный корпус, включающий электропривод, силовую электронику и трансмиссию. Многие технические детали двигателя были созданы с помощью запатентованного опыта, причем только на негерметичный ротор подано более десяти патентных заявок.

Neue Klasse дополнительно включает технологию ASM

Трансмиссия Gen6 использует вторую, дополнительную технологию электродвигателя в форме асинхронного двигателя (ASM). Здесь вместо постоянных магнитов (PSM) или электрического возбуждения (EESM) магнитное поле ротора индуцируется статором. На этом типе двигателя ротор имеет форму металлической клетки. Преимуществом асинхронного двигателя является более компактный дизайн и высокая экономическая эффективность. Варианты двигателей ASM будут установлены на передней оси автомобилей Neue Klasse с BMW xDrive.

Значительные усовершенствования технологии EESM

Помимо добавления технологии ASM, технология EESM также претерпела значительное обновление для Gen6: ротор, статор и инвертор были полностью разработаны для новой архитектуры 800 В технологии Gen6, чтобы максимизировать производительность и эффективность системы привода.

Этому также помогла полная переработка систем масляного и водяного охлаждения. В дополнение к этому, эксперты из BMW Group также преуспели в улучшении электродвигателя и центрального корпуса с точки зрения их веса и жесткости. Трансмиссия все еще использует двухступенчатую винтовую конструкцию, но была дополнительно оптимизирована за счет совершенствования ее геометрии и охлаждения, более низкого уровня трения и приятной акустики.

"Мозг" синхронного двигателя с электрическим возбуждением, инвертор, теперь имеет технологию 800 В вместе с полупроводниками из карбида кремния (SiC) для повышения эффективности. Инвертор полностью встроен в корпус электродвигателя. Его задача состоит в том, чтобы преобразовать источник постоянного тока от высоковольтной батареи в переменный для использования в электродвигателе. Инвертор был разработан в компании BMW Group и производится на заводе Steyr в Австрии.

Также интересно Volkswagen и Audi продолжат выпускать авто с традиционными двигателями

Меньший вес, расходы и потери энергии – большая эффективность авто

Результаты, полученные благодаря разумному внедрению новых технологий в электрическую силовую установку при одновременном постоянном совершенствовании существующих систем, дают впечатляющие результаты. По сравнению с моделью Gen5 xDrive, будущая модель Neue Klasse с технологиями EESM и ASM может похвастаться такими усовершенствованиями: потери энергии были уменьшены на 40%, затраты на 20% и вес на 10%.

Благодаря сочетанию различных типов электродвигателей, открытый к технологиям подход BMW Group четко проявляется в области электрической мобильности. В будущем клиенты смогут выбирать из моделей, оснащенных одним, двумя, тремя или четырьмя электродвигателями в соответствии со своими индивидуальными предпочтениями и требованиями. Технология BMW eDrive шестого поколения является существенным фактором увеличения общей эффективности автомобиля примерно на 20 процентов для Neue Klasse. Эта цифра основана на сравнении с текущим поколением полностью электрических транспортных средств от BMW Group.

Модульная концепция

Концепция производства системы электропривода Gen6 использует принцип модульных строительных блоков. Это формирует основу для очень гибкого производства различных вариантов электроприводов для всего модельного ряда Neue Klasse. Модульная концепция "строительного блока" ведет к положительной экономии масштаба и экономии средств в разработке и производстве. Она также имеет эффект улучшения масштабируемости объемов производства. Модульный подход обеспечивает высокую степень гибкости в производстве, сетях снабжения и закупках.

Системы электропривода Gen6: сделаны в Steyr

Серийное производство систем электропривода Gen6 начнется на заводе BMW Group в Штайре летом 2025 года. Предварительное производство уже началось на австрийском заводе в сентябре 2024 года.

Предсерийные двигатели проходят тщательные испытания, а некоторые уже устанавливаются на тестовые автомобили Neue Klasse с завода в Дебрецене. К 2030 году BMW Group инвестирует более одного миллиарда евро с момента запуска проекта в 2022 году, чтобы расширить свой опыт разработки и производства систем электропривода.