Încarci mai repede, conduci mai mult: BMW Group dezvăluie conceptul revoluţionar de propulsie electrică cu tehnologie 800 V pentru Neue Klasse

Fiecare automobil electric Neue Klasse va beneficia de tehnologie. Primul model Neue Klasse va intra în producţie de serie în cursul acestui an la uzina de la Debrecen (Ungaria). Mai jos este o prezentare generală a punctelor importante ale tehnologiei:

• Unitatea centrală de control inteligent Energy Master pentru bateria de înaltă tensiune - dezvoltată de BMW Group şi produsă la uzina din Landshut.
• Un nou concept de baterie de înaltă tensiune care, împreună cu celula cilindrică BMW, promite să aducă un salt tehnologic - inclusiv îmbunătăţiri semnificative ale densităţii energetice, vitezei de încărcare şi autonomiei.
• De asemenea, BMW Group îşi demonstrează deschiderea tehnologică cu sistemele de propulsie electrice - prin utilizarea diferitelor tipuri de motoare electrice: SSM (motor sincron) şi ASM (motor asincron).
• O abordare modulară a producţiei de motoare electrice oferă BMW Group un grad excepţional de flexibilitate.
• BMW Group reuneşte competenţa din întregul lanţ de valori al mobilităţii electrice din Bavaria şi Austria - de la dezvoltare, prin achiziţie şi producţie, până la reciclare.
• BMW Group demonstrează atât deschidere către tehnologie, cât şi competenţă deplină în toate domeniile mobilităţii electrice.

Adoptarea unei abordări deschise către tehnologie, stabilind în acelaşi etalonul mobilităţii electrice

"Pentru BMW Group, mobilitatea electrică reprezintă viitorul şi o zonă-cheie de dezvoltare. Suntem lideri cu această tehnologie de propulsie. În acelaşi timp, adoptăm în mod asumat o abordare deschisă pentru tehnologie, recunoscând că nevoile de mobilitate variază între diferitele regiuni ale lumii", explică Dr. Joachim Post, membru al Consiliului de Administraţie al BMW AG, responsabil pentru Reţeaua de Achiziţii şi Furnizori. "Vrem să oferim clienţilor noştri cel mai bun concept de propulsie pentru fiecare nevoie. Este posibil să facem ambele: să oferim cea mai bună tehnologie de propulsie pentru fiecare nevoie şi să fim lideri ai mobilităţii electrice."

Baterie de înaltă tensiune şi Energy Master pentru Gen6

Mai compacte (înălțimea redusă), mai rapide, mai multă autonomie: bateriile de înaltă tensiune pentru Gen6

Cu noua tehnologie BMW eDrive de a şasea generaţie (Gen6 pe scurt), BMW Group face un salt tehnologic important. Îmbunătăţirile includ o viteză de încărcare cu 30% mai rapidă şi o creştere cu 30% a autonomiei, anumite modele atingând valori şi mai mari. Conceptul de baterie de înaltă tensiune Gen6 beneficiază de noua tehnologie 800V. Gen6 îşi va face debutul anul acesta în Neue Klasse şi, ulterior, va fi folosită pentru a propulsa modele din gama de produse electrice a BMW Group. Conceptul pentru bateriile de înaltă tensiune Gen6 este fundamental nou şi îşi va găsi utilizare în toate segmentele - până la modelele de înaltă performanţă de la BMW M GmbH. Noul design mai cu înălțime redusă (mai subțire) permite ca bateria de înaltă tensiune să fie integrată într-o varietate de modele diferite, indiferent de înălţimea automobilului. Bateria de înaltă tensiune preia rolul de componentă structurală în caroseriile 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 energetică mai mare cu 20% decât modelul anterior, celula prismatică a bateriei Gen5. Noua tehnologie asigură încărcarea bidirecțională: BMW Group a confirmat încărcarea bidirecţională ca standard pentru Gen6.

Unitate centrală de control inteligent: BMW Energy Master

Toate elementele care permit acest salt tehnologic se întâlnesc în BMW Energy Master. Această unitate centrală de control este poziţionată pe bateria de înaltă tensiune şi oferă interfaţa pentru alimentarea cu energie de înaltă şi joasă tensiune şi pentru datele de la bateria de înaltă tensiune. De asemenea, controlează alimentarea cu energie pentru motorul electric şi sistemul electric al automobilului şi asigură funcţionarea sigură şi inteligentă a bateriei de înaltă tensiune. BMW Group a depus o serie întreagă de cereri noi de brevet pentru sistemul electric al automobilului, inclusiv siguranţele electronice ale acestuia. Atât hardware-ul, cât şi software-ul Energy Master au fost dezvoltate integral în cadrul BMW Group. Acest lucru asigură că dezvoltările tehnologice şi actualizările pentru automobile pot fi implementate independent şi în timp real prin intermediul actualizărilor software de la distanţă, oferind un beneficiu deosebit pentru clienţi.

Abordare "local pentru local" pentru asamblarea bateriilor de înaltă tensiune şi reţeaua de furnizori

Bateriile de înaltă tensiune pentru Neue Klasse sunt asamblate în cinci noi unităţi de producţie pe care BMW Group le-a amplasat în apropierea fabricilor sale de automobile, ca parte a unei abordări "local pentru local". De exemplu, locaţii de asamblare de ultimă oră pentru bateriile de înaltă tensiune Gen6 prind contur în lrlbach-Straßkirchen (Bavaria Inferioară), Debrecen (Ungaria), Shenyang (China), San Luis Potosí (Mexic) şi Woodruff, lângă Spartanburg (SUA). Această abordare protejează producţia chiar şi în cazul unor evenimente politice şi economice neprevăzute. În plus, locaţiile existente sunt în curs de consolidare, cu locuri de muncă acoperite. Principiul "local pentru local" continuă în reţeaua de furnizori de celule de baterii: pentru a acoperi cererea de Gen6, BMW Group a încheiat acorduri contractuale cu cinci fabrici de celule de baterii - răspândite în Europa, China şi SUA - cu diverşi parteneri.

"Cell-to-pack" şi "pack-to-open-corp"

Producţia bateriilor de înaltă tensiune Gen6 urmează principiile "cell-to-pack" şi "pack-to-corp deschis". "Cell-to-pack" presupune poziţionarea celulelor cilindrice, fabricate de furnizori conform specificaţiilor BMW Group, direct în carcasa bateriei de înaltă tensiune, fără a integra celulele într-o serie de module, mai întâi. "Pack-to-open-body" se referă la noul rol al bateriei de înaltă tensiune drept componentă structurală în arhitectura automobilului. Numeroase inovaţii brevetate de BMW Group se regăsesc aici.

Cunoştinţe din Bavaria şi Austria - solicitate în întreaga lume

Înainte ca producţia de serie a bateriilor de înaltă tensiune să înceapă în întreaga lume, vor fi dezvoltate procesele de producţie, iar bateriile de preserie vor fi supuse unor teste amănunţite. Acest lucru se va întâmpla la uzinele-pilot BMW Group pentru baterii de înaltă tensiune din Parsdorf, Hallbergmoos şi München. Până atunci, noile fabrici de producţie de serie din întreaga lume vor fi gata. Competenţa produselor şi proceselor este centrată în Bavaria. Producţia Energy Master va avea loc la uzina din Landshut, care ulterior va aproviziona toate fabricile de asamblare a bateriilor de înaltă tensiune din întreaga lume. Acolo, unitatea de control inteligent va fi instalată pe bateria de înaltă tensiune. Motorul electric cu tehnologia BMW eDrive de a şasea generaţie este produs la uzina din Steyr (Austria), care găzduieşte şi un centru de dezvoltare pentru sisteme de propulsie electrice şi management termic.

Producţia Energy Master la uzina BMW Group din Landshut

Un sistem de producţie de ultimă generaţie pentru BMW Energy Master prinde contur la uzina din Landshut. În prezent, aceasta produce unitatea de control foarte complexă ca versiune de preserie. Producţia de serie pe prima linie de producţie va începe în august 2025, după care va urma o nouă etapă de extindere la jumătatea anului 2026. Este pentru prima dată când dezvoltarea şi producţia acestei unităţi centrale de control au loc în interiorul BMW Group. "Fiind cel mai mare producător intern de componente al companiei, Landshut joacă un rol important pentru Neue Klasse", declară Dr. Joachim Post. "Uzina este un centru de inovaţie şi un vector de transformare." Aproximativ 200 de oameni vor fi angajaţi în zona de producţie Energy Master de la Landshut atunci când va începe producţia, ajungând până la 700 de persoane odată cu dezvoltarea producţiei. Începând cu 2020, BMW Group a făcut investiţii de câteva sute de milioane de euro în extinderea mobilităţii electrice la uzina din Landshut, întărind atât unitatea de producţie în sine, cât şi statutul Germaniei de putere industrială pe termen lung. Sistemul de producţie modular folosit pentru producerea Energy Master a fost proiectat în întregime tot de către BMW Group. Este furnizat cu subcomponente de către un lanţ de aprovizionare creat de BMW Group. Acest lucru se extinde la lanţul de aprovizionare cu "n" niveluri pentru componente critice pentru aprovizionare, cum sunt semiconductorii. Beneficiile acestei configuraţii pot fi văzute atât în ceea ce priveşte costurile, cât şi securitatea aprovizionării. Sistemul de producţie scalabil permite companiei să răspundă rapid şi flexibil la cerinţele pieţei. Gradul ridicat de automatizare, care implică până la 400 de roboţi în etapa finală de expansiune, maximizează eficienţa. Monitorizarea complexă în timpul procesului, care include utilizarea sistemelor de camere bazate pe Al, şi verificări de 100% ale sistemului complet într-un mediu de cameră curată, totul pentru a aasigura calitatea maximă.

Diferite procese de reciclare în cadrul lanţului de valori

Pe măsură ce mobilitatea electrică se dezvoltă, se pune accentul pe reciclarea bateriilor de înaltă tensiune la sfârşitul ciclului de viaţă. În cadrul unui parteneriat pe termen lung cu SK tes - furnizor de soluţii inovatoare de top pentru reciclarea bateriei -, cobaltul, nichelul şi litiul din bateriile scoase din uz sunt recuperate de la BMW Group şi integrate în lanţul de aprovizionare pentru fabricarea de baterii noi. Această abordare în buclă închisă creşte eficienţa şi rezilienţa BMW Group ca parte a unei economii circulare. BMW Group va urma o cale similară în SUA, Mexic şi Canada până în 2026, cu un parteneriat separat.

Reciclare directă inovatoare la BMW Group

BMW Group explorează şi alte opţiuni de reciclare. Un exemplu în acest sens este metoda de reciclare directă dezvoltată intern. BMW Group lucrează cu joint-venture-ul Encory pentru a înfiinţa un centru de competenţe pentru reciclarea celulelor de baterii în Bavaria Inferioară, unde compania îşi va pune în practică ideile de reciclare directă. Acest proces inovator va permite ca materialele reziduale din producţia de celule de baterii şi celulele întregi ale bateriei să fie demontate mecanic în componentele constitutive valoroase. Materiile prime obţinute în acest fel vor fi reutilizate direct în procesul-pilot de producţie pentru celulele de baterii la centrele de competenţă ale companiei.

Sistemul de propulsie electric al Gen6

Abordare tehnologică deschisă pentru mobilitatea electrică: noul sistem de propulsie electric al Gen6

BMW Group a păstrat principiul unui motor sincron AC (EESM – Motor Sincron Excitat Extern) pentru unitatea de putere Gen6. La acest tip de motor sincron (EESM), câmpul magnetic din rotor este generat de bobine alimentate cu curent continuu (excitat extern), nu cu magneţi permanenţi (pământuri rare). În acest fel, puterea câmpului magnetic al rotorului poate fi ajustată optim la condiţiile de sarcină cele mai importante. Acest lucru are ca rezultat atât niveluri excelente de eficienţă la punctele de operare relevante pentru client, cât şi putere constantă la viteze mari de rotaţie. Ca şi în versiunea Gen5, motorul sincron va fi poziţionat deasupra punţii spate şi va avea o carcasă compactă care încorporează unitatea de propulsie electrică, electronica de putere şi transmisia. Multe dintre detaliile tehnice ale motorului au fost create cu ajutorul competenţei brevetate, doar rotorul fără carcasă (non-potted rotor) acoperind mai mult de 10 cereri de brevet.

Neue Klasse încorporează în plus tehnologia ASM

Sistemul de propulsie Gen6 foloseşte o a doua tehnologie suplimentară de motor electric sub forma motorului asincron (ASM). În acest caz rotorul, în loc să fie sub forma unui magnet (PSM) sau excitat exterior printr-o sursă de curent (EESM), rotorul este excitat prin câmpul magnetic variabil creat de rotor. Pentru acest tip de motor, rotorul este sub forma unei bobine în scurtcircuit. Motorul asincron oferă avantajul unui design mai compact, avantaje de masă şi o eficienţă superioară a costurilor. Variantele de motor ASM vor fi montate pe puntea din faţă a modelelor Neue Klasse cu BMW xDrive – este astfel o soluție ideală pentru o arhitectură orientată către tracțiunea spate.

Îmbunătăţiri extinse ale tehnologiei EESM

Pe lângă adăugarea tehnologiei ASM, tehnologia EESM a fost supusă unei actualizări majore pentru Gen6: rotorul, statorul şi invertorul au fost proiectate pentru noua arhitectură 800V a tehnologiei Gen6, pentru a maximiza performanţa şi eficienţa sistemului de propulsie. Acest lucru a fost ajutat suplimentar de o reproiectare completă a sistemelor de răcire cu ulei şi apă. În plus, experţii BMW Group au reuşit să îmbunătăţească motorul electric şi carcasa centrală şi în ceea ce priveşte masa şi rigiditatea. Transmisia foloseşte acelați un design elicoidal în două trepte, dar a fost optimizată suplimentar prin îmbunătăţiri ale geometriei şi răcirii, niveluri de frecare mai scăzute şi o acustică mai plăcută. "Creierul" motorului sincron electric, invertorul, dispune acum de tehnologie 800V împreună cu semiconductori din carbură de siliciu (SiC) pentru a crește eficienţa. Invertorul este complet integrat în carcasa motorului electric. Misiunea lui este să transforme sursa de curent continuu de la bateria de înaltă tensiune în curent alternativ pentru a fi utilizat la motorul electric. Invertorul a fost dezvoltat intern de BMW Group şi este produs la uzina BMW Group din Steyr.

Masă redusă, costuri şi pierderi de energie mai mici - eficienţă mai mare

Utilizarea inteligentă a noilor tehnologii în sistemul de propulsie electric aduc un pachet larg de beneficii. În comparaţie cu un model Gen5 xDrive, deja un sistem deosebit de performant, un model Neue Klasse echipat cu tehnologie EESM şi ASM vine următoarele îmbunătăţiri: pierderile de energie au fost reduse cu 40%, costurile cu 20%, iar masa cu 10%. Prin combinarea diferitelor tipuri de motoare electrice, abordarea tehnologică deschisă a BMW Group aduce beneficii clare în domeniul mobilităţii electrice. În viitor, clienţii vor putea alege dintre modelele echipate cu unul, două, trei sau patru motoare electrice, în funcţie de de diferite configurații de performanță. Tehnologia BMW eDrive de a şasea generaţie este un factor semnificativ în creşterea eficienţei generale a automobilului cu aproximativ 20% pentru Neue Klasse. Acest nivel se bazează pe o comparaţie cu generaţia actuală de automobile electrice de la BMW Group.

Conceptul modular oferă un avantaj crucial pentru fabricarea motoarelor electrice

Conceptul de producţie pentru sistemul de propulsie electric Gen6 foloseşte principiul blocurilor de construcţie modulare. Aceasta formează baza pentru producţia extrem de flexibilă a diferitelor variante de propulsie electrică în întreaga gamă de modele Neue Klasse. Conceptul modular "building block" oferă economii de scară şi economii de costuri în dezvoltare şi producţie. De asemenea, are ca efect îmbunătăţirea scalabilităţii volumelor de producţie. Abordarea modulară asigură un grad ridicat de flexibilitate în producţie, reţele de aprovizionare şi achiziţii.

Sistemele de propulsie electrice Gen6: fabricate în Steyr

Producţia de serie a sistemelor de propulsie electrice Gen6 va începe în vara anului 2025 la uzina BMW Group din Steyr. Preproducţia a început deja la uzina din Austria în septembrie 2024. Motoarele de preproducţie sunt supuse unor teste riguroase, iar unele sunt deja montate în automobile de testare Neue Klasse de la uzina din Debrecen. Până în 2030, totalul investiţiilor făcute de BMW Group în locaţie, de la lansarea proiectului în 2022, va fi de peste un miliard de euro. Acest investiții includ extinderea competenţei în dezvoltare şi producţie pentru sistemele de propulsie electrice. Datorită creşterii capacităţii, uzina îşi va păstra statutul de principală locaţie a BMW Group pentru sisteme de propulsie. Fabrica dezvoltă şi construieşte motoare termice pentru mărcile BMW şi MINI de peste 40 de ani. Experienţa de mulţi ani a uzinei din Steyr şi nivelul înalt de competenţă în domeniul sistemelor de propulsie îl fac locul ideal pentru fabricarea motoarelor electrice Gen6. Are o capacitate anuală de producţie de 600.000 de sisteme de propulsie electrice. Motoarele diesel şi pe benzină continuă să fie fabricate acolo, alături de motoarele electrice. Până în 2030, aproximativ jumătate dintre angajaţii de aici ar trebui să lucreze în mobilitate electrică - un pas vital pentru protejarea pe termen lung a celor peste 4.700 de locuri de muncă din fabrică. În viitor, toate componentele-cheie ale sistemelor de propulsie electrice inovatoare, foarte compacte - adică rotorul, statorul, transmisia, invertorul şi carcasa -, vor fi produse la Steyr. Aceasta va include fabricarea în premieră a invertoarelor într-un mediu intern de cameră curată, ducând astfel fabrica de motoare în domeniul ingineriei electrice. Componentele de propulsie electrică vor fi construite pe două linii de asamblare noi la Steyr.

Managementul termic: interacţiune complexă, crucială pentru performanţă

Managementul termic implică o interacţiune foarte complexă între diverse sisteme ale automobilului electric şi este de o importanţă critică pentru o serie de parametri de performanţă, inclusiv autonomia, consumul real, acceleraţia şi timpul de încărcare. Managementul termic este o chestiune de menţinere constantă a temperaturii motorului electric, a electronicii de putere şi a bateriei de înaltă tensiune în intervalul optim, menţinând în acelaşi timp standardele de confort al pasagerilor. Managementul termic eficient este important şi pentru încărcarea rapidă. Aici, temperatura bateriei trebuie menţinută într-o fereastră definită pentru a utiliza în mod optim capacitatea de încărcare disponibilă. Spre deosebire de motoarele termice, motoarele electrice degajă puţină căldură. Aceasta înseamnă că, în funcţie de starea de funcţionare, bateria şi habitaclul trebuie nu doar răcite, ci şi încălzite. Locaţia din Steyr dezvoltă sistemele de management termic pentru toate automobilele electrice ale BMW Group. Centrul de dezvoltare al uzinei este responsabil şi pentru creierul din centrul motorului electric - invertorul.

Uzina BMW Group din Landshut - un producător versatil de componente

Uzina BMW Group din Landshut este cea mai mare fabrică de componente a BMW Group din întreaga lume, furnizând componente pentru toate fabricile de automobile şi sisteme de propulsie ale companiei. Forţa sa de muncă de aproximativ 3.700 de angajaţi produce un spectru larg de componente de ultimă oră pentru automobilele BMW Group. Lucrând îndeaproape cu Centrul de Cercetare şi Inovaţie (FIZ) al BMW Group din München, uzina din Landshut joacă un rol esenţial ca centru de inovare pentru industria auto. Ea dezvoltă tehnologii de pionierat şi procese de producţie care servesc la menţinerea avantajului competitiv al companiei. Pe parcursul proiectului Neue Klasse, aici se vor investi aproximativ 200 de milioane de euro în turnătoria de metale uşoare pentru a creşte capacitatea anuală de producţie pentru carcasele de motoare electrice. Procesul Injector Casting (ICA) dezvoltat şi brevetat în Landshut este un exemplu excelent al puterii de inovaţie a fabricii. Acest proces unic la nivel global este utilizat pentru fabricarea carcaselor foarte complexe din aluminiu ale motoarelor electrice, care stabilesc noi standarde pentru designul uşor şi integrarea funcţională.