La evenimentul său Tech Days de la Landshut, BMW a oferit câteva informații inițiale despre dezvoltarea și producția de baterii de înaltă tensiune și sisteme de acționare electrică folosind a șasea generație de tehnologie BMW eDrive. Fiecare vehicul Neue Klasse complet electric se va bucura de beneficii. Primul model Neue Klasse va intra în producție de serie în cursul acestui an la Uzina Debrecen din Ungaria.
Punctele importante ale tehnologiei includ:
- Unitatea centrală inteligentă de control Energy Master pe bateria de înaltă tensiune — dezvoltată de BMW și produsă la Plant Landshut.
- Un nou concept de baterie de înaltă tensiune care, împreună cu celula cilindrică BMW, promite să aducă un salt cuantic tehnologic, inclusiv îmbunătățiri semnificative ale densității energiei, vitezei de încărcare și autonomiei.
- BMW își demonstrează, de asemenea, deschiderea tehnologică cu sistemele de acționare electrică, prin utilizarea diferitelor tipuri de motoare electrice: SSM și ASM.
- O abordare modulară a producției de motoare electrice oferă BMW un grad excepțional de flexibilitate.
- BMW reunește expertiza din întregul lanț valoric al mobilității electrice din Bavaria și Austria, de la dezvoltare, prin achiziție și producție, până la reciclare.
Îmbunătățirile din partea de produs a tehnologiei BMW eDrive din a șasea generație (Gen6 pe scurt) includ o viteză de încărcare cu 30% mai mare și o creștere cu 30% a autonomiei, anumite modele atingând cifre și mai mari. În plus, conceptul de baterie de înaltă tensiune Gen6 beneficiază de noua tehnologie 800V. Gen6 își va face debutul anul acesta în Neue Klasse și, ulterior, va fi folosită pentru a conduce modele din gama de produse complet electrice a BMW.
Conceptul pentru bateriile de înaltă tensiune Gen6 este fundamental nou și va găsi aplicații în toate segmentele de vehicule, până la modelele de înaltă performanță de la BMW M GmbH. Noul său design, mai subțire, permite ca bateria de înaltă tensiune să fie integrată într-o varietate de modele diferite, indiferent de înălțimea vehiculului. Bateria de înaltă tensiune preia rolul de componentă structurală în corpurile modelelor Neue Klasse (“pack-to-open-body”), iar noile celule cilindrice vor fi integrate direct în bateria de înaltă tensiune (“cell-to-pack”).
Noua celulă cilindrică BMW are o densitate de energie cu 20% mai mare decât predecesorul său, celula de baterie prismatică Gen5. Încărcarea în ambele direcții va fi posibilă: BMW a confirmat încărcarea bidirecțională ca standard pentru Gen6.
Unitate centrală de control extrem de inteligentă: BMW Energy Master. Această unitate centrală de control este poziționată pe bateria de înaltă tensiune și oferă interfața pentru alimentarea cu energie de înaltă și joasă tensiune și pentru datele de la bateria de înaltă tensiune. De asemenea, controlează alimentarea cu energie a motorului electric și a sistemului electric al vehiculului și asigură funcționarea sigură și inteligentă a bateriei de înaltă tensiune. BMW a depus o serie de noi cereri de brevet pentru sistemul electric al vehiculului, inclusiv siguranțe electronice ale acestuia. Atât hardware-ul, cât și software-ul Energy Master au fost dezvoltate în întregime intern la BMW. Acest lucru asigură că dezvoltările tehnologice și actualizările pentru vehicule pot fi implementate independent și în timp real prin intermediul actualizărilor software de la distanță, oferind un beneficiu deosebit pentru clienți.
Abordare „local pentru local” pentru ansamblul bateriilor de înaltă tensiune și rețeaua de furnizori. Bateriile de înaltă tensiune pentru Neue Klasse sunt asamblate în cinci noi unități de producție pe care BMW le-a amplasat în apropierea fabricilor sale de vehicule, ca parte a unei abordări „local pentru local”. De exemplu, locații de asamblare de ultimă oră pentru bateriile de înaltă tensiune Gen6 prind contur în Irlbach-Straßkirchen (Bavaria Inferioară), Debrecen (Ungaria), Shenyang (China), San Luis Potosí (Mexic) și Woodruff, lângă Spartanburg (SUA). Această abordare protejează producția chiar și în cazul unor evenimente politice și economice neprevăzute.
În plus, locațiile existente sunt în curs de consolidare, cu locuri de muncă atât asigurate, cât și create. Principiul „local pentru local” continuă în rețeaua de furnizori de celule de baterie: pentru a acoperi cererea de Gen6, BMW a încheiat acorduri contractuale pentru cinci fabrici de celule de baterie – răspândite în Europa, China și SUA – cu diverși parteneri.
„Cell-to-pack” și „pack-to-open-corp”. Producția bateriilor de înaltă tensiune Gen6 urmează principiile „cell-to-pack” și „pack-to-open-body”. „Cell-to-pack” presupune poziționarea celulelor cilindrice – fabricate de furnizori conform specificațiilor BMW – direct în carcasa bateriei de înaltă tensiune, fără a se produce treapta intermediară a unui modul. „Pack-to-open-body” se referă la noul rol al bateriei de înaltă tensiune ca componentă structurală în arhitectura vehiculului. Numeroase inovații brevetate de BMW pot fi găsite aici.
Înainte ca producția de serie a bateriilor de înaltă tensiune să înceapă în întreaga lume, procesele de producție vor fi dezvoltate și bateriile pre-serie vor fi supuse unor teste amănunțite. Acest lucru se va întâmpla la fabricile pilot BMW pentru baterii de înaltă tensiune din Parsdorf, Hallbergmoos și Munchen. Noile fabrici de producție în serie din întreaga lume vor fi atunci gata. Expertiza în produse și procese este centrată în Bavaria.
Producția Energy Master va avea loc la Plant Landshut, care va furniza apoi toate fabricile de asamblare de baterii de înaltă tensiune din întreaga lume. Acolo, unitatea de control extrem de inteligentă va fi instalată pe bateria de înaltă tensiune. Motorul electric cu tehnologia BMW eDrive de a șasea generație este produs la Plant Steyr din Austria, care găzduiește și un centru de dezvoltare pentru sisteme de propulsie electrică și management termic.
Plant Landshut produce în prezent Energy Master în pre-serie. Producția de serie pe prima linie de producție va începe în august 2025, urmând să urmeze o nouă etapă de extindere la jumătatea anului 2026. Este pentru prima dată când dezvoltarea și producția acestei unități centrale de control au avut loc în interiorul companiei BMW.
Sistemul de producție modular folosit pentru producerea Energy Master a fost, de asemenea, proiectat integral de către BMW. Este furnizat cu subcomponente de către un lanț de aprovizionare creat de BMW. Aceasta se extinde la lanțul de aprovizionare cu n niveluri pentru componente critice pentru aprovizionare, cum ar fi semiconductori. Beneficiile acestei configurații pot fi văzute atât în ceea ce privește costurile, cât și securitatea aprovizionării. Sistemul de producție scalabil permite companiei să răspundă rapid și flexibil la cerințele pieței. Gradul ridicat de automatizare, care implică până la 400 de roboți în etapa finală de expansiune, maximizează eficiența. Monitorizarea cuprinzătoare în timpul procesului, care include utilizarea sistemelor de camere bazate pe inteligență artificială și verificările 100% ale sistemului la sfârșitul liniei într-un mediu de cameră curată asigură o calitate optimă.
Diferite procese de reciclare în cadrul lanțului valoric. Pe măsură ce mobilitatea electrică crește, se pune accentul pe reciclarea bateriilor de înaltă tensiune la sfârșitul ciclului de viață. În cadrul unui parteneriat pe termen lung cu SK tes – un furnizor lider de soluții inovatoare pentru ciclul de viață al tehnologiei – cobaltul, nichelul și litiul din bateriile scoase din uz sunt recuperate de la BMW și integrate în lanțul de aprovizionare pentru fabricarea de baterii noi. Această abordare în buclă închisă crește eficiența și reziliența BMW ca parte a unei economii circulare. BMW va urma o cale similară în SUA, Mexic și Canada până în 2026, cu un parteneriat separat.
BMW explorează și alte opțiuni de reciclare în procesul de creare a valorii. Un exemplu în acest sens este metoda de reciclare directă dezvoltată intern. BMW lucrează cu societatea sa mixtă Encory pentru a înființa un centru de competențe pentru reciclarea celulelor bateriei în Bavaria de Jos, unde compania își va pune în practică ideile de reciclare directă. Acest proces inovator va permite ca materialele reziduale din producția de celule de baterie și celulele întregi ale bateriei să fie defalcate mecanic în componentele lor constitutive valoroase. Materiile prime obținute în acest fel vor fi reutilizate direct în procesul de producție pilot pentru celulele bateriei la centrele de competență ale companiei.
Noul sistem e-drive al Gen6. BMW a păstrat principiul unui motor sincron excitat electric (EESM) pentru unitatea sa de putere Gen6. La acest tip de motor sincron, câmpul magnetic din rotor este generat de înfășurări alimentate cu curent continuu, mai degrabă decât cu magneți permanenți. În acest fel, puterea câmpului magnetic al rotorului poate fi ajustată optim la condițiile de sarcină predominante. Acest lucru are ca rezultat atât niveluri excelente de eficiență la punctele de operare relevante pentru client, cât și putere constantă la viteze de rotație mari.
Ca și în versiunea Gen5, motorul sincron va fi poziționat deasupra axei spate și va avea o carcasă compactă care încorporează unitatea de antrenare electrică, electronică de putere și transmisie. Multe dintre detaliile tehnice ale motorului au fost create cu ajutorul expertizei brevetate, doar rotorul fără ghivece reprezentând mai mult de zece cereri de brevet.
Grupul de propulsie Gen6 folosește o a doua tehnologie suplimentară de motor electric sub forma motorului asincron (ASM). Aici, în loc să fie generat de magneți permanenți (PSM) sau de excitație electrică (EESM), câmpul magnetic al rotorului este indus de stator. Pe acest tip de motor, rotorul ia forma unei cuști metalice. Motorul asincron oferă avantajul unui design mai compact și o eficiență superioară a costurilor. Variantele de motor ASM vor fi montate pe puntea din față a mașinilor Neue Klasse cu BMW xDrive.
Pe lângă adăugarea tehnologiei ASM, tehnologia EESM a suferit și o actualizare majoră pentru Gen6: rotorul, statorul și invertorul au fost toate proiectate pentru noua arhitectură de 800V a tehnologiei Gen6, pentru a maximiza performanța și eficiența sistemului de acționare. Acest lucru a fost ajutat în continuare de o reproiectare completă a sistemelor de răcire cu ulei și apă.
În plus, BMW a îmbunătățit motorul electric și carcasa centrală în ceea ce privește greutatea și rigiditatea acestora. Transmisia folosește încă un design elicoidal în două trepte, dar a fost optimizată în continuare prin îmbunătățiri ale geometriei și răcirii sale, niveluri de frecare mai scăzute și o acustică mai plăcută. „Creierul” motorului sincron excitat electric, invertorul, dispune acum de tehnologie de 800 V împreună cu semiconductori cu carbură de siliciu (SiC) pentru a crește eficiența. Invertorul este complet integrat în carcasa motorului electric. Sarcina sa este de a converti sursa de alimentare DC de la bateria de înaltă tensiune în AC pentru a fi utilizată la motorul electric. Invertorul a fost dezvoltat intern de BMW și este produs la Plant Steyr din Austria.
Greutate, costuri și pierderi de energie mai mici — eficiență mai mare în vehicul. Rezultatele obținute din încorporarea inteligentă a noilor tehnologii în grupul de propulsie electric, în timp ce îmbunătățesc în mod constant sistemele existente, fac o lectură impresionantă. În comparație cu un model Gen5 xDrive, un viitor model Neue Klasse complet cu tehnologie EESM și ASM se mândrește cu următoarele îmbunătățiri: pierderile de energie au fost reduse cu 40%, costurile cu 20% și greutatea cu 10%. Prin combinarea diferitelor tipuri de motoare electrice, abordarea tehnologică deschisă a BMW este, prin urmare, evidentă în domeniul mobilității electrice. În viitor, clienții vor putea alege dintre modelele echipate cu unul, două, trei sau patru motoare electrice, în funcție de preferințele și cerințele lor individuale. Tehnologia BMW eDrive de a șasea generație este un factor semnificativ în creșterea eficienței generale a vehiculului de aproximativ 20% pentru Neue Klasse. Această cifră se bazează pe o comparație cu generația actuală de vehicule complet electrice de la BMW.
Conceptul modular oferă un avantaj crucial pentru fabricarea motoarelor electrice. Conceptul de producție pentru sistemul de acționare electric Gen6 folosește principiul blocurilor de construcție modulare. Aceasta formează baza pentru producția extrem de flexibilă a diferitelor variante de acționare electrică în întreaga gamă de modele Neue Klasse. Conceptul modular „building block” conduce la economii pozitive de scară și la economii de costuri în dezvoltare și producție. Are și efectul de îmbunătățire a scalabilității volumelor de producție. Abordarea modulară asigură un grad ridicat de flexibilitate în producție, rețelele de aprovizionare și achiziții.
Sistemele de acționare electrică Gen6: fabricate în Steyr. Producția de serie a sistemelor de propulsie electrică Gen6 va începe la uzina BMW Steyr în vara anului 2025. Pre-producția a început deja la uzina din Austria în septembrie 2024. Motoarele de pre-producție sunt supuse unor teste riguroase, iar unele sunt deja montate în vehiculele de testare Neue Klasse de la Uzina Debrecen. Până în 2030, BMW va fi investit peste un miliard de euro pe amplasament de la lansarea proiectului în 2022 pentru a-și extinde expertiza în dezvoltare și producție pentru sistemele de propulsie electrică.
Datorită creșterii capacității, fabrica își va păstra statutul de principală unitate BMW pentru sisteme de propulsie. Fabrica dezvoltă și construiește motoare cu ardere pentru mărcile BMW și MINI de mai bine de 40 de ani. Experiența de mulți ani a Plant Steyr și nivelul înalt de expertiză în domeniul sistemelor de antrenare îl fac locul ideal pentru fabricarea motoarelor electrice Gen6. Are o capacitate anuală de producție de 600.000 de unități de acționare electrică. Motoarele diesel și pe benzină continuă să fie fabricate acolo, alături de motoarele electrice. Până în 2030, aproximativ jumătate dintre angajații de la fața locului ar trebui să lucreze în mobilitatea electrică – un pas vital pentru protejarea celor peste 4.700 de locuri de muncă din fabrică pe termen lung.
În viitor, toate componentele cheie ale unității de antrenare electrice inovatoare, extrem de integrate – și anume rotorul, statorul, transmisia, invertorul și carcasa – vor fi produse la Steyr. Aceasta va include pentru prima dată fabricarea invertoarelor într-un mediu intern de cameră curată, ducând astfel fabrica de motoare în domeniul ingineriei electrice. Componentele de acționare electrică vor fi construite pe două linii de asamblare noi la Steyr.
Managementul termic: interacțiune complexă, crucială pentru performanță. Managementul termic implică o interacțiune foarte complexă între diverse sisteme dintr-un vehicul electric și este de o importanță critică pentru o serie de parametri de performanță, inclusiv autonomia, consumul real, accelerația și timpul de încărcare. Managementul termic este o chestiune de menținere constantă a temperaturii motorului electric, a electronicii de putere și a bateriei de înaltă tensiune în intervalul optim, menținând în același timp standardele de confort al pasagerilor. Managementul termic eficient este important și pentru încărcarea rapidă. Aici, temperatura bateriei trebuie menținută într-o fereastră definită pentru a utiliza în mod optim capacitatea de încărcare disponibilă. Spre deosebire de motoarele cu ardere, motoarele electrice degajă puțină căldură. Aceasta înseamnă că, în funcție de starea de funcționare, bateria și celula pasagerului trebuie nu numai răcite, ci și încălzite. Site-ul Steyr dezvoltă sistemele de management termic pentru toate vehiculele electrice de la BMW. Centrul de dezvoltare al plantei este, de asemenea, responsabil pentru creierul din inima motorului electric – invertorul.
