Nel dietro le quinte della tecnologia BMW eDrive che equipaggerà la BMW Neue Kasse, si nascondono differenti processi all’interno della catena del valore.
Con la crescita della mobilità elettrica, l’attenzione verso il riciclaggio delle batterie ad alta tensione al termine del loro ciclo di vita è in costante aumento. Nell’ambito di una partnership a lungo termine con SK tes – fornitore leader di soluzioni innovative per il ciclo di vita tecnologico – cobalto, nichel e litio provenienti da batterie a fine ciclo di vita del BMW Group vengono recuperati e reintegrati nella catena di approvvigionamento per la produzione di nuove batterie. Questo approccio a ciclo chiuso migliora l’efficienza e la resilienza del BMW Group, contribuendo a un modello di economia circolare. Il BMW Group seguirà un percorso analogo negli Stati Uniti, in Messico e in Canada fino al 2026 attraverso una partnership separata.
Un innovativo processo di riciclaggio diretto presso il BMW Group
Il BMW Group sta esplorando ulteriori opzioni di riciclaggio all’interno del processo di creazione del valore. Un esempio è il metodo di riciclaggio diretto sviluppato internamente. In collaborazione con la joint venture Encory, l’azienda sta realizzando un centro di competenza per il riciclo delle batterie in Bassa Baviera, dove metterà in pratica le proprie soluzioni di riciclaggio diretto. Questo processo innovativo permetterà di scomporre meccanicamente i materiali residui derivanti dalla produzione delle celle batteria e delle batterie complete nei loro preziosi componenti costitutivi. Le materie prime così ottenute saranno riutilizzate direttamente nel processo di produzione pilota delle celle batteria presso i centri di competenza dell’azienda.
Il nuovo sistema di trazione elettrica Gen6
Il BMW Group ha confermato il principio del motore sincrono a eccitazione elettrica (EESM – Electrically Excited Synchronous Motor) per l’unità di potenza Gen6. In questo tipo di motore sincrono, il campo magnetico del rotore viene generato da avvolgimenti alimentati a corrente continua, anziché da magneti permanenti. Questo consente di regolare in modo ottimale l’intensità del campo magnetico del rotore in base alle condizioni di carico prevalenti, garantendo un’elevata efficienza nei punti operativi più rilevanti per il cliente e una potenza costante anche ad alte velocità di rotazione. Come nella versione Gen5, il motore sincrono sarà posizionato sopra l’asse posteriore e sarà caratterizzato da un alloggiamento compatto che integra unità di trazione elettrica, elettronica di potenza e trasmissione. Molti degli elementi tecnici del motore sono stati sviluppati grazie a competenze brevettate, con oltre dieci domande di brevetto depositate solo per il rotore non incapsulato.
La Neue Klasse integra anche la tecnologia ASM
Il sistema di trazione Gen6 impiega una seconda tecnologia di motore elettrico aggiuntiva: il motore asincrono (ASM – Asynchronous Motor). In questo caso, il campo magnetico del rotore non viene generato da magneti permanenti (PSM – Permanent Magnet Synchronous Motor) né da eccitazione elettrica (EESM – Electrically Excited Synchronous Motor), ma è indotto dallo statore. In questo tipo di motore, il rotore ha la forma di una gabbia metallica. Il motore asincrono offre il vantaggio di un design più compatto e di una maggiore efficienza in termini di costi. Le varianti del motore ASM saranno installate sull’asse anteriore delle vetture Neue Klasse dotate di BMW xDrive.
Miglioramenti significativi alla tecnologia EESM
Oltre all’introduzione della tecnologia ASM, la tecnologia EESM (Electrically Excited Synchronous Motor) ha subito un importante aggiornamento per la Gen6: rotore, statore e inverter sono stati interamente riprogettati per la nuova architettura a 800V, con l’obiettivo di massimizzare le prestazioni e l’efficienza del sistema di trazione. Questo è stato ulteriormente migliorato grazie a una completa revisione dei sistemi di raffreddamento a olio e ad acqua. Gli esperti del BMW Group sono inoltre riusciti a ottimizzare il motore elettrico e l’alloggiamento centrale, riducendone peso e aumentando la rigidità. La trasmissione mantiene il design elicoidale a due stadi, ma è stata ulteriormente perfezionata grazie a miglioramenti nella geometria e nel sistema di raffreddamento, alla riduzione dell’attrito e a un’acustica più raffinata. Il vero “cervello” del motore sincrono a eccitazione elettrica, l’inverter, ora integra la tecnologia a 800V e utilizza semiconduttori in carburo di silicio (SiC) per incrementare l’efficienza. L’inverter è completamente integrato nell’alloggiamento del motore elettrico e ha il compito di convertire l’alimentazione in corrente continua (DC) proveniente dalla batteria ad alta tensione in corrente alternata (AC) per il motore elettrico. L’inverter è stato sviluppato internamente dal BMW Group ed è prodotto presso lo stabilimento di Steyr, in Austria.
Peso, costi e perdite energetiche ridotti per una maggiore efficienza nel veicolo
I risultati ottenuti grazie all’integrazione intelligente di nuove tecnologie nel sistema di trazione elettrica, unita al continuo perfezionamento dei sistemi esistenti, sono estremamente significativi. Confrontando un modello Gen5 xDrive con un futuro modello della Neue Klasse equipaggiato con tecnologia EESM e ASM, si evidenziano i seguenti miglioramenti: riduzione del 40% delle perdite energetiche, riduzione del 20% dei costi e riduzione del 10% del peso. La combinazione di diverse tipologie di motori elettrici dimostra chiaramente l’approccio tecnologicamente aperto adottato dal BMW Group nell’ambito della mobilità elettrica. In futuro, i clienti potranno scegliere tra modelli dotati di uno, due, tre o quattro motori elettrici, a seconda delle proprie preferenze ed esigenze. La tecnologia BMW eDrive di sesta generazione rappresenta un elemento chiave nel miglioramento dell’efficienza complessiva del veicolo, con un incremento di circa il 20% per la Neue Klasse rispetto all’attuale generazione di veicoli completamente elettrici del BMW Group.
Il concetto modulare offre un vantaggio strategico nella produzione dei motori elettrici
Il concept di produzione del sistema di trazione elettrica Gen6 si basa sul principio dei moduli componibili. Questo approccio costituisce la base per una produzione altamente flessibile di diverse varianti di trazione elettrica all’interno dell’intera gamma di modelli Neue Klasse. L’adozione di un sistema modulare genera significative economie di scala e consente risparmi sui costi sia in fase di sviluppo che di produzione. Inoltre, migliora la scalabilità dei volumi produttivi. L’approccio modulare assicura un’elevata flessibilità nella produzione, nelle reti di fornitura e nei processi di approvvigionamento.
I sistemi di trazione elettrica Gen6 verranno prodotti a Steyr
La produzione in serie dei sistemi di trazione elettrica Gen6 inizierà nell’estate del 2025 presso lo stabilimento BMW Group di Steyr. La pre-produzione è già partita a settembre 2024 presso il sito austriaco, con i primi motori sottoposti a rigorosi test e alcuni già installati nei veicoli di prova Neue Klasse provenienti dallo stabilimento di Debrecen. Entro il 2030, il BMW Group avrà investito oltre un miliardo di euro nel sito di Steyr, dall’avvio del progetto nel 2022, per potenziare le competenze di sviluppo e produzione dei sistemi di trazione elettrica. Grazie a questa espansione, lo stabilimento manterrà il proprio status di principale centro di produzione per i sistemi di trazione del BMW Group. Lo stabilimento di Steyr vanta oltre 40 anni di esperienza nello sviluppo e nella produzione di motori a combustione per i marchi BMW e MINI. L’elevata competenza maturata nel settore dei sistemi di trazione lo rende il sito ideale per la produzione dei motori elettrici Gen6, con una capacità produttiva annua di 600.000 unità di trazione elettrica. Oltre ai motori elettrici, continueranno ad essere prodotti motori diesel e benzina. Tuttavia, entro il 2030, circa la metà dei dipendenti dello stabilimento sarà impegnata nella mobilità elettrica, un passo fondamentale per garantire a lungo termine oltre 4.700 posti di lavoro. In futuro, tutti i componenti chiave dell’unità di trazione elettrica innovativa e altamente integrata – rotore, statore, trasmissione, inverter e alloggiamento – saranno prodotti a Steyr. Per la prima volta, gli inverter verranno realizzati internamente in un ambiente a contaminazione controllata, portando lo stabilimento specializzato in motori tradizionali nel settore dell’ingegneria elettrica. I componenti della trazione elettrica verranno assemblati su due nuove linee di produzione presso lo stabilimento di Steyr.
Gestione termica: un’interazione complessa, cruciale per le prestazioni
La gestione termica comporta un’interazione altamente complessa tra i vari sistemi di un veicolo elettrico ed è di fondamentale importanza per numerosi parametri prestazionali, tra cui autonomia, consumo reale, accelerazione e tempi di ricarica. L’obiettivo della gestione termica è mantenere costantemente la temperatura del motore elettrico, dell’elettronica di potenza e della batteria ad alta tensione all’interno dell’intervallo ottimale, garantendo al contempo elevati standard di comfort per i passeggeri.
Un sistema di gestione termica efficiente è essenziale anche per la ricarica rapida: la temperatura della batteria deve essere mantenuta entro una finestra definita per sfruttare al massimo la capacità di ricarica disponibile. A differenza dei motori a combustione, i motori elettrici generano poco calore. Di conseguenza, a seconda delle condizioni operative, la batteria e l’abitacolo devono essere non solo raffreddati, ma anche riscaldati. Lo stabilimento di Steyr sviluppa i sistemi di gestione termica per tutti i veicoli elettrici del BMW Group. Il centro di sviluppo dello stabilimento è inoltre responsabile della progettazione dell’inverter, il vero e proprio “cervello” del motore elettrico.
Fonte: BMW Group Italia
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