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| <colbgcolor=#d6d6d6><colcolor=#000> 정식 명칭 | BMW i |
| 국가 | [[독일|]][[틀:국기|]][[틀:국기|]] |
| 런칭일 | 2011년 |
| 운영기업 | BMW |
| 홈페이지 | |
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1. 개요
Born Electric. |
2011년 런칭된 BMW의 전동화 서브브랜드이자 전기차 사업부이다.
2. 상세
BMW는 경쟁브랜드와 다르게 새로운 노선으로 전기차 시대를 맞이 하고 있다. 이 새로운 노선이란 새로운 전기차 생산만을 위한 전용 플랫폼을 개발하는 것이 아니라 ICE, HEV, PHEV, BEV에 모두 적용할 수 있는 범용 플랫폼을 이용하여 전기차를 만들어 내는 전략이다. 현대 3세대 플랫폼이나 볼보 CMA 플랫폼과도 유사한 전략으로, 아우디(MEB 플랫폼)나 벤츠(EVA 플랫폼) 같은 경쟁사가 애시당초 전기차 전용 플랫폼으로 개발노선을 선회한 것과는 대조적이다.BMW가 ICE-BEV 공용 플랫폼을 유지하면서 전기차 시대를 대비하는 전략의 핵심은 테슬라의 약점을 공략하는 것이다. BMW는 현시점에서 테슬라의 유일한 약점이 서스펜션 세팅 및 차량의 완성도에 있다고 여긴다. 이는 틀린 전망이 이닌 것이 테슬라는 전기차 특유의 낮은 무게중심을 통한 코너링 속도나 스로틀 개도시 즉각적인 응답성을 보여준다. 하지만 코너링에서 속도에 비하여 그립이 좋지 않고 특히 고속 주행시 고속 안전성은 상대적으로 떨어지며 핸들링과 같은 자동차의 기본적인 동적특성이 훌륭하지는 않다. 더불어 오랫동안 유격 문제를 지적 받고 있다. 이에 비하여 서스펜션 세팅 및 핸들링은 BMW가 프리미엄 및 대중차를 포함하여 가장 잘 만드는 브랜드 중 하나이고 차량의 완성도 또한 높은 완성도를 보여주는 브랜드 인지라 BMW는 위와 같은 부분을 집중적으로 공략하려고 하는 듯 하다.
하지만 내연차 기반 플랫폼 활용에는 그간 BMW를 위시한 독일의 주요 기성 자동차회사들이 전기차 플랫폼 개발을 등한시한 원인도 존재한다. 말이 범용 플랫폼에 새로운 노선이지, 실상은 내연차 기반의 판매에만 집중하다가 테슬라등의 신흥 강자의 등장에 뒤늦게 정신 차리고 전기차 사업에 뛰어든 땜빵식 처방으로 인한 결과라는 반론. 이는 기존의 내연기관의 전통적인 강자였다가 전기차의 후발주자가 된 브랜드가 겪는 공통적인 상황이다.
전기차 개발의 경우, 공정과 부품이 일원화된 전용 플랫폼 없이는 모터, 변속기 등의 여러 부품에 대한 피드백을 기술에 반영하는게 느릴 수 밖에 없으며, 내연기관 플랫폼은 전기차와는 궤를 달리하기에 전기차 공정으로의 일원화가 불가능하다[1]. 현재 BMW, 벤츠, 폭스바겐, 아우디는 테슬라 수준의 효율적인 전기차를 선보이지 못하고 있으며[2] 공차중량, 모터대비 주행거리, 등 주요 항목을 종합적으로 평가했을 때 현기차에서 생산하는 전기차보다도 점수가 떨어진다[3]. 극단적으로 보는 사람들은 테슬라와 10년의 기술 격차가 존재하며 더 벌어질 것으로 보기도 한다.
특히 BMW i3 이후 8년이라는 시간 동안 단 한 대의 순수 전기차도 출시하지 않을 정도로 전동화에 소극적인 모습을 보였던 BMW였기에 이러한 우려가 더욱 커지기도 했는데, 2020년 출시된 BMW iX3은 성능과 주행거리, 가성비 모두 참혹한 평가를 받았으나 다행히 21년 하반기 출시된 BMW iX와 BMW i4의 경우 밸런스 잡힌 출력과 주행거리에 전통적으로 강점을 보유해 온 핸들링과 스포츠성이 어우러진 수작으로 평가받으며 일단은 반등에 성공한 것으로 보인다. 다만 이 역시 기반 모델이 되었던 동급의 내연기관의 운동성보다는 다소 떨어진다는 평이 있으며, 테슬라, GM, 현기차 등의 타 경쟁사에 비해 아직까지 전기차만의 강점을 크게 살리지 못한다는 평가 역시 존재한다[4].
속칭 스케이트보드 플랫폼이라고 불리는 전기차 전용 모듈러 플랫폼의 부재를 의식해서인지 2025년부터는 CLAR, FAAR 플랫폼이 아닌 전기차 전용 플랫폼 기반 차량들도 출시할 것이라고 발표하였다. 해당 플랫폼의 명칭은 과거 BMW의 차량 명칭인 노이에 클라세의 약자를 따온 NK1이 될 것이라고 밝혔다.
그렇다고 BMW i가 타 경쟁사에 비해 경쟁력이 아얘 없다고 단언 하기엔 이를 수도 있다. BMW의 강점중 하나는, 탄소섬유 소재를 적극적으로 활용할 수 있다는 점이 있는데, 실제로 첫 모델인 i3의 경우 섀시를 통짜 탄소섬유로 만들어서 양산을 성공하여, 당시 전기차중 가장 가벼운 경량화를 이뤄낼 정도로 탄소섬유 활용에는 뛰어난 제조사이다. iX에도 전기차 전용 플랫폼이 아니라 경량화에 불리함이 작용했음에도 알루미늄과 탄소섬유를 활용해 경량화를 시도할 정도로 차제 제작 소재에 있어서는 탄소섬유도 적극적으로 활용이 가능하다는 강점을 가지고 있다. 추후 전용 모듈러 플랫폼이 완성 되었을 때 탄소섬유를 어떻게 활용 할 수 있을지가 BMW i의 미래의 핵심일 것으로 보는 시각도 있다.
3. 차량 목록
3.1. i 브랜드 전용 차량
i 브랜드 전용 차량은 코드명을 기존 BMW 체계를 따르지 않고 I로 시작하는 코드명 체계를 사용한다.- 3 (I01) : 2013년 생산, 2022년 단종
- 8 (I12, I15) : 2014년 생산, 2020년 단종
- X (I20) : 2021년 생산
3.2. 내연기관 모델 기반 차량
- X1 (U11 BEV) : 2022년 생산, U11 X1 기반
- X2 (U10) : 2024년 출시 예정
- X3 (G08) : 2020년 생산, G01 X3 기반
- 3 (G28 BEV) : 2022년 생산, G28 중국형 3시리즈 세단 기반
- 4 (G26 BEV) : 2021년 생산, G26 4시리즈 그란 쿠페 기반
- 5 (G60 BEV) : 2023년 생산, G60 5시리즈 세단 기반
- 7 (G70 BEV) : 2022년 생산, G70 7시리즈 기반
4. 포뮬러 E
모터스포츠 분야에도 참가하여 브랜드를 알렸다. 2018-19시즌 부터 기존의 안드레티 포뮬러 E 팀을 인수하여 BMW i 안드레티 모터스포트로 리브랜딩하여 참가해왔으나 2020-21시즌을 마지막으로 철수하였다. 2021-22 시즌을 마지막으로 안드레티 팀에 파워트레인 공급을 중단하여 완전히 철수했다.5. WRSM 모터 논란
BMW WRSM(Wound Rotor Synchronous Motor) 모터 논란은 BMW가 주류 전기차 시장에서 일반적으로 사용되는 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) 대신 WRSM 모터를 선택해 출시하면서 시작되었다. WRSM 모터는 기술적으로 복잡하며, 효율성에서 PMSM 모터에 비해 열세일 수 있다는 점에서 의문을 제기하는 목소리가 나왔다. 특히, WRSM 모터를 탑재한 일부 BMW 전기차에서 구동 정지 사태가 발생하면서 이 논란은 더욱 확산되었다.
이러한 상황에서 모 유튜브 채널은 ‘기술력 딸려서 쓰는거 맞음! 더 말하면 입만 아프다.’라는 파격적인 썸네일과 함께 논란을 부추겼다. 이 영상은 BMW가 WRSM 모터를 선택한 이유를 기술력 부족으로 직설적으로 비판하며, 많은 이들의 이목을 끌었다. 해당 영상은 소비자들 사이에서 큰 반향을 일으키며, BMW의 모터 기술력에 대한 의구심을 더욱 증폭시키는 계기가 되었다.
5.1. 비판
BMW WRSM 모터 논란에서 구동 정지의 주요 원인 중 하나는 원인 불명의 '쇳가루'와 '분진' 때문이다. '쇳가루‘의 경우 가끔 모터를 통째로 교환해야 하는 상황까지 벌어지기도 한다. 반면, '분진'의 경우 브러시 세척이나 브러시 모듈 교환이 통상적이다.
이 문제가 커진 이유중 큰 원인은 BMW가 전기차의 모터에 대해 내연기관 차량과 동일한 잣대를 적용한 데에서 비롯된 것이다. BMW는 전기차 모터에 대한 보증을 2년 무제한 킬로미터로 설정했는데, 이는 내연기관 차량에 적용되는 보증 기준과 동일하다. 그러나 전기차 모터는 내연기관과는 다른 특성을 가지며, 특히 WRSM 모터의 경우 그 구조적 특성상 유지 보수와 보증에 대해 더 세심한 접근이 필요하다. 이러한 보증 정책은 문제 발생 시 소비자에게 큰 불이익을 초래할 수 있으며, BMW의 브랜드 이미지에도 부정적인 영향을 미치고 있다.
또한 BMW의 WRSM 모터 선택은 Bmw의 부족한 약자계 제어(약계자 제어) 부분을 보완하기 위해 Wrsm 모터를 채택했다는 의견도 있다.
5.2. 비판에 대한 반론
Bmw코리아의 2년 무제한 보증정책은 모터에 대한 깊은 이해도가 없는 것으로 그 부분은 인정하는 부분이다. [보증]
하지만, Bmw의 5세대(edrive Wrsm) 모터는 약계자 제어를 피하기 위한, 기술력이 떨어져 어쩔 수 없이 사용할 수 있는 간단한 모터가 아니며, Pmsm의 근본적 문제를 해결 할 수 있는 모터로서 과감한 시도를 했다고 볼 수 있다.
WRSM(Wound Rotor Synchronous Motor)와 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)의 제어 방식에는 몇 가지 중요한 차이점이 있다. 이들 모터는 구조적 차이로 인해 제어 전략에서도 차이를 보인다.
비교
1.구조적 차이
•WRSM 모터는 회전자(로터)에 권선이 감겨 있고, 이 권선에 전류를 공급하기 위해 슬립 링과 브러시가 사용된다. 회전자 권선에 전류를 공급함으로써 자기장을 형성하고, 이를 통해 동기 속도를 유지한다.
•PMSM 모터는 회전자에 영구 자석이 부착되어 있다. 이 자석이 고정된 자기장을 생성하며, 별도의 전류 공급이 필요하지 않다.
2.제어 방식
•WRSM 모터 제어
•WRSM 모터는 회전자에 공급되는 전류를 조절하여 모터의 속도와 토크를 제어한다. 이 전류는 외부 회로를 통해 직접 제어되므로, 모터의 출력 특성을 보다 유연하게 조정할 수 있다.
•그러나 이 방식은 슬립 링과 브러시의 마모 문제를 발생시킬 수 있고, 제어 시스템이 더 복잡해진다. 전류의 크기와 위상, 그리고 회전자 권선의 저항을 모든 조건에서 정밀하게 제어해야 하기 때문에 새로운 고급 제어 알고리즘과 센서 기술이 필요하다.
•특히, 고속에서는 장점이 있지만, 저속에서는 구동토크를 만들기 위해 전자석에 많은 전류를 흘려야 하므로, 저속 고토크를 내기에는불리한 것도 사실이다. 이렇게 되면 가다서다를 반복하는 상황에서는 효율이 좋지 않을 것이다. 제어의 복잡성 때문에 유지보수와 신뢰성 측면에서 PMSM에 비해 도전적인 과제가 많다.
•PMSM 모터 제어
•PMSM 모터는 회전자에 영구 자석이 존재하기 때문에, 외부에서 공급되는 전류는 고정자(스테이터) 권선에만 흐른다. 이 전류는 고정자의 자기장을 생성하고, 회전자와 상호작용하여 모터를 회전시킨다.
•PMSM의 제어는 주로 벡터 제어(FOC, Field-Oriented Control)를 통해 이루어진다. 벡터 제어는 모터의 토크와 자속을 독립적으로 제어할 수 있도록 하여, 높은 효율과 빠른 응답성을 제공한다.
•PMSM은 고속에서 높은 효율을 유지할 수 있고, 유지보수가 용이하며 신뢰성이 높다. 수많은 데이터와 보편화된 기술이기에 제어가 비교적 간단하고 정밀하며, 영구 자석의 특성상 정밀한 위치 제어에도 강점을 가진다.
3.비교 요약
•WRSM 모터는 회전자 권선을 제어함으로써 유연한 출력 특성을 제공하지만, 제어 시스템이 복잡하고 유지보수에 많은 비용이 소요될 수 있다. 또한 슬립 링과 브러시와 같은 기계적 부품의 마모로 인해 신뢰성 문제가 발생할 수 있다.
•PMSM 모터는 제어가 간단하고, 높은 효율과 신뢰성을 제공하며 유지보수가 용이하다. 그러나 회전자에 부착된 영구 자석의 특성에 따라 모터의 특성이 제한될 수 있다.
결국, WRSM 모터는 유연한 제어가 가능하지만 복잡성과 유지보수의 문제를 안고 있으며, PMSM 모터는 더 단순한 제어와 저속 효율성을 제공하는 반면, 제어 유연성이 다소 제한적일 수 있다.
- 다시 돌아와서..
그래도 WRSM을 쓰는 종합적인 장점은, 애초에 낭비스러운 약자계 제어를 하지 않음으로서, 전 구간 일정한 역률(power factor)를 달성하고, 구동 가능한 속도 영역을 넓히는 데에 있다고 볼 수 있다. 실제로 사용 가능한 속도 구간은 30~40% 확장되는 효과를 본다고 한다.
또한 원래는 유도모터와 영구자석모터로 심플하게 갈려있었고, BMW, 다임러, 포드, GM, 현대기아, 닛산, 스텔란티스, 토요타, 볼보, 폭스바겐, 중국의 OEM 등 거의 모두가 영구자석동기모터(PMSM)를 선호했지만, 조금 다른 노선으로 가고 있는 움직임이 보인다.
PMSM 모터가 현재로썬 스펙상 뛰어나더라도, 모든 영역에서 좋지는 않고, 최고 효율 구간에서만 좋기 때문에, 운행시 이 구간을 벗어나면 속은 느낌이 든다.
또 스윗스팟 안에 있으면 과열도 되지 않고, 최고의 효율과 수명을 유지할 수 있지만, 늘 그 안에서만 운행하는건 아니다.
그래서 듀얼모터를 쓰면서, 가속형 모터와 항속형 모터를 구분해 쓴다던가, 멀티스테이지 인버터를 써서 용도별로 전력 효율을 높이는 노력을 한다던가 하는, 꼼수(트릭)에 가까운 여러가지 보조 기술을 사용하며, 이는 근본적인 문제를 해결하지 못한다.
WRSM은 정지시에나 움직일때나 늘 같은 자속(온도가 올라 감자 되기 전까지)을 내는 영구자석 대신, 전자석을 이용한 전류 제어를 통해, 약자계 제어를 하지 않고,
1.더 넓은 회전수 범위를 커버하고
2.일정역률 운행을 할 수 있도록 전류제어를 하는 방식에 방점을 찍는 것이지, 브러시의 유무는 부차적인 문제이고, 브러시를 사용하지 않는 방식도 연구/개발되고 있다는 얘기 이다.
8단 토크컨버터 미션을 만드는 ZF사도 I2SM(In-rotor Inductive-excited Synchronous Motor)라는 슬립링을 사용하지 않은 유도방식의 모터를 개발했다. 즉 논란거리이자, 피할 수 없는 '브러시 마모'로 인한 유지보수 문제를 해결한 접근도 있다는 겁니다. 물론 이 경우 마찰로 인한 마모는 적지만, 전력손실이 어느정도 있을 수가 있다. 굳이 '브러시'를 감수할 필요 없고 PMSM의 해결치 못하는 근본적인 문제 해결의 선택지도 있다.
한마디로, WRSM 방식은 이미 완성도를 높일 대로 높인 PMSM의 마지막 남은 2%를 극복하기 위한 시도라고 생각한다.
5.3. PMSM 대비 WRSM에 대한 특징 요약
1. wrsm방식을 슬립링 마모라는 단점을 감수해 가면서까지 쓰는 이유는, 희토류 저감이나 원가절감보다는 더 정밀 제어가 가능하고, 정 역률 제어를 통해 효율을 높일 수 있다는 데 있다.2. pmsm의 경우, 기저속도를 경계로, 기저속도 이하는 일정토크 영역(MTPA;암페어당 최대 토크), 기저속도 이상은 일정 출력 영역이로 구분하는데, 기저속도 이상에서는 약자계 제어가 필요하다.
- 1. 기저 속도란 전기 모터가 정격 전압과 정격 전류에서 최대 출력(또는 정격 출력)을 낼 수 있는 가장 높은 속도이다. 자전거 페달을 낮은 단에서 서서히 올려 최고단에서 최고속으로 돌리는 상태라고 생각하면 된다.- 2. 영구자석은 저속에서 토크에 + 되는 효과를 주지만, 기저속도 이후의 고속 영역에서는 속도를 증가시키기 위해 약자계제어가 필요하며, 이 경우 d축 전류 소모로 인한 -요인이 되며. 열을 발생시킨다.
3. 반면 wrsm은 회전자에서 필요한 만큼의 자속만을 만들고, 고속에서는 끄거나, 줄일 수 있으므로 제어 자유도가 높으며, 통합 벡터제어방식을 적용해(스테이터와 로터 연동) 손실에 대응하는게 아니라 손실을 애초에 만들지 않는 일정 역률 운전이 가능합니다. 이는 더 복잡한 제어가 필요하지만, 그게 (요즘 기술로)가능해져서 기존 pmsm 제어기에 통합 사용시 시스템 효율도 1-2% 추가 향상 가능하다.4. 자동차의 일반적인 사용 패턴을 고려하면 wrsm은 이런 이점이 있다.-저속에서는 1-2% 효율 떨어지나 출력은 5-10% 더 사용 가능해 경사로 출발시 이점이 있다.-중속에서 부분 부하 운전 효율: 일반적인 주행 조건에서 자주 발생하는 부분 부하 운전 시 WRSM은 최적의 자속을 유지할 수 있다.
-효율 개선: 부분 부하에서 2-4% 정도로, 일반적인 주행 조건에서의 전반적인 효율 향상으로 이어진다.-고속도로 주행 시 효율: 고속 주행 시 회전자(계자) 전류를 줄여 철손을 감소시킬 수 있어 2-3% 정도 효율 증가, 장거리 주행 시 이는 상당한 에너지 절약으로 이어질 수 있음.-잦은 가속과 감속, 정지-출발이 많은 도심 주행에서 1-2% 정도 효율 개선 가능
-회생 제동 효율 향상: WRSM은 회전자(계자) 전류 조절을 통해 회생 제동 시 더 넓은 속도 범위에서 효율적인 발전이 가능(회생 제동 시 3-5% 정도. 특히 내리막길이나 도심에서의 잦은 감속 시 에너지 회수율이 향상)-극한 기후 조건에서의 성능: 고온이나 저온 환경에서 WRSM은 회전자(계자) 전류 조절을 통해 더 안정적인 성능을 제공할 수 있다. 극한 조건에서 5-10% 정도의 출력 및 효율 유지 가능, 이는 다양한 기후 조건에서의 주행 안정성 향상으로 이어짐.5. 부가적인 장점
1. 배터리 수명 연장
-1. 효율적인 에너지 사용으로 인해 배터리의 충/방전 사이클이 감소할 수 있음.
—1. 배터리 수명 연장: 5-10% 정도—2. 장기적으로 배터리 교체 주기를 늘릴 수 있어 유지 비용 절감으로 이어짐.
-1. 전반적인 효율 향상으로 인해 동일한 배터리 용량으로 주행 거리가 증가할 수 있음.—2. 주행 거리 증가: 3-5% 정도—3. 이는 주행 가능 거리에 대한 불안감(range anxiety) 감소로 이어질 수 있음.
3. 토크 특성 개선:-1. WRSM은 저속에서 높은 토크를 제공할 수 있어 출발 성능이 향상될 수 있으.
—1. 성능 개선: 저속에서 5-10% 정도의 토크 증가 가능—2. -이는 특히 경사로 출발이나 가속 성능 향상으로 이어짐.
- 1. 브러시 타입의 WRSM은 브러시와 슬립링 교체가 필요할 수 있어 유지보수 비용이 증가할 수 있음.-2. 그러나 전체적인 효율 향상과 배터리 수명 연장으로 인한 비용 절감이 이를 상쇄할 수 있음.
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[1] 대표적인 반례가 바로 테슬라와 현기차다. 전기차 플랫폼의 대부분의 공정과 부품개발을 일원화 한 테슬라는 다른 자동차 브랜드는 쉽게 엄두도 못 낼 정도로 다방면으로 빠른 발전을 보여주고 있다. 신형 차종의 경우 국내인증 기준 520km가 넘는 주행거리에 제로백은 1.9초로 알려져 있다. 그럼과 동시에 자율주행은 자타공인으로 이미 독보적인 수준이다. E-GMP라는 전기차 플랫폼을 개발한 현기차의 경우도 상대적으로 낮은 가격에도 불구하고 2022년 초반 기준 시판용 SUV가 3.5초대의 제로백이 나올 정도로 수준 높은 경량화에 성공하여 모터용량 대비 긴 주행거리를 선보였다.[2] 승차감이나 그립감, 안정성등의 문제로 반론을 제시하지만, 이들은 자동차 성능을 평가하는데 있어 세컨에 불과하며 테슬라의 차종이 운전하다가 분해될 정도로 막장이지 않는 이상 소비자들이 1차적으로 보는 부분은 아니다.[3] 일부 차종의 경우 동급의 현기차보다 강한 출력이나 주행거리를 내기도 하지만 이는 어디까지나 고성능 모터를 달았을 경우다. 공차중량 대비 주행거리나 출력을 계산하면 2022년 시점에서 현기차보다 효율이 떨어진다. 동급의 테슬라나 현기차 차종에 고성능 모터를 안 쓰는 이유는 순전히 가격을 낮추려는 의도 때문이다.[4] BMW i 중에서도 고성능 모델인 M시리즈의 경우, 가성비 같은 것은 다 차치하고 고성능 부품을 들여와서 간신히 50~60% 가격대의 테슬라 퍼포먼스급 성능을 구현했다는 느낌이 들며, 이조차도 테슬라에서 비슷한 가격대의 가장 고성능 버전인 Plaid 급에는 한참 미치지 못한다.[보증] 연장 프로그램으로 5년 30만km 가능