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宝马Neue Klasse架构采用圆柱电池，提升性能和可持续性

2023-03-25 09:42:37来源：SAE International

在下一代电动汽车架构中，宝马将从方形电池转向能量密度更大的圆柱电池。（宝马）

宝马的i Vision Dee概念车在2023年国际消费电子展（CES 2023）亮相，其流线

(相关资料图)

型

外表下的技术标志着宝马在电动汽车实力方面取得了巨大进步。

基于宝马

Neue Klasse

电动汽车架构的车型将放弃现在的方形电池，转用特斯拉率先采用的以“4680”电池为代表的大型圆柱电池，该电池因其46mm×80mm的尺寸而得名。

至于宝马的第六代电动汽车电池，宝马及其电池合作伙伴，包括中国的宁德时代（CATL）和亿纬锂能（EVE），将采用尺寸更大的“4595”和“46120”电池。

2022年12月，在慕尼黑举行的CES展前媒体介绍会上，负责高压电池的宝马集团副总裁Martin Schuster表示，新电池组的活性电池材料至少增加了10%，能量密度也提高了20%。

2020年，宝马在德国丁戈芬的生产基地组装电池组。（宝马）

宝马的Neue Klasse平台通过将电池组打造成一个抗碰撞的结构性底盘部件，从而节省空间和重量，具体做法是开放整个底盘后用电池组填满空间。这种“pack-to-open-body”的设计让宝马公司能够为各种车型和应用场景定制电池尺寸，支持从75kWh到150kWh的电池组容量，以及从268马力到1341马力（1000kW）的电机输出功率。这种设计还可以节省超过10mm（0.39英寸）的车身高度，从而在减少成本、降低重心的同时改善汽车的空气动力学。包括CTO Frank Weber在内的一众宝马高管表示，宝马的目标是提高每块电芯的续航里程，而不是把越来越大的电池塞到车上。

2020年，德国丁戈芬，宝马生产线上的高压电池。（宝马）

Weber表示：“一味追求电池功率和极端续航里程不是解决办法，因为超量的尺寸和重量会起到惩罚性的反作用。相反，我们必须进一步减少滚动阻力、改善空气动力学并且提高车载能源效率，让每一瓦时的能量都能得到充分利用。”

青睐圆柱电池

工程师指出，方形电池不够稳定，密密麻麻的电路连接使其更加难以防止热失控现象和潜在的火灾。与方形电池相比，每一个安装热屏蔽的圆柱电池都可以被单独监测和隔离，以避免出现热失控现象。新布局还弃用了需要拆除电池组才能看到电子控制组件的模块化结构，这也是目前宝马电动汽车在维修方面碰到的一大问题。此外，改进的镍钴锰（NCM）材料体系可使阴极的钴（价格昂贵，而且在开采方面经常存在各类问题）含量减少50%，使阳极中的石墨含量减少20%。像其他汽车制造商一样，宝马将继续提高阳极中的硅含量，以提高效率和性能（宝马还重申了一个大胆的计划，即到2030年生产一辆使用100%固态电池的宝马车型）。高管证实，Neue Klasse设计还将支持宝马集团低端车型的磷酸铁锂（LFP）电池。LFP电池的能量密度低于最先进的富镍电池，但能够迅速获得行业欢迎是因为较低的成本、出色的安全性和耐用性弥补了续航的不足，并且不含钴或镍。

宝马电动汽车推进中心的控制室。（宝马）

宝马表示，富镍电池能将续航里程提高30%。目前，宝马续航里程最长的电动汽车的EPA续航里程超过300英里（483km），提升30%后，这些高性能汽车的续航里程将达到约400英里（644km），足以解决车主的续航和充电焦虑。工程师表示，电池成本占每辆宝马电动汽车总成本的40%，这一数字让人瞠目结舌，而新型电池和其他高效措施能让宝马的电池组成本降低50%。这为实现电动汽车和传统内燃机汽车之间的“平价”带来了新希望，虽然宝马早已承诺过这一愿景，但从汽车展厅中的售价来看，目前尚无实现的迹象。充电同样加速对消费者而言，新电池还将带来更多好处。与特斯拉、现代和起亚一样，Neue Klasse平台将采用强大的800V架构，能以远超200kW的功率将直流快充速度提高30%，而目前i4等车型的最大功率仅为150kW。公司预计到2030年全球道路上将有1000万辆电动宝马汽车，因此，更换新电池势在必行。特斯拉一直在努力推进大尺寸电池量产化，宝马则相信自己可以把电池从实验室带到展厅，这首先要从德国帕尔斯多夫的试点电池厂开始逐步升级产能。此外，宝马表示这些电池在整个生命周期内可以减少60%的二氧化碳排放。

德国丁戈芬宝马工厂组装高压电池组。（宝马）

副总裁Schuster说道，通过与锂、镍或石墨供应商展开合作，并通过发展尚未成型的强大供应链（包括在北美自由贸易区内），宝马的努力将会落地生根。这些供应链让各家汽车制造商突然争相在美国开店。拜登总统的两党基础设施法案规定，电动汽车消费税减免的条件是需要在美国进行最终组装，而且关键的电池矿物要来自美国或其自由贸易伙伴。Schuster承认：“就目前而言，北美是最难获取原料的地方，但我们必须本地化。”宝马的全球计划包括在世界各地建立六座圆柱电池超级工厂：北美、欧洲和中国各有两座，总容量达到120GWh，每座工厂至少20GWh。今年10月，宝马和日本远景动力（Envision AESC）宣布计划在南卡罗来纳州建立一座价值8.1亿美元的30GWh电池工厂，这座工厂由100%无碳能源驱动，能为宝马位于南卡罗来纳州斯帕坦堡的大型工厂供应电池。宝马计划在2030年之前让斯帕坦堡工厂生产出6款电动汽车，理想情况下，这些汽车将配备足够性价比的电池并享有消费税优惠，以保持业务的正常运行。

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