Rýchlejšie nabíjanie, dlhší dojazd: BMW Group predstavuje revolučný koncept elektrického pohonu s 800 V technológiou pre vozidlá Neue Klasse

Spoločnosť BMW Group predstavuje ďalší skok vpred v oblasti technológie elektrického pohonu a v procese, ktorý otvára novú éru čisto elektrického pohonu. Na podujatí Tech Days v meste Landshut predstavila spoločnosť prvé poznatky z vývoja a výroby vysokonapäťových batérií a elektrických pohonov využívajúcich technológiu BMW eDrive šiestej generácie. Bude z nich ťažiť každé plne elektrické vozidlo Neue Klasse. Prvý model Neue Klasse sa začne sériovo vyrábať koncom tohto roka v závode Debrecín v Maďarsku. Nižšie sa nachádza prehľad najdôležitejších technológií:

• Inteligentná centrálna riadiaca jednotka Energy Master na vysokonapäťovej batérii – vyvinutá spoločnosťou BMW Group a vyrobená v závode Landshut.
• Nová koncepcia vysokonapäťovej batérie, ktorá spolu s valcovým článkom BMW sľubuje kvantový technologický skok – vrátane výrazného zlepšenia energetickej hustoty, rýchlosti nabíjania a dojazdu.
• BMW Group tiež demonštruje svoju technologickú otvorenosť systémami elektrického pohonu – použitím rôznych typov synchrónnych a asynchrónnych elektromotorov (SSM a ASM).
• Modulárny prístup k výrobe elektromotorov dáva spoločnosti BMW Group výnimočný stupeň flexibility.
• BMW Group spája odborné znalosti z celého hodnotového reťazca elektrickej mobility v Bavorsku a v Rakúsku – od vývoja, cez nákup a výrobu, až po recykláciu.
• BMW Group demonštruje technologickú otvorenosť a široké odborné znalosti vo všetkých oblastiach elektrickej mobility.

Prijatie technologicky otvoreného prístupu pri udávaní tempa v oblasti elektrickej mobility

„Pre spoločnosť BMW Group predstavuje elektrická mobilita budúcnosť a kľúčovú oblasť rastu. S touto technológiou pohonu sme na čele. Zároveň zámerne využívame technologicky otvorený prístup, pričom uznávame, že potreby mobility sa v rôznych regiónoch sveta líšia,ˮ vysvetľuje Dr. Joachim Post, člen predstavenstva spoločnosti BMW AG, zodpovedný za nákupnú a dodávateľskú sieť. „Našim zákazníkom chceme ponúknuť najlepší koncept pohonu pre všetky ich potreby. Dokážeme urobiť oboje: ponúknuť najlepšiu technológiu pohonu pre všetky potreby a byť v popredí elektrickej mobility.ˮ

Tenšie, rýchlejšie, výkonnejšie: vysokonapäťové batérie pre Gen6

S novou technológiou BMW eDrive šiestej generácie (skrátene Gen6) robí spoločnosť BMW Group technologický kvantový skok. Vylepšenia na strane produktu zahŕňajú o 30 % vyššiu rýchlosť nabíjania a 30 % predĺženie dojazdu, pričom niektoré modely dosahujú ešte vyššie hodnoty. Okrem toho koncept vysokonapäťovej batérie Gen6 ťaží z novej 800 V technológie. Gen6 sa tento rok prvý raz predstaví v Neue Klasse a následne sa použije na pohon modelov v rámci plne elektrického produktového radu spoločnosti BMW Group. Koncept vysokonapäťových batérií Gen6 je úplne nový a nájde uplatnenie vo všetkých segmentoch vozidiel – až po vysokovýkonné modely od BMW M GmbH. Jeho nová, ešte tenšia konštrukcia, umožňuje zabudovanie vysokonapäťovej batérie do rôznych modelov bez ohľadu na výšku vozidla. Vysokonapäťová batéria preberá úlohu konštrukčného prvku v karosériách modelov Neue Klasse (Pack-to-open-body) a nové valcové články vytvoria priamu súčasť vysokonapäťovej batérie (Cell-to-pack). Nový valcový článok automobilky BMW dosahuje o 20 % väčšiu energetickú hustotu ako jeho predchodca, prizmatický batériový článok Gen5. Medzi novinky patrí štandardná možnosť obojsmerného nabíjania, čo spoločnosť BMW Group potvrdila pre Gen6.

Vysoko inteligentná centrálna riadiaca jednotka: 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. Spoločnosť BMW Group podala v súvislosti s elektrickým systémom vozidla, vrátane jeho elektronických poistiek, celý rad nových patentových prihlášok. Hardvér aj softvér riadiacej jednotky BMW Energy Master 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, čo poskytuje zákazníkom mimoriadny prínos.

Prístup Local for local pre montáž vysokonapäťových batérií a sieť dodávateľov

Vysokonapäťové batérie pre vozidlá Neue Klasse sa montujú v piatich nových výrobných závodoch, ktoré spoločnosť BMW Group v rámci prístupu Local for Local umiestnila v blízkosti svojich závodov na výrobu vozidiel. Napríklad špičkové montážne miesta pre vysokonapäťové batérie Gen6 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 politických a ekonomických udalostí. Okrem toho sa posilňujú existujúce lokality, pričom sa udržiavajú súčasné a vznikajú nové pracovné miesta. Princíp Local for local pokračuje aj v dodávateľskej sieti pre batériové články. S cieľom pokryť dopyt po Gen6 uzavrela spoločnosť BMW Group zmluvné dohody s rôznymi partnermi pre päť tovární na batérie rozmiestnených v Európe, Číne a v USA.

Cell-to-pack a Pack-to-open-body

Výroba vysokonapäťových batérií Gen6 sa riadi princípmi Cell-to-pack a Pack-to-open-body. Cell-to-pack zahŕňa umiestnenie valcových článkov, vyrobených dodávateľmi podľa špecifikácií spoločnosti BMW Group, priamo do krytu vysokonapäťovej batérie bez medzistupňa modulu. Pack-to-open-body poukazuje na novú úlohu vysokonapäťovej batérie ako konštrukčného prvku v architektúre vozidla. Tu našlo uplatnenie množstvo inovácií patentovaných spoločnosťou BMW Group.

Know-how z Bavorska a Rakúska žiadané po celom svete

Pred celosvetovým spustením sériovej výroby vysokonapäťových batérií vzniknú výrobné procesy a predsériové batérie absolvujú dôkladné testovanie. Deje sa tak v pilotných závodoch spoločnosti BMW Group 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.

Rôzne procesy recyklácie v rámci hodnotového reťazca

S rastúcou elektrickou mobilitou sa kladie čoraz väčší dôraz na recykláciu vysokonapäťových batérií na konci ich životného cyklu. V rámci dlhodobého partnerstva so spoločnosťou SK tes, popredným poskytovateľom inovatívnych technologických riešení životného cyklu, sa kobalt, nikel a lítium z batérií po dobe životnosti získavajú od spoločnosti BMW Group a dostávajú sa opäť späť do dodávateľského reťazca na výrobu nových batérií. Tento uzavretý prístup zvyšuje efektivitu a odolnosť spoločnosti BMW Group ako súčasť obehového hospodárstva. Spoločnosť BMW Group bude až do roku 2026 podobne postupovať aj v USA, Mexiku a v Kanade, kde uzavrie zmluvy so samostatnými partnermi.

Technologicky otvorený prístup k elektrickej mobilite: nový systém elektrického pohonu Gen6

Spoločnosť BMW Group zachovala v pohonnej jednotke Gen6 princíp elektricky budeného synchrónneho motora (electrically excited synchronous motor – 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. Výsledkom je vynikajúca úroveň účinnosti v prevádzkových podmienkach relevantných pre zákazníka a zároveň aj konštantný výstupný výkon pri vysokých otáčkach. 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. Mnohé z technických detailov motora vznikli s pomocou patentovaných odborných znalostí, pričom na samotný rotor bez zaliatia sa vzťahuje viac ako desať patentových prihlášok.

Neue Klasse zároveň obsahuje aj technológiu ASM

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 (permanent magnets –PSM), alebo elektrické budenie (electrically excited synchronous motor – EESM). Na tomto type motora má rotor formu kovovej klietky. Asynchrónny motor ponúka výhodu kompaktnejšej konštrukcie a vynikajúcej nákladovej efektívnosti. Varianty motora ASM budú namontované na prednej náprave vozidiel Neue Klasse s pohonom BMW xDrive.

Rozsiahle vylepšenia technológie EESM

Okrem pridania technológie ASM prešla technológia EESM pre Gen6 významnou modernizáciou. Rotor, stator a invertor vznikli presne podľa potrieb pre novú 800 V konštrukciu technológie Gen6, čím sa maximalizoval výkon a účinnosť pohonného systému. K tomu prispelo aj kompletné prepracovanie olejových a vodných chladiacich systémov. Okrem toho sa konštruktérom zo spoločnosti BMW Group podarilo z hľadiska hmotnosti a tuhosti vylepšiť aj elektromotor a centrálny kryt. Prevodovka stále používa dvojstupňovú špirálovú konštrukciu, ale prešla úpravami a vylepšeniami 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 spoločnosti BMW Group a vyrába sa v závode Steyr v Rakúsku.

Modulárna koncepcia poskytuje pri výrobe elektromotorov rozhodujúcu výhodu

Výrobný koncept elektrického pohonu Gen6 využíva princíp modulárnych stavebných blokov. To tvorí základ pre vysoko flexibilnú výrobu rôznych variantov elektrického pohonu v rámci celého modelového radu Neue Klasse. Modulárny koncept stavebných blokov vedie k pozitívnym úsporám z rozsahu a zároveň aj k úsporám nákladov vo vývoji a výrobe. Zároveň pozitívne vplýva aj na zlepšenie škálovateľnosti objemov výroby. Modulárny prístup zabezpečuje vysoký stupeň flexibility vo výrobe, v dodávateľských sieťach, ako aj v obstarávaní.