Які технології BMW зроблять їх електромобілі більш ефективними

На заході Tech Days у Ландсхуті компанія BMW Group надала деяку початкову інформацію про розробку та виробництво високовольтних акумуляторів і систем електроприводу з використанням шостого покоління технології BMW eDrive.

Кожен повністю електричний автомобіль Neue Klasse отримає переваги. Перша модель Neue Klasse надійде в серійне виробництво вже в цьому році на заводі в Дебрецені в Угорщині.

Також цікаво BMW випередила Tesla на німецькому ринку електромобілів

Високовольтні батареї для Gen6

З новою технологією BMW eDrive шостого покоління (скорочено Gen6) BMW Group робить технологічний стрибок. Покращення включають 30% швидшу швидкість заряджання та 30% збільшення діапазону, причому деякі моделі досягають ще вищих цифр. Крім того, концепція високовольтної батареї Gen6 використовує нову технологію 800 В.

Gen6 дебютує цього року в Neue Klasse, а згодом використовуватиметься для керування моделями всієї лінійки повністю електричних продуктів BMW Group. Концепція високовольтних акумуляторів Gen6 є принципово новою та знайде застосування в усіх сегментах автомобілів – аж до високопродуктивних моделей від BMW M GmbH.

Його новий, ще більш тонкий дизайн дозволяє інтегрувати високовольтну батарею в різні моделі, незалежно від висоти автомобіля. Високовольтний акумулятор бере на себе роль структурного компонента в кузовах моделей Neue Klasse («pack-to-open-body»), а нові циліндричні елементи будуть інтегровані безпосередньо у високовольтний акумулятор («cell-to-pack»). Новий циліндричний елемент BMW має на 20% більшу щільність енергії, ніж його попередник, призматичний акумулятор Gen5. Також буде можлива зарядка в обох напрямках: BMW Group підтвердила двонаправлену зарядку як стандартну для Gen6.

Центральний блок керування BMW Energy Master

Усі елементи, які забезпечують цей технологічний стрибок, об’єднані в BMW Energy Master. Цей центральний блок керування розташований на високовольтній батареї та забезпечує інтерфейс для високовольтного та низьковольтного джерела живлення та даних з високовольтної батареї. Він також контролює живлення електродвигуна та електричної системи автомобіля та забезпечує безпечну та інтелектуальну роботу високовольтної батареї.

BMW Group подала цілу низку нових патентних заявок на електричну систему автомобіля, включаючи електронні запобіжники. І апаратне, і програмне забезпечення Energy Master були повністю розроблені в компанії BMW Group. Це гарантує, що технологічні розробки та оновлення для транспортних засобів можна впроваджувати незалежно та в режимі реального часу за допомогою віддаленого оновлення програмного забезпечення, що забезпечує особливу вигоду для клієнтів.

Також цікаво підрозділ Renault готує електромобіль ціною 18 тисяч євро

Підхід «місцевий для місцевого»

Високовольтні батареї для Neue Klasse збираються на п’яти нових виробничих підприємствах, які BMW Group розмістила поблизу своїх автомобільних заводів у рамках підходу «місцеве для місцевого».

Наприклад, у Ірльбах-Страскірхені (Нижня Баварія), Дебрецені (Угорщина), Шеньяні (Китай), Сан-Луїс-Потосі (Мексика) і Вудраффі поблизу Спартанбурга (США) формуються новітні місця для зборки високовольтних батарей Gen6. Такий підхід зберігає виробництво навіть у разі непередбачених політичних та економічних подій. Крім того, існуючі локації зміцнюються, а робочі місця забезпечуються та створюються. Принцип «місцевий для місцевого» продовжує діяти в мережі постачальників акумуляторних елементів: щоб задовольнити попит на Gen6, BMW Group уклала договірні угоди щодо п’яти заводів по виробництву акумуляторних елементів, розташованих у Європі, Китаї та США, з різними партнерами.

«Cell-to-pack» і «pack-to-open-body»

Виробництво високовольтних акумуляторів Gen6 відбувається за принципами «cell-to-pack» і «pack-to-open-body». «Cell-to-pack» передбачає розміщення циліндричних елементів, виготовлених постачальниками відповідно до специфікацій BMW Group, безпосередньо в корпусі високовольтної батареї, без проміжного етапу виготовлення модуля. «Pack-to-open-body» означає нову роль високовольтної батареї як структурного компонента в архітектурі автомобіля.

Ноу-хау з Баварії та Австрії – затребувані в усьому світі

Перш ніж розпочати серійне виробництво високовольтних батарей у всьому світі, виробничі процеси будуть розроблені, а передсерійні батареї піддадуться ретельним випробуванням. Це відбудеться на пілотних заводах BMW Group з високовольтних акумуляторів у Парсдорфі, Халльбергмусі та Мюнхені. Після цього будуть готові нові серійні заводи по всьому світу.

Експертиза продуктів і процесів зосереджена в Баварії. Виробництво Energy Master відбуватиметься на заводі в Ландсхуті, який потім постачатиме всі заводи з виробництва високовольтних акумуляторів у всьому світі. Там на високовольтну батарею буде встановлено високоінтелектуальний блок управління. Електродвигун із технологією BMW eDrive шостого покоління виробляється на заводі Штайр в Австрії, де також знаходиться центр розробки систем електроприводу та терморегуляції.

Виробництво Energy Master на заводі BMW Group у Ландсхуті  

Сучасна виробнича система для BMW Energy Master формується на заводі в Ландсхуті. В даний час завод виготовляє передсерійний блок керування надскладної техніки. Серійне виробництво на першій виробничій лінії розпочнеться в серпні 2025 року, а наступний етап розширення відбудеться в середині 2026 року. Це перший випадок, коли розробка та виробництво цього центрального блоку керування проводилися власними силами BMW Group.

Різні процеси переробки в ланцюжку вартості

Оскільки електрична мобільність набирає обертів, все більше уваги приділяється переробці високовольтних батарей після закінчення їх життєвого циклу. У рамках довгострокового партнерства з SK tes – провідним постачальником інноваційних технологічних рішень життєвого циклу – кобальт, нікель і літій із вичерпаних акумуляторів вилучаються з BMW Group та інтегруються в ланцюг поставок для виробництва нових акумуляторів. Цей замкнутий підхід підвищує ефективність і стійкість BMW Group як частини циклічної економіки. BMW Group піде подібним шляхом у США, Мексиці та Канаді до 2026 року з окремим партнерством.

Інноваційна пряма переробка в BMW Group

BMW Group також вивчає інші варіанти переробки в процесі створення вартості. Одним із прикладів цього є метод прямої переробки, розроблений власними силами. BMW Group співпрацює зі своїм спільним підприємством Encory над створенням центру компетенції з переробки акумуляторних елементів у Нижній Баварії, де компанія втілюватиме свої ідеї прямої переробки на практиці.

До речі як BMW перероблятиме старі акумулятори в нові

Цей інноваційний процес дозволить механічно розщепити залишкові матеріали від виробництва елементів батареї та цілі елементи батареї на цінні складові компоненти. Отримана таким чином сировина буде повторно використана безпосередньо в процесі пілотного виробництва батарейних елементів у центрах компетенції компанії.

Нова система електроприводу Gen6

BMW Group зберегла принцип синхронного двигуна з електричним збудженням (EESM) для свого силового агрегату Gen6. У цьому типі синхронного двигуна магнітне поле в роторі створюється обмотками, що живляться постійним струмом, а не постійними магнітами. Таким чином, силу магнітного поля ротора можна оптимально регулювати відповідно до переважаючих умов навантаження. Це забезпечує відмінний рівень ефективності у відповідних для клієнта робочих точках і постійну вихідну потужність на високих швидкостях обертання.

Як і у версії Gen5, синхронний двигун буде розташований над задньою віссю та матиме компактний корпус, що включає електропривод, силову електроніку та трансмісію. Багато технічних деталей двигуна було створено за допомогою запатентованого досвіду, причому лише на негерметичний ротор подано понад десять патентних заявок.

Neue Klasse додатково включає технологію ASM

Трансмісія Gen6 використовує другу, додаткову технологію електродвигуна у формі асинхронного двигуна (ASM). Тут замість постійних магнітів (PSM) або електричного збудження (EESM) магнітне поле ротора індукується статором. На цьому типі двигуна ротор має форму металевої клітки. Перевагою асинхронного двигуна є більш компактний дизайн і висока економічна ефективність. Варіанти двигунів ASM будуть встановлені на передній осі автомобілів Neue Klasse з BMW xDrive.

Значні вдосконалення технології EESM

Окрім додавання технології ASM, технологія EESM також зазнала значного оновлення для Gen6: ротор, статор і інвертор були повністю розроблені для нової архітектури 800 В технології Gen6, щоб максимізувати продуктивність і ефективність системи приводу.

Цьому також допомогла повна переробка систем масляного та водяного охолодження. На додаток до цього, експерти з BMW Group також досягли успіху в покращенні електродвигуна та центрального корпусу з точки зору їх ваги та жорсткості. Трансмісія все ще використовує двоступеневу гвинтову конструкцію, але була додатково оптимізована за рахунок вдосконалення її геометрії та охолодження, нижчого рівня тертя та приємнішої акустики.

«Мозок» синхронного двигуна з електричним збудженням, інвертор, тепер має технологію 800 В разом із напівпровідниками з карбіду кремнію (SiC) для підвищення ефективності. Інвертор повністю вбудований в корпус електродвигуна. Його завдання полягає в тому, щоб перетворити джерело постійного струму від високовольтної батареї в змінний для використання в електродвигуні. Інвертор був розроблений у компанії BMW Group і виробляється на заводі Steyr в Австрії.

Також цікаво Volkswagen та Audi продовжать випускати авто з традиційними двигунами

Менша вага, витрати та втрати енергії – більша ефективність авто

Результати, отримані завдяки розумному впровадженню нових технологій в електричну силову установку при одночасному постійному вдосконаленні існуючих систем, дають вражаючі результати. Порівняно з моделлю Gen5 xDrive, майбутня модель Neue Klasse з технологіями EESM і ASM може похвалитися такими вдосконаленнями: втрати енергії були зменшені на 40%, витрати на 20% і вага на 10%.

Завдяки поєднанню різних типів електродвигунів, відкритий до технологій підхід BMW Group чітко проявляється в галузі електричної мобільності. У майбутньому клієнти зможуть вибирати з моделей, оснащених одним, двома, трьома або чотирма електродвигунами відповідно до своїх індивідуальних уподобань і вимог. Технологія BMW eDrive шостого покоління є суттєвим фактором збільшення загальної ефективності автомобіля приблизно на 20 відсотків для Neue Klasse. Ця цифра заснована на порівнянні з поточним поколінням повністю електричних транспортних засобів від BMW Group.

Модульна концепція

Концепція виробництва системи електроприводу Gen6 використовує принцип модульних будівельних блоків. Це формує основу для дуже гнучкого виробництва різних варіантів електроприводів для всього модельного ряду Neue Klasse. Модульна концепція «будівельного блоку» веде до позитивної економії масштабу та економії коштів у розробці та виробництві. Вона також має ефект покращення масштабованості обсягів виробництва. Модульний підхід забезпечує високий ступінь гнучкості у виробництві, мережах постачання та закупівлях.

Системи електроприводу Gen6: зроблені в Steyr

Серійне виробництво систем електроприводу Gen6 розпочнеться на заводі BMW Group у Штайрі влітку 2025 року. Попереднє виробництво вже розпочалося на австрійському заводі у вересні 2024 року.

Передсерійні двигуни проходять ретельні випробування, а деякі вже встановлюються на тестові автомобілі Neue Klasse із заводу в Дебрецені. До 2030 року BMW Group інвестує понад один мільярд євро з моменту запуску проекту в 2022 році, щоб розширити свій досвід розробки та виробництва систем електроприводу.