寶馬在Project i 1.0階段把碳纖維和輕量化作為電動(dòng)汽車戰(zhàn)略的必要要素，雖然從一開始捆綁昂貴的碳纖維和電池是比較合理的，而當(dāng)特斯拉以更高的電池能量、可配置的里程等顯而易見的優(yōu)勢，搭配大屏科技范兒，在電氣化上正面擊敗了寶馬的Project i計(jì)劃。

圖1 寶馬在純電動(dòng)領(lǐng)域投入了專用平臺(tái)，但在數(shù)量上被特斯拉擊敗

寶馬在轉(zhuǎn)型后的Project i 2.0階段，在電氣化和電池技術(shù)等方面都有新的規(guī)劃和迭代考慮，本篇周報(bào)主要就談一下Project i 2.0時(shí)代寶馬在整車電氣化和電池材料、電池設(shè)計(jì)開發(fā)以及下一代電池方面的新布局。從兩個(gè)方面展開：

1）整車相關(guān)

• 模塊化技術(shù)，第五代模塊技術(shù)

• 動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)，特別是動(dòng)力性能

• 車輛開發(fā)速度和車輛成本

• 基于網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的早期問題診斷

2）電池相關(guān)

• 電芯技術(shù)開發(fā)

• 差異化：加熱激素和CCU技術(shù)、高壓系統(tǒng)管理、平板化電池系統(tǒng)和電池尺寸變化

• 快充技術(shù)：面向300kW快充的技術(shù)儲(chǔ)備

• 儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的探索

• 供應(yīng)鏈管理：基于電池需求量變化的電池原材料的管控

圖2 寶馬對于電動(dòng)汽車技術(shù)360°管控

一、 整車開發(fā)技術(shù)的進(jìn)階

往未來看，寶馬還是有著很大的魄力，在技術(shù)平臺(tái)上，目前仍處在Project i量產(chǎn)之后從第三代技術(shù)向第四代技術(shù)過渡的過程中。2018年馬上要進(jìn)入第四代動(dòng)力總成技術(shù)，而第五代技術(shù)則在EV和PHEV設(shè)計(jì)和開發(fā)方面的全面模塊化。

• Gen1和Gen2：這兩代技術(shù)主要是明確了電子電氣方面的定義，在電池方面確定了冷卻方式、BMU/CMU劃分，還有主體的高壓管理軟件

• Gen3：正式用于Project i和后續(xù)i performance的實(shí)施推進(jìn)

• Gen4：在Gen3的基礎(chǔ)上進(jìn)一步演化，特別是處理器軟件方面的提升

• Gen5：完全平板化的設(shè)計(jì)考慮

圖3  寶馬的技術(shù)迭代

如下圖所示，第四代技術(shù)還是盡可能復(fù)用部件，類似X5、5系PHEV在后備箱和第二排座椅下方同時(shí)設(shè)有兩個(gè)電池位置，在3系、2系和7系的幾個(gè)位置上基本都采用了類似的變種。

圖4 寶馬第三和第四代PHEV和BEV的差異化

由于電池位置和PHEV的重要性越來越高，使得電池的布置和考慮在第五代技術(shù)中已經(jīng)達(dá)到了戰(zhàn)略平臺(tái)的級別，在所有電動(dòng)化平臺(tái)同時(shí)考慮內(nèi)嵌的特性。因此PHEV大部分公司都采取了平板化。

圖5 寶馬動(dòng)力系統(tǒng)電機(jī)和電池的演化

從2020年開始，寶馬進(jìn)入第五代電動(dòng)化開發(fā)技術(shù)系統(tǒng)，在電池尺寸和電池的模組大小方面都進(jìn)行了一定的差異化。低溫地區(qū)采用電池預(yù)熱功能，這個(gè)是實(shí)驗(yàn)了EC Power的專利授權(quán)技術(shù)。

• 最頂級型號產(chǎn)品（50e）：將搭載120kWh電池組，三電機(jī)

• 中等級產(chǎn)品（40e）：供90kWh電池組與電機(jī)驅(qū)動(dòng)后橋

• 入門級產(chǎn)品（30e）：提供60kWh電池組與電機(jī)驅(qū)動(dòng)前橋，最大續(xù)航里程約為300km；

圖6 第五代模塊化的EV電池系統(tǒng)

而在動(dòng)力系統(tǒng)方面，則采取了潛在的SiC技術(shù)，增大功率；在一體化方面，把電機(jī)、減速器和電控集成在一起，通過軸驅(qū)動(dòng)的方式來提高集成性和進(jìn)一步降低價(jià)格，這已經(jīng)是德國電動(dòng)汽車開發(fā)的共識了。這里不明確的是，寶馬原有在電機(jī)方面的積累是否會(huì)讓位于供應(yīng)商。

圖7 寶馬的電驅(qū)動(dòng)技術(shù)演進(jìn)

二、電池系統(tǒng)的進(jìn)階

1、電芯技術(shù)和固態(tài)電池的研發(fā)

寶馬已宣布將投資2億歐元在慕尼黑建立電芯研發(fā)中心，開始涉足電芯級別的技術(shù)驗(yàn)證和開發(fā)，這個(gè)研發(fā)中心會(huì)有200名工程師，將會(huì)在2019年春開幕。

研發(fā)中心會(huì)對電芯不同的化學(xué)成分進(jìn)行研究，驗(yàn)證在極端氣候環(huán)境下這些電芯的性能表現(xiàn)、慢充以及快充的區(qū)別、電池的尺寸以及體積等等。之前寶馬把大量的測試放在第三方TUV實(shí)驗(yàn)室，而這次是基本把電芯方面的研發(fā)拿回到公司內(nèi)。

圖8 寶馬電池研發(fā)中心

寶馬的這種電池研發(fā)有別于傳統(tǒng)的依靠大學(xué)研究、電芯供應(yīng)商、材料供應(yīng)商的方式，而是可以獨(dú)立、快速完成電芯級別的設(shè)計(jì)開發(fā)和驗(yàn)證。寶馬的意圖應(yīng)該是想依靠高端的研究人員來做一些IP，徹底搞懂電芯層面的設(shè)計(jì)和過程差異，并配置一些試制電芯的能力。下面還有一塊是和Solid Power在固態(tài)電池前段開發(fā)領(lǐng)域的合作。

圖9 電池方面的研究補(bǔ)全了自身的一極，特別是固態(tài)電池方面

2、電池材料供應(yīng)鏈拓展

據(jù)媒體報(bào)道，寶馬即將簽署一份為期10年的鋰和鈷原材料供應(yīng)合同，為接下來新能源車制造所需的電池做好生產(chǎn)儲(chǔ)備。為了確保未來10年擁有充足的電池原材料，目前公司已經(jīng)開始進(jìn)行相關(guān)的籌備，這份供應(yīng)合同的簽署就是相關(guān)考慮的一部分。

為了將來的電動(dòng)汽車增量，寶馬在加大電池供應(yīng)鏈布局，鈷、鎳、錳、石墨和鋰等與電池相關(guān)礦物在未來幾年的需求量會(huì)很大。這個(gè)驗(yàn)證未來的電池材料選用，其實(shí)也是和電池實(shí)驗(yàn)方面的嘗試有很大的關(guān)系，確定電芯的化學(xué)體系可以有效評估未來材料的需求。

圖10 在電池核心領(lǐng)域的多維度能力

3、儲(chǔ)能電池業(yè)務(wù)方面探索

最早，寶馬在美國做了儲(chǔ)能電池業(yè)務(wù)的嘗試，然后使用寶馬i3模塊來進(jìn)行篩選和組合，而最新的應(yīng)用則采用整包的并聯(lián)使用，這個(gè)在梯次利用對比中后續(xù)會(huì)詳細(xì)介紹。

圖11 儲(chǔ)能電池、梯次利用和電池回收方面的考慮

小結(jié)：

很多細(xì)節(jié)在今后可以長期跟蹤觀察，來確定寶馬的電氣化技術(shù)進(jìn)步與中國企業(yè)的差距。

參考文件：

1.      寶馬 GROUP TECHNOLOGYWORKSHOPS E-MOBILITY

返回第一電動(dòng)網(wǎng)首頁 >