BMW na podujatí Tech Days v meste Landshut predstavila prvé poznatky z vývoja a výroby vysokonapäťových batérií a elektrických pohonov využívajúcich technológiu eDrive šiestej generácie. Bude z nich ťažiť každé plne elektrické vozidlo radu Neue Klasse. Prvý model sa začne sériovo vyrábať už koncom tohto roka v maďarskom Debrecíne.
Mnoho motoristov očakáva rozhodujúci technologický skok v oblasti elektromobility. Zdá sa, že ten je na dosah. BMW čoraz častejšie a podrobnejšie informuje o inováciách a vlastnostiach svojej novej generácie elektromobilov známej ako Neue Klasse. S novou technológiou eDrive šiestej generácie (skrátene Gen6) robí BMW tento vytúžený technologický kvantový skok. Vylepšenia zahŕňajú novú 800 V architektúru, o 30 % vyššiu rýchlosť nabíjania a 30 % predĺženie dojazdu, pričom niektoré modely dosahujú ešte vyššie hodnoty. Keď napríklad terajší model i4 má dojazd 500 kilometrov, s novou generáciou pohonu sa predĺži na 650 km a doba nabíjania sa skráti z 30 na 20 minút. Pohon Gen6 nájde uplatnenie vo všetkých segmentoch vozidiel vrátane vysokovýkonných modelov BMW M.
Vysokonapäťová batéria preberá úlohu konštrukčného prvku v karosériách (Pack-to-open-body) a nové valcové články vytvoria priamu súčasť vysokonapäťovej batérie (Cell-to-pack). Nový valcový článok dosahuje o 20 % väčšiu energetickú hustotu ako prizmatický batériový článok Gen5. Medzi novinky patrí aj štandardná možnosť obojsmerného nabíjania.
BMW Energy Master
Všetky prvky, ktoré umožňujú tento technologický skok vpred, sa spájajú v riadiacej jednotke BMW Energy Master. Táto centrálna riadiaca jednotka sa nachádza priamo na vysokonapäťovej batérii a poskytuje rozhranie pre vysokonapäťové a nízkonapäťové napájanie, ako aj pre dáta z vysokonapäťovej batérie. Riadi aj napájanie elektrického motora a elektrického systému vozidla a zaisťuje bezpečnú a inteligentnú prevádzku vysokonapäťovej batérie. Hardvér aj softvér riadiacej jednotky vznikali plne interne v réžii spoločnosti BMW Group. To zaisťuje, že technologický vývoj a aktualizácie pre vozidlá možno implementovať nezávisle a v reálnom čase prostredníctvom aktualizácií softvéru na diaľku.
Prístup Local for local pre montáž vysokonapäťových batérií
Vysokonapäťové batérie pre vozidlá Neue Klasse sa montujú v piatich nových výrobných závodoch, ktoré sú v rámci prístupu Local for Local umiestnené v blízkosti závodov na výrobu vozidiel. Montážne miesta pre vysokonapäťové batérie Gen6 tak vznikajú v mestách Irlbach-Straßkirchen (Dolné Bavorsko), Debrecín (Maďarsko), Šen-Jangu (Čína), San Luis Potosí (Mexiko) a v meste Woodruff neďaleko závodu Spartanburg (USA). Tento prístup zabezpečuje plynulosť výroby aj v prípade nepredvídaných udalostí.
Predsériová výroba
Pred spustením sériovej výroby vysokonapäťových batérií vzniknú výrobné procesy a predsériové batérie absolvujú dôkladné testovanie. Deje sa tak v pilotných závodoch na vysokonapäťové batérie v Parsdorfe, Hallbergmoose a v Mníchove. Následne budú pripravené na sériovú výrobu v ostatných závodoch. Špecializácia na produkty a procesy sa sústreďuje v Bavorsku. Výroba riadiacej jednotky BMW Energy Master bude prebiehať v závode Landshut, ktorý potom bude zásobovať všetky závody na montáž vysokonapäťových batérií po celom svete. Tam následne nainštalujú vysoko inteligentnú riadiacu jednotku priamo na vysokonapäťovú batériu. Elektromotor s technológiou BMW eDrive šiestej generácie sa vyrába v závode Steyr v Rakúsku, kde sa nachádza aj vývojové centrum pre systémy elektrického pohonu a tepelného manažmentu.
Procesy recyklácie
V rámci dlhodobého partnerstva so spoločnosťou SK tes, poskytovateľom inovatívnych technologických riešení životného cyklu, sa kobalt, nikel a lítium z batérií po dobe životnosti dostávajú späť do dodávateľského reťazca na výrobu nových batérií. BMW Group bude do roku 2026 podobne postupovať aj v USA, Mexiku a v Kanade, kde uzavrie zmluvy so samostatnými partnermi. Spoločnosť skúma vo svojom výrobnom procese aj ďalšie možnosti recyklácie. Jeden z príkladov predstavuje interne vyvinutá metóda priamej recyklácie. Proces umožní mechanicky rozložiť zvyškové materiály z výroby batériových článkov, ako aj celé batériové články na ich jednotlivé zložky. Takto získané suroviny sa v špecializovaných centrách opätovne použijú priamo v pilotnom procese výroby batériových článkov.
Technológie elektromotorov
BMW v pohonnej jednotke Gen6 zachovalo princíp elektricky budeného synchrónneho motora (EESM). V tomto type synchrónneho motora vzniká magnetické pole v rotore pomocou vinutí napájaných jednosmerným prúdom a nie permanentnými magnetmi. Týmto spôsobom možno silu magnetického poľa rotora optimálne prispôsobiť prevládajúcim podmienkam zaťaženia. Rovnako ako v prípade verzie Gen5 bude synchrónny motor umiestnený nad zadnou nápravou a dostane kompaktný kryt zahŕňajúci elektrickú pohonnú jednotku, výkonovú elektroniku a prevodovku.
Hnacie ústrojenstvo Gen6 využíva druhú prídavnú technológiu elektromotora vo forme asynchrónneho motora (asynchronous motor – ASM). V tomto prípade vzniká indukované magnetické pole rotora pomocou statora namiesto toho, aby ho generovali permanentné magnety alebo elektrické budenie. Na tomto type motora má rotor formu kovovej klietky. Asynchrónny motor ponúka výhodu kompaktnejšej konštrukcie a nákladovej efektívnosti. Varianty motora ASM budú namontované na prednej náprave vozidiel Neue Klasse s pohonom xDrive.
Okrem pridania technológie ASM prešla technológia EESM pre Gen6 významnou modernizáciou. Rotor, stator a invertor vznikli podľa potrieb pre 800 V architektúru. Prepracované boli olejové a vodné chladiace systémy. Okrem toho sa konštruktérom podarilo z hľadiska hmotnosti a tuhosti vylepšiť aj elektromotor a centrálny kryt. Prevodovka stále používa dvojstupňovú špirálovú konštrukciu, ale prešla úpravami geometrie a chladenia. Zároveň dosahuje nižšie úrovne trenia a príjemnejšiu akustiku. Elektricky budený mozog synchrónneho motora, ktorým je menič, teraz pre zvýšenie účinnosti využíva technológiu 800 V spolu s polovodičmi z karbidu kremíka (SiC). Menič kompletne tvorí súčasť krytu elektromotora. Jeho úlohou je previesť jednosmerný zdroj z vysokonapäťovej batérie na striedavý pre použitie v elektromotore. Menič bol vyvinutý vo vlastnej réžii a vyrába sa v závode Steyr v Rakúsku.
Zníženie nákladov aj energetických strát
V porovnaní s modelom Gen5 xDrive sa budúci model Neue Klasse s technológiou EESM a ASM môže pochváliť nasledujúcimi vylepšeniami: energetické straty sa znížili o 40 %, náklady o 20 % a hmotnosť o 10 %. V budúcnosti si zákazníci budú môcť vybrať z modelov vybavených jedným, dvoma, tromi, alebo štyrmi elektromotormi. Šiesta generácia technológie BMW eDrive predstavuje významný faktor pre zvýšenie celkovej účinnosti vozidla, čo v prípade vozidiel Neue Klasse znamená zvýšenie účinnosti o približne 20 % v porovnaní so súčasnou generáciou plne elektrických vozidiel.
