充電與續航均提高30%！BMW集團Neue Klasse 800V技術的革命性電驅動與生產概念

Written by: Bear

BMW集團將展示其下一個在電驅動技術領域實現飛躍來開創純電動駕駛的新時代。BMW提供進入第六代BMW eDrive 的電驅動系統高壓電池的研發和生產的一些初步見解。

每輛純電動Neue Klasse車款都將享受新技術的好處。第一款 Neue Klasse車型將於今年晚些時候在匈牙利的Debrecen工廠投入批量生產。以下是技術亮點：

- 採用高壓電池的Energy Master智慧中央控制單元由BMW集團開發，於Landshut工廠生產於。

- 新的高壓電池概念採用圓柱形電池，有望帶來技術重大飛躍，其包括能量密度的顯著提高、充電速度，以及續航里程。

- BMW集團還展示了其技術開放性的電力驅動系統，即使用不同的電動馬達 類型：SSM和ASM。

- 電動馬達生產的模組化方法使BMW將非凡的靈活性組合在一起。

- BMW集團彙集了整個電動車領域的專業知識，從開發到採購和生產，再到回收。

- BMW集團展示了技術開放性和全面性涵蓋電動車所有領域的專業知識。採用技術開放的方法，同時引領電動車的潮流。

更薄、更快、更遠：Gen6的高壓電池

憑藉全新的第六代BMW eDrive技術(簡稱Gen6)，BMW集團正在實現技術飛躍。Gen6高壓電池概念受益於新的800V技術，改進方面包括充電速度提高30%，以及續航里程提高30%，某些車型甚至可實現更高的數字。

Gen6高壓電池從根本上來說是全新的概念，將搭載餘包還M Caes的所有級距車型。其新的、更纖薄的設計使高壓電池能夠集成到各種不同車型中，無論車輛高度如何。高壓電池承擔起結構性的作用元件(pack-to-open-body)，新的圓柱形單元將是直接集成到高壓電池中(電芯到電池組)。新的BMW圓柱形電池的能量密度比上一代高了20%。並在已確認雙向充電是Gen6的標準配置。

高度智慧的中央控制單元：BMW Energy Master

實現這一技術飛躍的所有要素都一起集中在BMW Energy Master中。這個中央控制單元位於高壓電池上，並提供高壓和低壓電源，以及來自高壓電池的數據。它還控制電動馬達的電源和車輛電氣系統，確保高壓電池安全智慧的運作。BMW集團已經提交了一整套車輛電氣系統系列新專利申請，包括電子保險絲。Energy Master的硬體和軟體完全由BMW集團內部開發，並確保車輛的技術開發和更新可以透過遠端軟體獨立實時實施升級，為客戶提供特別長遠的好處。

Cell-to-pack和Pack-to-open-body

Gen6高壓電池的生產遵循此兩項原則。Cell-to-pack涉及定位圓柱形單元，其由根據BMW集團規範的供應商，直接包裝入高壓電池的外殼，無需中間步驟。Pack-to-open-body是指高壓電池作為結構件的開放性新車輛架構。

高壓電池組裝的「Local for local」方法和供應商網路

為了滿足Gen6的生產需求，BMW集團已就五電芯工廠以及各種合作夥伴合作達成合同協定，其遍佈歐洲、中國和美國。Neue Klasse的高壓電池組裝製造由五個BMW集團的新生產設施負責，包含了德國德布勒森的Irlbach-Straßkirchen(下巴伐利亞州)、匈牙利的Debrecen、中國瀋陽、墨西哥的San Luis Potosí和Woodruff，以及美國的斯帕坦堡(Spartanburg)。這種方法即使在不可預見的政治和經濟事件的意外發生，也能確保全球供應的運作。

在高壓電池開始全球進行批量生產之前，生產工藝將得到開發和試生產，電池會經過全面測試。另外，Energy Master的生產將在Landshut工廠進行，然後將提供所有高壓電池元件至世界各地的工廠組裝。而第六代BMW eDrive技術的電動馬達會在奧地利Steyr工廠生產，同時也是電力驅動系統和熱管理開發中心的所在地。

BMW Energy Master的生產工廠(Landshut)目前正在試生產此高度複雜的控制單元。第一條生產線將於2025年8月開始生產，另一條擴建階段將於2026年年中進行。用於生產Energy Master的製造系統也是完全由BMW集團內部設計。它隨附由 BMW集團建立的供應鏈的子元件擴展了到多層式供應鏈，用於供應關鍵型元件，例如：半導體。

這種設置可在成本和供應安全方面獲得好處。可擴展的生產系統使能夠快速靈活地響應市場需求。自動化程度高，其涉及多達400台機器人，能最大限度地提高生產效率。全面的流程監控包括使用基於AI的攝影系統，以及在潔凈室環境中進行100%的下線系統檢查，來確保最佳品質。

價值鏈中不同的回收流程

隨著電動車的普及，人們越來越關注在高壓電池生命週期結束時回收利用。其中，與SK tes建立的長期合作夥伴關係，採用創新的技術生命周期解決方案，鈷、鎳和鋰能從報廢電池中回收，再集成到製造新電池的供應鏈中。這種閉環方法提高了作為循環經濟的一部分。BMW集團將緊隨其後到2026年，美國、墨西哥和加拿大也將採用類似的路徑，其中包含單獨的合夥企業。

BMW集團的創新直接回收

BMW集團也在創建過程探索價值中的其他回收選擇。這方面的一個例子是內部開發的直接回收方法。BMW集團正在與其合資企業Encory合作，將在下巴伐利亞州的Encory建立電池回收技術中心，該公司將在那裡提出直接回收理念。這種創新工藝將使剩餘材料成為可能，從電芯生產和整顆電芯到機械分解成它們有價值的組成部分。以這種方式獲得的原材料將直接在BMW技術中心進行電池單元的試生產過程。

新Gen6電驅動系統

BMW集團繼續保留了電勵磁同步電動馬達(EESM，Electrically excited synchronous motor)用於其Gen6動力單元。這種類型的同步電動馬達轉子中的磁場是由繞組由直流電產生磁場，而不是由永磁體供電。如此，轉子的磁場強度可以達到最佳狀態，能根據主要負載條件進行調整。這導致能實現出色的效率水準，以及高轉速下的恆定功率輸出。與Gen5一樣，同步電動馬達將位於後軸上方，並具有包含電驅動裝置的緊湊型外殼，包含了電力電子和傳輸系統。許多電動馬達的技術細節是在專利專業知識下創建的，並且僅轉子部份，BMW就佔了十多項專利。

Neue Klasse還採用了ASM技術

Gen6動力總成採用第二個額外的電動馬達：異步電動馬達(ASM，Asynchronous motor)。與由永磁體(PSM)或電激勵產生(EESM)的磁場相比，其是由定子感應的。在這類型的電動馬達，轉子採用金屬籠的形式。而異步電動馬達具有設計更緊湊的優點，並且卓越的成本效益。ASM電動馬達將安裝在配備BMW xDrive系統Neue Klasse汽款的前軸。

對EESM技術的廣泛改進

除了添加ASM外，針對EESM技術，BMW還對Gen6進行了重大升級：轉子、定子和逆變器都=完全為第六代的800 V技術的新架構而設計，以最大限度地提高驅動系統的性能和效率，例如：油和水冷卻系統的完全重新設計。此外，BMW集團專家還成功地改進了電動馬達和中央外殼的重量和剛度。

傳輸部份仍然使用兩級螺旋設計，但已進一步優化！透過增強其幾何形狀和冷卻能力，降低摩擦，並且能產生出更悅耳的音響效果。電勵磁同步電動馬達的逆變器「大腦」現在採用800V技術採用了矽硬質合金(碳化矽，SiC)半導體以提高效率。逆變器完全集成到電動馬達的外殼中。它的任務是將直流電源從高壓電池轉換為交流電，以便用於電動馬達。該逆變器由BMW集團在奧地利的斯太爾(Steyr)工廠生產。

重量更輕、成本更低、能耗更低

透過智慧地整合新的技術融入電動動力總成，同時不斷增強現有系統而能令人印象深刻。與Gen5相比，配有EESM和ASM新技術的未來Neue Klasse車型，其能量損失降低40%，成本降低20%，重量降低10%。未來，客戶將能夠選擇配備 一個、兩個、三個或四個電動馬達，以適應他們的個人需求。第六代BMW eDrive 技術是影響整車效益的重要因素，相較於當前一代BMW純電動車款，能使Neue Klasse的效率提升約為20%。

模組化概念為電動馬達製造提供了關鍵優勢

Gen6電驅動系統的製造概念使用模組化構建塊的原理，這構成了高度靈活製造Neue Klasse車系各種衍生車型。模組化的「構建塊」(Building block)概念帶來開發和生產積極的規模經濟和成本節約。它還具有改善生產的可擴充性。模組化方法確保生產、供應網絡和採購的靈活性。

熱管理：複雜的交互，至關重要性能

熱管理涉及高度複雜性在電動車中各種系統之間的交互，並且是對於許多性能參數至關重要，包括續航里程、實際電耗、加速和充電時間。熱管理是一個不斷保持溫度的問題，不只為了讓電動馬達、電力電子和高壓電池共同運作出最佳航程，同時亦要保持乘客的舒適度。

高效的熱管理對於快速充電很重要，電池溫度必須保持在定義的範圍內，以便充分利用可用的充電能力。與內燃機不同，電動馬達的熱輻射量很小。這意味著，根據運行狀態，電池不僅必須冷卻，還必須加熱。純電動力熱管理系統是在斯太爾工廠研發中心開發的，並且也包含了負責電動馬達運作核心的大腦：逆變器。

Gen6電驅動系統的量產將於2025年夏季，BMW集團的斯太爾工廠。預生產已經於2024年9月在奧地利工廠進行。這預生產電動馬達正在接受嚴格的測試，有些已經安裝在德布勒森工廠的Neue Klasse測試車輛上了。到2030年，BMW集團的投資將超過10億歐元。