据外媒报道,在Tech Days上,宝马集团(BMW Group)对使用第六代宝马eDrive技术的高压电池和电力驱动系统的开发和生产提供了一些初步见解。每辆纯电动Neue Klasse汽车都将获益。首款Neue Klasse车型将于今年年末在匈牙利德布勒森工厂(Plant Debrecen)投入量产。
图片来源:宝马
“对于宝马集团来说,电动汽车是未来,也是增长的关键领域。我们正引领这项动力传动系统技术的发展。同时,我们有意采取技术开放的方法,认识到世界不同地区的出行需求各不相同,”宝马集团董事会成员、采购和供应商网络负责人Joachim Post博士解释说。“我们希望为客户提供满足各种需求的最佳驱动理念。我们可以同时做到这两点:提供满足各种需求的最佳驱动技术,并走在电动汽车发展的前沿。”
更纤薄、更快、更远:Gen6高压电池
借助全新的第六代BMW eDrive技术(简称Gen6),宝马集团正在实现技术飞跃。产品方面的改进包括充电速度提高30%,续航里程增加30%,某些车型的续航里程甚至更高。此外,Gen6高压电池概念受益于新的800V技术。Gen6将于今年在Neue Klasse上首次亮相,随后将用于宝马集团纯电动产品系列的车型。
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Gen6高压电池的概念是全新的,将应用于所有车辆领域,包括宝马的高性能车型。其全新的、更纤薄的设计使高压电池可以集成到各种不同车型中,无论车辆高度如何。高压电池在Neue Klasse车型的车身中扮演着结构部件的角色(“电池车身一体化”,pack-to-open-body),而新的圆柱形电池将直接集成到高压电池中(“无模组”,cell-to-pack)。新款宝马圆柱形电池的能量密度比其前身Gen5方形电池高出20%。并且可以双向充电:宝马集团已确认双向充电将成为Gen6的标准配置。
高度智能的中央控制单元:BMW Energy Master
BMW Energy Master汇聚了促成这一技术飞跃的所有要素。该中央控制单元位于高压电池上,提供高压和低压电源以及高压电池数据的接口。它还控制电机和车辆电气系统的电源,确保高压电池安全智能地运行。宝马集团已为车辆电气系统提交了一系列新专利申请,包括其电子保险丝。Energy Master的硬件和软件均由宝马集团完全独立开发。这确保了车辆的技术开发和更新可以通过远程软件升级独立实时地实施,为客户提供特别优势。
高压电池组装和供应商网络的“本地为本地(Local for local)”方法
作为“本地为本地”方法的一部分,Neue Klasse的高压电池在宝马集团位于其汽车工厂附近的五个新生产设施中组装。例如,Gen6高压电池的尖端组装地点正在Irlbach-Straßkirchen(下巴伐利亚)、Debrecen(匈牙利)、沈阳(中国)、San Luis Potosí(墨西哥)和 Woodruff(斯巴达堡附近)(美国)形成。这种方法即使在发生不可预见的政治和经济事件时也能保障生产。此外,现有的工厂正在得到加强,既保证了工作岗位,又创造了工作岗位。电池供应商网络继续采用“本地为本地”的原则:为了满足Gen6的需求,宝马集团与各个合作伙伴达成了五家电池工厂(分布在欧洲、中国和美国)的合同协议。
“cell-to-pack”和“pack-to-open-body”
Gen6高压电池的生产遵循“cell-to-pack”和“pack-to-open-body”原则。“cell-to-pack”涉及将圆柱形电池(由供应商根据宝马集团的规格制造)直接定位在高压电池的外壳中,而无需生产模块的中间步骤。“电池组到开体”是指高压电池作为车辆结构中的结构部件的新角色。
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面向电动汽车的技术开放方法:Gen6的全新电驱动系统
宝马集团为其Gen6动力装置保留了电励磁同步电机(EESM)的原理。在这种类型的同步电机上,转子中的磁场由直流绕组而不是永磁体产生。这样,转子磁场的强度可以根据当前的负载条件进行最佳调整。这既可以在客户相关的操作点上实现出色的效率,又可以在高转速下实现恒定的功率输出。与Gen5版本一样,同步电机将位于后轴上方,并具有紧凑的外壳,其中集成了电驱动装置、电力电子设备和变速箱。
Neue Klasse还采用ASM技术
Gen6动力系统采用了第二种额外的电机技术,即异步电机(ASM)。在这里,转子的磁场不是由永磁体(PSM)或电励磁(EESM)产生的,而是由定子感应产生的。在这种类型的电机上,转子采用金属笼的形式。异步电机具有设计更紧凑和成本效益更高的优势。ASM电机变体将安装在配备BMW xDrive的Neue Klasse汽车的前轴上。
EESM技术得到广泛改进
除了增加ASM技术外,EESM技术还针对Gen6进行了重大升级:转子、定子和逆变器均完全针对Gen6技术的新800V架构进行设计,以最大限度地提高驱动系统的性能和效率。油冷和水冷系统的完全重新设计也进一步促进了这一点。除此之外,宝马集团的专家还成功改进了电机和中央壳体的重量和刚度。变速器仍然采用两级螺旋设计,但通过增强其几何形状和冷却效果、降低摩擦水平和提高音质,进一步优化了变速器。电激励同步电机的“大脑”逆变器现在采用800V技术以及碳化硅(SiC)半导体来提高效率。逆变器完全集成在电机的外壳中。其任务是将高压电池的直流电源转换为交流电,供电机使用。
降低重量、成本和能量损失——提高车辆效率
将新技术巧妙地融入电动动力系统,同时不断改进现有系统,所取得的成果令人印象深刻。与Gen5 xDrive车型相比,配备EESM和ASM技术的未来Neue Klasse车型具有以下改进:能量损失减少了40%,成本降低了20%,重量减轻了10%。通过结合不同类型的电机,宝马集团的技术开放方法在电动汽车领域得到了明显体现。未来,客户将能够根据个人喜好和要求选择配备一台、两台、三台或四台电机的车型。第六代BMW eDrive技术是Neue Klasse整体车辆效率提高约20% 的重要因素。这些数据基于与宝马集团当前一代纯电动汽车的比较。
模块化概念为电机制造提供了关键优势
Gen6电驱动系统的制造概念采用模块化构建块原理。这为整个Neue Klasse车型系列中各种电驱动变体的高度灵活制造奠定了基础。模块化“构建块”概念可带来积极的规模经济,并节省开发和生产成本。它还具有提高生产量可扩展性的效果。模块化方法可确保生产、供应网络和采购的高度灵活性。
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