Frank Weber stand 20 Jahre in den Diensten des General Motors-Konzerns. Der 56-jährige Maschinenbauingenieur aus Wiesbaden beschäftigte sich dort unter anderem mit revolutionären Projekten wie der Entwicklung einer neuen Plattform für Elektroautos. Bei Opel war er zuletzt Leiter der Produktplanung, ehe er 2011 zu BMW wechselte und dort Leiter Fahrzeugentwicklung wurde. Seit 2020 ist er Technikvorstand der BMW Group und verantwortet in der Funktion die Entwicklung einer neuen Generation von Elektroautos. Wir fragten ihn: Wohin geht die Reise? Aber zunächst wird es technisch.
Herr Weber, Sie sind als Entwicklungsvorstand von BMW für die Entwicklung der so genannten Neuen Klasse verantwortlich. Sind das im Prinzip nicht alle zukünftigen BMW-Fahrzeuge, schließlich werden wir in nicht mehr allzu ferner Zukunft mehr oder minder ausschließlich elektrisch fahren?
Stimmt. Es ist ein einziges Bauprinzip, ich nenne es die technologische Plattform, die für lange Zeit den Standard für alle zukünftigen BMW-Fahrzeuge setzen wird.
Das wichtigste Bauteil beim Elektroauto ist ohne Zweifel der Akku. Sie haben sich entschieden, dort von prismatischen Zellen zu zylindrischen Zellen zu wechseln. Erkennt BMW den Vorsprung von Tesla in diesem Bereich an, da Ihre neuen Zellen die gleiche Form und ungefähr den gleichen Durchmesser haben wie die 4680er Zellen, die Tesla verwendet?
Es ist ein Zufall, dass es fast die gleichen sind. Tatsächlich werden unsere 46 mm breit und 95 mm hoch sein, was bedeutet, dass sie etwas höher sind als die von Tesla. Wir entwickeln die Batteriezellen selbst und arbeiten mit Produktionspartnern zusammen, um das Zellendesign festzulegen. Wir haben uns für eine Breite von 46 mm entschieden, weil dies die ideale Größe für das thermische Gleichgewicht ist. Und der Grund, warum wir jetzt auf zylindrische Zellen umgestiegen sind, hat mit der Tatsache zu tun, dass wir die Energiedichte drastisch erhöht haben – um 20 bis 30 Prozent. Das würde bei prismatischen Zellen, die viel größer sind, zu viel werden.
Der Maschinenbauingenieur war lange Zeit für General Motors und Opel tätig. Seit 2011 ist er bei BMW in München, seit 2020 als Technik-Vorstand der BMW Group.
Und es gibt keine Nachteile bei der Verwendung zylindrischer Zellen?
Die Packungsdichte, die man mit prismatischen Zellen erreichen kann, ist höher – einfach weil zylindrische Zellen rund sind und einige Zwischenräume nicht genutzt werden. Aber in den Modellen der Neuen Klasse werden wir diesen negativen Packungseffekt kompensieren, indem wir die Hochspannungsbatterie zu einem Strukturelement des Fahrzeugs machen, gewissermaßen zum Unterboden des Fahrzeugs. Die Batterie wird also in eine offene Karosserie eingebaut. Auf diese Weise gleichen wir einen Teil des Volumennachteils der zylindrischen Zellen aus.
Können Sie bestätigen, dass Sie eine Lithium-Eisenphosphat-Zellenchemie zweiter Klasse – ohne Nickel und Kobalt – entwickeln werden? Wie wir hören, in einer Variante für 800 Kilometer Reichweite, in einer anderen für etwa 500 Kilometer.
Eine solche Differenzierung ist sinnvoll, aber wir haben bisher noch keine konkreten Zahlen genannt. Was ich Ihnen sagen kann, ist, dass die neuen Batterien und die neuen Effizienzmaßnahmen es uns ermöglichen werden, die Reichweiten signifikant zu erhöhen. Sie werden bis zu 30 Prozent höher sein als heute. Und ja, wir werden zwei verschiedene Zellchemien anbieten. Denn nicht jeder braucht so lange Reichweiten. Und es wird auch in einer reinen Elektroauto-Welt verschiedene Marktsegmente geben. Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben eine viel geringere Energiedichte. Das bedeutet, dass sie niemals zylindrisch, sondern immer prismatisch sein werden. Die neuen Hochspannungsbatterien von BMW werden so konstruiert sein, dass sie verschiedene Zelltypen verwenden können. Wenn wir weiter in die Zukunft blicken und über Solid-State-Batterien sprechen, werden wir wahrscheinlich zu größeren und höheren Energiegehalten pro Zelle übergehen, da SSD intrinsisch sicher ist. Und die Fahrzeugarchitekturen der Neuen Klasse werden so entwickelt, dass sie all diese drei Zelltypen aufnehmen können.
„Die neuen Batterien ermöglichen es uns, die Reichweiten signifikant zu erhöhen.“
BMW-Vorstand Frank Weber über die neue Zellgeneration
Wann wird die Reichweitenangst endgültig weichen und wird sich niemand mehr Gedanken über Ladegeschwindigkeiten machen müssen?
In der Zukunft wird es verschiedene Nutzergruppen für Elektrofahrzeuge geben. Zum einen wird es Fahrer geben, die ausschließlich in Städten unterwegs sind und daher keine extrem hohen Reichweiten benötigen. Die andere Kundengruppe wird ihr BEV auch für Langstreckenfahrten nutzen wollen. Hier glauben wir, dass Reichweiten, wie sie die heutigen Benzinmotoren bieten, ausreichen, um Reichweitenangst auszuschließen.
Derzeit werden große Summen aufgewendet, um die erwähnte Festkörperbatterien zur Serienreife zu bringen. Was denken Sie – wann werden wir die in einem ersten Elektroauto sehen?
Die sechste Generation unserer Batteriezellen, die BMW Rundzelle, wird ab 2025 zum Einsatz kommen und beeindruckende Fortschritte bei der Energiedichte, der Ladegeschwindigkeit, der Reichweite und der Verringerung der CO2-Emissionen bei der Zellproduktion bringen. Natürlich forschen wir auch intensiv an der Festkörperbatterie-Technologie. Wir werden bis zum Ende des Jahrzehnts eine automobilfähige Festkörperbatterie zur Serienreife bringen und planen, deutlich vor 2025 ein erstes Demonstrationsfahrzeug mit dieser Technologie vorzustellen. Dazu haben wir im Mai 2021 eine Beteiligung an Solid Power erworben.
Die Pilotlinie im Kompetenzzentrum ermöglicht es BMW, die Wertschöpfungsprozesse der Zelle vollständig zu analysieren und zu verstehen – um die optimale Technologie für Kunden in kürzester Zeit zur Serienreife zu bringen. Fotos: BMW
Warum haben Sie entschieden, nicht direkt in die Produktion von Batteriezellen einzusteigen und diese weiterhin von Lieferanten wie CATL und EVE Energy zu kaufen?
Aus unserer Sicht macht es keinen Sinn, selbst Batteriezellen zu produzieren. Unsere bisherige Strategie, keine eigene Großserienproduktion von Batteriezellen zu betreiben, hat sich bewährt und wird auch bei der künftigen sechsten Generation die besten Ergebnisse liefern. Wir verfügen über umfangreiches internes Know-how in Technologie und Produktionsprozessen und haben die gesamte Wertschöpfungskette im eigenen Haus neu geschaffen. Mit dem Know-how aus dem Kompetenzzentrum Batteriezellen und künftig auch aus dem Kompetenzzentrum Batteriezellenproduktion in Parsdorf können wir die optimale Batteriezellentechnologie für Kunden in kürzester Zeit zur Serienreife bringen und Lieferanten für die Batteriezellenproduktion nach unseren eigenen Vorgaben befähigen. So können wir mit den Batteriezellenlieferanten auf Augenhöhe verhandeln und mit Herstellern zusammenarbeiten, die technologisch und wirtschaftlich führend sind.
„Aus unserer Sicht macht es keinen Sinn, selbst Batteriezellen zu produzieren.“
BMW-Technikchef Frank Weber über die Kooperation mit großen Bsatteriezellenlieferanten
Können wir davon ausgehen, dass die Art und Weise, wie die Batterie vom Kunden genutzt wird, auch einen Einfluss auf die Lebensdauer der EV-Batterie hat?
Die Alterung von Batteriezellen hat zwei entscheidende Aspekte. Der erste bezieht sich auf die frühe starke Degradation in den ersten sechs Monaten, wenn sich die Chemie in der Batterie anpasst und auf die Nutzung des Fahrzeugs reagiert. Der zweite Aspekt hat mit der Degradationszeit zu tun, die sich direkt aus den Gewohnheiten des Benutzers ergibt: welche Umgebungstemperatur, wie viele Ladezyklen, ob es sich um eine Hoch- oder Niedrigstromladung handelt usw. Bei einer typischen Lithium-Ionen-Batterie gibt es ein zweites starkes Degradationsfenster zwischen dem sechsten und achten Jahr, in dem die Leistung erheblich nachlässt. Von da an bleibt sie auf dem niedrigeren Energiegehalt stabiler.
BMW war mit dem i3 ein Elektro-Pionier, verlor dann aber zeitweise wieder das Interesse an dieser Antriebsform. Welche Lehren haben Sie daraus gezogen?
Ohne den i3 wären wir nie in der Lage gewesen, den i7 so auf den Markt zu bringen, wie wir es jetzt tun. Denken Sie an die Elektromotoren des i7, des i4 oder des iX: Sie sind „unsere“, sie wurden intern entwickelt, wir haben sie industrialisiert und wir haben sie produziert. Ohne die Initialzündung, die uns das i3-Projekt gegeben hat, hätten wir nicht das Know-how, das wir heute im Unternehmen haben. Batterien sind ein weiteres Beispiel, denn wir haben Hunderte von Ingenieuren, die an Zellen arbeiten, auch wenn wir sie nicht direkt produzieren. Dank des i3 haben wir jetzt Leute im Unternehmen, die verstehen, was Zellen sind, von A bis Z. Und wenn es ein Problem bei der Zellproduktion gibt, sind unsere Leute mindestens genauso gut in der Lage, das Problem zu analysieren wie die besten und größten Zelllieferanten. Es dauert Jahre, bis man dieses Know-how in einem Unternehmen aufgebaut hat.
Der SUV mit Wasserstoff-Antrieb soll zunächst in Kleinserie produziert und einem ausgewählten Kundenkreis zu Testzwecken zur Verfügung gestellt werden. Der Konzern nutzt dabei Brennstoffzellen-Technik des japanischen Partners Toyota.
Das induktive, also kabellose Laden von Batterien hat sich bei Smartphones durchgesetzt, bei Elektroautos noch nicht. Wann werden wir die Ladetechnik endlich auch hier sehen?
Wenn ich eine Vorhersage machen müsste, glaube ich, dass die konduktive, kabelgebundene Aufladung vor der induktiven kommen wird. Konduktives Laden setzt voraus, dass es eine Möglichkeit gibt, das Fahrzeug an eine Ladequelle anzuschließen, und schon heute sehen wir Robotertechnologie, die einen Stecker nimmt und Computervision nutzt, um elektrische Maschinen anzuschließen. Beim induktiven Laden gibt es ein Effizienzproblem zu lösen. Aber wir müssen auch darüber nachdenken, was passiert, wenn man das Fahrzeug wechselt oder wie man einen Standard je nach Marke, Region usw. schafft. Andererseits muss die Induktionsplatte mit großer Präzision auf dem Boden positioniert werden, und die Elektrofahrzeuge müssen wahrscheinlich von einem optischen System geführt werden, das genauer ist als ein Mensch.
„Ein Mix aus batteriebetriebenen und brennstoffzellenelektrischen Antrieben ist für uns langfristig sinnvoll.“
Frank Weber zum geplanten BMW iX5 Hydrogen mit Brennstoffzellenantrieb, der ab 2022 in Klein-, ab 2025 in Großserie produziert wird
Es heißt, die ersten Fahrzeuge der Neuen Klasse werden Mittelklassemodelle wie die 3er-Reihe sein. Können Sie das bestätigen?
Wir machen mit der Neuen Klasse einen Technologiesprung und schaffen innovative Antriebs- und Digitalbaukästen für alle Fahrzeugklassen. Ab 2025 werden sie das gesamte BMW Modellportfolio durchdringen. Die Neue Klasse ist ganz auf EV ausgerichtet und wird neue Maßstäbe für Digitalisierung und Kreislaufwirtschaft setzen. Zum Start planen wir eine Kompaktlimousine im 3er-Segment und ein entsprechendes X-Modell, also Fahrzeuge in sehr volumenstarken Segmenten.
BMW ist einer der wenigen Automobilhersteller weltweit, die noch in Wasserstoffantriebe investieren. Warum?
Wasserstoff spielt als vielseitiger Energieträger eine Schlüsselrolle auf dem Weg zur Klimaneutralität. Wir sind überzeugt, dass er auch für die individuelle Mobilität deutlich an Bedeutung gewinnen wird. Ein Mix aus batteriebetriebenen und brennstoffzellenelektrischen Antrieben ist für uns langfristig sinnvoll. Das macht die BMW Group auch widerstandsfähiger, nicht zuletzt wegen des unterschiedlichen Rohstoffbedarfs: Bei Brennstoffzellenautos werden deutlich kleinere Batterien eingesetzt und die eigentlichen Zellen benötigen nur vier Gramm Platin, das bereits aus Katalysatoren recycelt werden kann. Im August haben wir mit der Produktion unserer Brennstoffzelle der zweiten Generation begonnen.
BMW wird es Fahrern des neuen i7 voraussichtlich im Laufe des kommenden Jahres ermöglichen, die Kontrolle über das Lenkrad vorübergehend an den Bordcomputer abzugeben – sofern der Gesetzgeber die Erlaubnis dazu gibt.
Andere Frage: Wann wird BMW autonomes Fahren auf Level drei anbieten?
Sobald die Kombination aus Sicherheit, Funktion und Verantwortungsübernahme des Systems einen echten Mehrwert für unsere Kunden bietet, werden wir Level-3-Funktionen im neuen BMW 7er anbieten – voraussichtlich schon im Laufe des nächsten Jahres. Gleichzeitig möchte ich aber auch noch einmal ein Plädoyer für unsere Level-2-Assistenzsysteme halten. Denn hier können Autos schon heute viel mehr, als der europäische Gesetzgeber derzeit zulässt. In den USA und Kanada können die Kunden beispielsweise unseren „Highway Assistant“ nutzen, der es ihnen ermöglicht, auf geeigneten Streckenabschnitten wie Autobahnen bei Geschwindigkeiten von bis zu 130 km/h die Hände für längere Zeit vom Steuer zu nehmen.