Περιεχόμενα Άρθρου
Μετά από συζητήσεις σχετικά με την τεχνολογία μπαταριών 6ης γενιάς (Gen6) της BMW, η προσοχή μας στράφηκε στο δεύτερο μισό της εξίσωσης: τους ηλεκτροκινητήρες που είναι υπεύθυνοι για την παροχή ισχύος στο οδόστρωμα.
Ενώ οι εξελίξεις στις μπαταρίες συχνά κυριαρχούν στις συζητήσεις για τα EV, οι κινητήρες και τα ηλεκτρονικά ισχύος είναι εξίσου κρίσιμα για τον καθορισμό της απόδοσης ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, του πόσο αποτελεσματικά χρησιμοποιεί ενέργεια και, το πιο σημαντικό για την BMW, του τρόπου οδήγησης. Και δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η εταιρεία δεν ακολουθεί το εγχειρίδιο της βιομηχανίας.
Περισσότερη ισχύς, περισσότερη ευελιξία
Σε αντίθεση με πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες που βασίζονται αποκλειστικά σε σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη (PSM) – οι οποίοι χρησιμοποιούν σπάνιες γαίες – η BMW ακολουθεί μια διαφορετική προσέγγιση, συνδυάζοντας εξωτερικά διεγερμένους σύγχρονους κινητήρες (EESM-Externally Excited Synchronous Motors) στον πίσω άξονα και ασύγχρονους κινητήρες (ASM) στον μπροστινό άξονα.
SSM = Separately Excited Synchronous Motor= Ξεχωριστά διεγερμένος σύγχρονος κινητήρας
Το ηλεκτρικό σύστημα κίνησης Gen5 της BMW, που χρησιμοποιείται σε μοντέλα όπως η iX και /η i4, έχει ωριμάσει από το λανσάρισμά του το 2018. Αλλά το Gen6 βελτιώνεται σχεδόν με κάθε τρόπο. Μία από τις μεγαλύτερες αλλαγές; Περισσότεροι ηλεκτροκινητήρες, περισσότερη ισχύς και μια πιο προσαρμόσιμη πλατφόρμα.
Αντί για τις ρυθμίσεις διπλού κινητήρα που χρησιμοποιούνται στα περισσότερα από τα σημερινά ηλεκτρικά οχήματα υψηλών επιδόσεων, η πλατφόρμα Neue Klasse μπορεί να φιλοξενήσει έως και τέσσερις ηλεκτροκινητήρες. Αυτό είναι ένα σημαντικό άλμα στην ευελιξία. Αυτοί οι κινητήρες είναι ελαφρύτεροι, πιο αποδοτικοί και λιγότερο δαπανηροί στην παραγωγή, χάρη στις βελτιώσεις στο σχεδιασμό και τα υλικά τους.
Ο μηχανικός της BMW Michael Salmansberger μας έδωσε μια πιο προσεκτική ματιά στους νέους κινητήρες, εξηγώντας ότι σχεδιάζονται τέσσερις εκδόσεις των μονάδων EESM, καθεμία από τις οποίες ζυγίζει περίπου 125 kg και παράγει μεταξύ 268 hp (200 kW) και 402 hp (300 kW). Το ASM θα έρθει με δύο εκδόσεις στον μπροστινό άξονα – 120 και 180 κιλοβάτ. Οι κινητήρες EESM μπορούν να παράγουν μεταξύ 270 hp (200 kW) και 402 hp (300 kW).
Οι δυνατότητες ισχύος είναι προφανείς – η BMW θα μπορούσε να κλιμακωθεί από ένα μονοκινητήριο sedan Neue Klasse σε ένα τετρακινητήριο αυτοκίνητο M υψηλών επιδόσεων με πάνω από 1 μεγαβάτ (1341 hp) χρησιμοποιώντας την ίδια βασική τεχνολογία. Έχουμε ήδη δει τι μπορεί να κάνει το πρωτότυπο BMW Vision Driving Experience.
Υπάρχει επίσης μια αλλαγή στον τρόπο με τον οποίο αυτή η ισχύς φτάνει στους τροχούς. Αντί για ένα παραδοσιακό κιβώτιο δύο ταχυτήτων, η BMW χρησιμοποιεί κιβώτιο μονής ταχύτητας, αλλά λειτουργεί ως κιβώτιο δύο σταδίων χάρη σε έναν ενδιάμεσο άξονα που προσαρμόζει τη σχέση μετάδοσης ανάλογα με τις ανάγκες. Είναι ουσιαστικά ένα σύστημα μονής ταχύτητας υψηλής απόδοσης σχεδιασμένο και για τους δύο κινητήρες.
Γιατί η BMW απομακρύνεται από τους μόνιμους μαγνήτες
Τα περισσότερα premium ηλεκτρικά οχήματα σήμερα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων της Tesla, της Lucid και της Mercedes-Benz, βασίζονται σε κινητήρες μόνιμου μαγνήτη για την υψηλή απόδοση και το συμπαγές μέγεθός τους.
Η παγίδα;
Απαιτούν σπάνιες γαίες, οι οποίες είναι ακριβές, περιβαλλοντικά προβληματικές για την εξόρυξη και υπόκεινται σε γεωπολιτικά ζητήματα εφοδιαστικής αλυσίδας.
Ο εξωτερικά διεγερμένος σύγχρονος κινητήρας (EESM) της BMW εξαλείφει αυτή την εξάρτηση δημιουργώντας το δικό του μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτρικά διεγερμένο ρότορα αντί για έναν μόνιμο μαγνήτη.
Αυτό έχει ορισμένα βασικά πλεονεκτήματα:
• Καμία εξάρτηση από σπάνιες γαίες, καθιστώντας την προμήθεια και την παραγωγή πιο βιώσιμες.
• Ακριβέστερος έλεγχος της παροχής ροπής, καθώς το μαγνητικό πεδίο μπορεί να ρυθμιστεί δυναμικά.
• Μειωμένες απώλειες ενέργειας σε χαμηλότερα φορτία, βελτιώνοντας τη συνολική απόδοση.
Ωστόσο, υπάρχει ένας λόγος που οι κινητήρες EESM δεν είναι συνηθισμένοι – απαιτούν ηλεκτρική είσοδο για τη δημιουργία του μαγνητικού πεδίου, το οποίο μπορεί να μειώσει ελαφρώς την απόδοση υπό σταθερές συνθήκες υψηλού φορτίου. Η BMW το αναγνωρίζει αυτό, αλλά υποστηρίζει ότι στην πραγματική οδήγηση, η δυνατότητα βελτιστοποίησης της ισχύος υπερτερεί δυναμικά των μειονεκτημάτων.
Ρυθμίζοντας τα επίπεδα διέγερσης εν κινήσει, οι κινητήρες Gen6 της BMW μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση με βάση τις συνθήκες οδήγησης, κάτι που οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη δεν μπορούν να κάνουν τόσο αποτελεσματικά.
Ένας εξυπνότερος μπροστινός ηλεκτροκινητήρας για αποδοτικότητα
Η επιλογή της BMW να χρησιμοποιήσει έναν ασύγχρονο κινητήρα (ASM) στον μπροστινό άξονα είναι εξίσου στρατηγική. Σε αντίθεση με τους σύγχρονους κινητήρες, ένα ASM δεν απαιτεί συνεχή ηλεκτρική είσοδο, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να παραμείνει ανενεργό όταν δεν απαιτείται πρόσφυση στους μπροστινούς τροχούς.
Αυτό σημαίνει λιγότερη κατανάλωση ενέργειας κατά τη διάρκεια της κανονικής οδήγησης, ενώ εξακολουθεί να επιτρέπει άμεση εμπλοκή όταν απαιτείται επιπλέον κράτημα ή ισχύς.
Ενώ τα ASM τείνουν να είναι ελαφρώς λιγότερο αποδοτικά όταν εμπλέκονται σε σύγκριση με τους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη, το βασικό πλεονέκτημα εδώ είναι η ικανότητά τους να λειτουργούν με μηδενική αντίσταση όταν δεν χρησιμοποιούνται. Αυτή η ρύθμιση επιτρέπει στη BMW να εξισορροπεί δυναμικά την αποδοτικότητα και τις επιδόσεις xDrive, αντί να αναγκάζει και τους τέσσερις τροχούς να κινούνται ανά πάσα στιγμή.
Το αποτέλεσμα; Ένα σύστημα που μεγιστοποιεί την αυτονομία σε κανονική οδήγηση, διατηρώντας παράλληλα την ικανότητα AWD σε κατάσταση αναμονής για όταν χρειάζεται.
Καρβίδιο του πυριτίου: Ο μυστικός ενισχυτής απόδοσης
Ακόμη και με καλύτερους ηλεκτροκινητήρες, τα ηλεκτρονικά ισχύος κατασκευάζουν ή «σπάνε» ένα σύστημα μετάδοσης κίνησης EV. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η BMW μεταβαίνει σε ημιαγωγούς καρβιδίου του πυριτίου (SiC) (που βλέπουμε ήδη στο ανανεωμένο BMW iX), οι οποίοι μειώνουν τις απώλειες ενέργειας κατά τη μετατροπή ισχύος, επιτρέποντας:
• Αποδοτικότερη λειτουργία στα 800V
• Χαμηλότερη παραγωγή θερμότητας, που σημαίνει μικρότερα συστήματα ψύξης και βελτιωμένη ανθεκτικότητα
• Ταχύτερη και ακριβέστερη διαχείριση ενέργειας, βελτιώνοντας τόσο την αποδοτικότητα όσο και την απόκριση
Η BMW ισχυρίζεται ότι αυτές οι αλλαγές συμβάλλουν στην αύξηση της απόδοσης κατά 20% σε ολόκληρο το σύστημα μετάδοσης κίνησης, αν και τα πραγματικά αποτελέσματα θα καθορίσουν τελικά πόσο από αυτό μεταφράζεται σε βελτιωμένη αυτονομία και επιδόσεις.
Δυνατότητα κλιμάκωσης: Από την αποδοτικότητα στην απόδοση M
Ένα από τα μεγαλύτερα συμπεράσματα από το εργαστήριο του Landshut ήταν το πόσο αρθρωτό και κλιμακούμενο είναι το νέο ηλεκτρικό σύστημα κίνησης της BMW.
Ένα μονοκινητήριο πισωκίνητο σύνολο Neue Klasse θα είναι η πιο αποδοτική ρύθμιση, αλλά για μοντέλα υψηλών επιδόσεων, η BMW μπορεί να προσθέσει επιπλέον κινητήρες EESM για περισσότερη ισχύ και δυνατότητες AWD. Τα μελλοντικά αυτοκίνητα M θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν μια ρύθμιση τετραπλού ηλεκτροκινητήρα, επιτρέποντας προηγμένο torque vectoring, πίσω μεροληπτικό χειρισμό AWD και ακραίες εξόδους ισχύος.
Το σύστημα έχει σχεδιαστεί από την αρχή για να επιτρέπει την ακριβή κατανομή ισχύος μεταξύ αξόνων και μεμονωμένων τροχών.
Μια διαφορετική προσέγγιση από τον ανταγωνισμό
Η στρατηγική της BMW διαφέρει από τους ανταγωνιστές της με μερικούς βασικούς τρόπους.
• Η Tesla και η Lucid συνεχίζουν να βελτιώνουν την τεχνολογία κινητήρων μόνιμου μαγνήτη, δίνοντας προτεραιότητα στην απόλυτη απόδοση και πυκνότητα ισχύος.
Συνδεθείτε για να δείτε όλο το περιεχόμενο
Αν είστε συνδρομητής παρακαλούμε συνδεθείτε με το όνομα χρήστη και τον κωδικό σας για να διαβάστε όλο το άρθρο. Αν δεν είστε συνδρομητής ή η συνδρομή σας έχει λήξει παρακαλούμε εγγραφείτε ή ανανεώστε την συνδρομή σας.
