BMW Neue Klasse / Elektrický pohon novej generácie

Nová generácia elektromobilov od BMW klope na dvere a možno už v priebehu tohto roka by spoločnosť mohla odhaliť prvé sériové vozidlá Neue Klasse. My sme mali možnosť nahliadnuť do „kuchyne“ výrobcu na akcii Media Tech Day Neue Klasse v nemeckom Landshute, kde sa nachádza závod na výrobu komponentov pohonu pre Neue Klasse, ale aj pre iné modely výrobcu. Témou prezentácií boli tentoraz práve pohonné systémy a batéria 6. generácie.

BMW sa už dlhé roky zameriava na vývoj a zdokonaľovanie elektrických pohonov a batériových technológií. Dôležitým medzníkom bolo zavedenie synchrónneho motora s permanentnými magnetmi, ktorý sa po prvý raz objavil v modeli BMW i3 už v roku 2013. Tento typ pohonu využíva na vytvorenie magnetického poľa rotora permanentné magnety, čo zabezpečuje veľmi dobrú účinnosť, no pri vysokých rýchlostiach môže výkon postupne klesať. Tento pohon navyše pozostával ešte zo samostatného elektromotora, skrine prevodov a bloku elektroniky. V roku 2021 predstavil výrobca novú koncepciu externe budeného synchrónneho elektromotora, ktorý bol prvýkrát použitý v modeli BMW iX3. Tu už došlo k výraznému posunu, pretože celý systém vrátane rotora, statora, meniča a prevodovky bol integrovaný v jedinom puzdre ako integrovaná pohonná jednotka. Takýto motor poskytuje konštantný výkon aj pri vysokej rýchlosti, čo sa prejavuje vo vyššej účinnosti pri čiastočnom zaťažení. Navyše nevyžaduje vzácne zeminy, čím sa znižujú náklady a celková závislosť od týchto materiálov. Na týchto základoch bola postavená piata generácia technológie eDrive, ktorá našla uplatnenie v modeloch BMW iX1, iX3, iX, i4, i5, i7 a dokonca aj v luxusnom Rolls-Royce Spectre. Zákazníci si podľa svojich preferencií môžu zvoliť zadný pohon, teda jednu jednotku eDrive, alebo pohon všetkých kolies s dvoma jednotkami. Výkon takýchto systémov sa pohybuje od 120 do 360 kW, čím sa flexibilne pokrývajú rôzne kategórie a potreby zákazníkov.

Kompletná zadná pohonná jednotka 6. generácie

V prípade šiestej generácie dochádza k zavedeniu nových typov motorov. Prvým je integrovaná pohonná jednotka s asynchrónnym motorom, pri ktorom sa magnetické pole rotora vytvára elektromagnetickou indukciou. V tejto konštrukcii sú dostupné dva výkonové varianty – 120 kW a 180 kW. Tie sa primárne budú využívať na pohon prednej nápravy pri usporiadaní s pohonom všetkých kolies. Druhý typ je integrovaná jednotka so synchrónnym motorom s výkonom v rozmedzí od 200 do 300 kW. Ten využíva externé budenie rotora, nepoužíva vzácne zeminy a dosahuje vysokú účinnosť najmä pri čiastočnom zaťažení a vyšších rýchlostiach. BMW pri prechode na šiestu generáciu eDrive uvádza niekoľko kľúčových zlepšení, medzi ktoré patrí zníženie strát v jednotkách elektrického pohonu o 40 percent, zníženie výrobných nákladov o 20 percent a odľahčenie pohonov približne o 10 percent. Nové meniče a výkonová elektronika využívajú teraz technológiu karbidu kremíka, ktorá umožňuje prácu pri vysokých frekven­ciách a záťaži s oveľa nižším zahrievaním. Vďaka tomu ďalej zvyšuje účinnosť meniča a zlepšuje celkový dojazd vozidla, pričom v prípade modelu BMW iX-X drive 6T už prvýkrát prekračuje hranicu 700 kilometrov, meraných podľa cyklu WLTP.

Komponenty zadnej pohonnej jednotky zľava: rotor, stator, redukčná prevodovka, blok

Popri zdokonaľovaní elektrických pohonných jednotiek pracuje BMW aj na inová­ciách v oblasti batériových systémov. Zatiaľ čo v piatej generácii sa používali hranolové články umiestnené v modulových blokoch, v šiestej generácii sa výrobca zameral na 800 V technológiu, hoci zákazník stále môže použiť aj 400 V systém nabíjania. Šiesta generácia pohonu je však vždy koncipovaná ako 800 V systém. Vysoké napätie prináša o 30 percent vyššiu rýchlosť nabíjania, predlžuje dojazd až o 30 percent a zlepšuje účinnosť približne o pätinu. Zároveň sa darí znižovať náklady, a to o 40 až 50 percent. K ďalšiemu kroku smerom k efektívnejšej výrobe a lepšej energetickej hustote dochádza využitím valcových batériových článkov, ktoré sa ukladajú priamo do batériového puzdra bez potreby modulov s použitím metódy Cell to Pack. Vďaka tomu sa zvyšuje energetická hustota, batéria je ľahšia a montuje sa priamo pod vozidlo ako integrálna súčasť konštrukcie. Takéto riešenie otvára viac vnútorného priestoru v kabíne a prispieva k lepšej aerodynamike celého automobilu. Súčasťou nového systému je aj novo vyvinutá jednotka Energy Master, ktorá integruje funkcie energetického manažmentu, nabíjania, teplotného manažmentu, diagnostiky a zabezpečenia. Energy Master je samostatný integrovaný blok, ktorý sa pripája k batériovému bloku a v prípade výmeny batérie tak nie je potrebná aj jeho výmena. To, samozrejme, znižuje náklady hlavne s ohľadom na to, že samotný batériový blok je nerozoberateľný a v prípade poruchy sa mení celý.

Predná pohonná jednotka 6. generácie s asynchrónnym motorom

BMW investuje do vlastných výskumných a výrobných centier na batériové články, označovaných ako BCCC a CMCC, kde prebieha vývoj nových technológií a recyklačných postupov. Prioritou je tzv. priama recyklácia, ktorá umožňuje opätovné po­užitie vysokého podielu materiálov z opotrebovaných batérií. Vďaka tomu sa už podarilo vytvoriť článok s katódovou časťou stopercentne založenou na recyklovaných surovinách. Dlhodobým cieľom je využívať úplne recyklovateľné batériové články vo všetkých výrobných závodoch. Nové prevádzky na produkciu šiestej generácie systému eDrive vzniknú v lokalitách Shenyang, Debrecín, ­Woodrove, San Luis Potosí a Staskelingene. Väčšina z nich je už postavená alebo vo vysokom štádiu rozostavania.

Porovnanie batérií 5. generácie (vpravo) a 6. generácie (vľavo) s jednotkou Energy Master v hornej časti

Ďalší dôležitý aspekt stratégie BMW je dôraz na cirkulárnu ekonomiku a udržateľnosť. Spoločnosť sa usiluje, aby komponenty vo vozidlách a výrobných systémoch slúžili čo najdlhšie a neboli vyradené, pokiaľ to nie je nevyhnutné. Opravy a opätovné použitie tak majú prednosť pred fyzickou recykláciou, hoci aj tú sa BMW snaží neustále zdokonaľovať. Týmto prístupom sa znižujú emisie CO₂ a obmedzuje sa potreba primárnych surovín, čo prispieva k dlhodobo udržateľnému rozvoju.

Jeden z konceptov vozidiel Neue Klasse

V budúcnosti sa plánuje použiť šiesta generácia elektrických pohonov v celom modelovom portfóliu značky vrátane športovo orientovaných verzií BMW M. Platforma umožňuje voľbu rôzneho počtu elektrických pohonných jednotiek, pričom konfigurácia môže obsahovať jednu, dve, tri alebo dokonca štyri jednotky. Zaujímavý príklad vysokovýkonného modelu je BMW iX-M70X, ktorý využíva dve jednotky elektrického pohonu s celkovým výkonom 485 kW v športovom režime. Krútiaci moment systému dosahuje pri rozjazde až 1100 Nm. Všetky tieto technické inovácie a zmeny v oblasti batérií, pohonov a výrobného procesu smerujú k jedinému cieľu, ktorým je efektívnejšia, ekologickejšia a zároveň dynamickejšia elektromobilita. BMW tak preukazuje nielen technologické líderstvo, ale aj dôraz na trvalú udržateľnosť a dlhodobú víziu v rámci celého životného cyklu svojich vozidiel.