近年來,隨著特斯拉等新造車勢力在電動車領域的異軍突起,傳統車企的光芒似乎被掩蓋了大半。但其實大部分一線傳統車企都在純電動領域有著深厚的技術積淀,寶馬也自然位列其中。寶馬對于純電動車的探索始于數十年前,而據上一次推出跨時代的i3和i8兩部產品已過去近十年。在這十年中,寶馬并非止步不前,而他們最新的研發成果就是如今活躍在市場上的iX3。作為寶馬新時代純電技術的結晶,iX3在電子電氣技術方面有哪些獨到之處呢?下面就來為您詳解。
寶馬iX3在2020年開始在中國沈陽量產并返銷全球,緊接著在2021年下半年便完成了一次中期改款,對外觀內飾進行了全面革新。這些看得到的變化并非本文著墨的重點,我們將目光聚焦于新車的三電系統方面。了解寶馬iX3的人大多了解兩個數字,500km和6.8s,前者是新車的續航里程、而后者是新車的0-100km/h加速時間。在這兩個數字背后,有大量的全新電子電氣技術進行著支持。
寶馬iX3基于CLAR平臺打造,這一平臺在設計之初便考慮到了兼容各類動力。以X3為例,其支持純燃油、輕混、插電式混動以及純電四種不同的動力類型,所以其實并不存在“油改電”一說。其中非常直觀的一點佐證就是iX3的離地間隙以及車內乘員/行李箱空間相比燃油版X3沒有縮減,這便是兼容平臺比“油改電”帶來的明顯優勢。
第五代eDrive電驅系統是寶馬iX3在宣傳中被無數次提及的,iX3也是首款搭載該系統的車型。第五代eDrive電驅系統的特點總結下來主要有兩點:集成化和可持續。我們先來了解集成化的部分。
第五代eDrive電驅系統全貌(圖1)
第五代eDrive電驅系統拆解圖(圖2)
上圖中的圖1是第五代eDrive電驅系統的全貌,它采用了高度集成化的設計,將電機(圖2左)、傳動器(圖2中)、逆變器(圖2右)三大部件集成在一個電驅模塊中。這樣做的優勢之一是降低質量--新一代eDrive系統的功率密度比前代提升了約30%;優勢之二是減小體積--被放置在后橋的eDrive電驅總成并未占用后排乘坐和行李廂空間;優勢之三是高效--電機輸出軸、傳動器輸入/輸出軸與驅動軸為相鄰平行設計,傳動距離短、損耗小,傳動效率自然有了明顯提高。
電機定子采用扁線繞組以降低電阻、提高效率
第五代eDrive電驅系統的第二大特點是可持續。目前市面上的主流車用電動機有交流感應異步和直流永磁同步兩種,其中前者有功率大的優勢,但缺點是效率低、調速困難;后者的效率高、調速響應快,但在高負載下容易引發永磁體退磁現象(因此限制了功率),同時永磁體(釹鐵硼)中需要用到稀土材料,不利于可持續生產。第五代eDrive系統創造性的采用了無稀土設計的交流同步電機(勵磁同步電機),利用直流電使轉子產生固定電磁場,并與定子通過交流電產生的三相旋轉磁場同步旋轉,兼顧了大功率、高效率、調速快的優點,生產過程中不使用稀土也保證了環境的可持續。
這臺全新的交流同步電機最大功率210kW、峰值扭矩400N·m,能量回收最大功率134kW,最大轉速17000rpm,綜合效率可達93%。這臺電機便是寶馬iX3 0-100km/h加速時間 6.8秒、極速180km/h(電子限速)背后的功臣。從上圖左邊的表格不難看出,電機在車輛時速為0-60km/h(對應電機轉速0-4500rpm)時為恒扭矩區間(始終保持400N·m的峰值扭矩),時速60km/h(對應電機轉速4500-15000rpm)以上進入恒功率區間(始終保持210kW的最大功率),在全速域都有著出色的性能表現。
如果說加速成績背后是電驅技術的加持,那么續航里程的背后就要靠電池技術“撐腰”了。寶馬新iX3的電池組也是第五代eDrive系統的一部分,其采用方形電芯,整個電池組包含188只電芯組成的10個模組,總重量518kg,提供了80kWh的容量,可用容量為74kWh,使iX3擁有500km的續航里程。電池組為經典的“三明治”結構,并采用液冷/熱(PTC+熱泵)設計,以便于在極端溫度下維持電池的性能可靠性。
與電驅系統一樣,第五代eDrive電池系統的核心之一也是可持續。其三元鋰電芯采用NCM811正極材料,即鎳、鈷、錳的配比為8:1:1,在保證能量密度的前提之下降低了稀有金屬鈷的用量,以求可持續發展。事實上,搭載NCM811電芯的新一代電池組能量密度比上一代有著20%的提升。同時,得益于薄型設計,其可放置于iX3的前后橋之間而不影響車內空間和離地間隙;并且讓iX3的重心比燃油版X3降低7.4cm,配合47:53的前后配重,更能帶來寶馬所需的操控功底。
在電動車用戶最關心的安全方面,iX3的電池組從電芯層面到殼體都做到了應有的防護,比如電芯與電芯之間配置了一層絕緣膜以及隔離墊,再噴涂絕緣材料,相鄰的電芯之間更有3層間隔防護。而整個電池組的外殼則使用了高強度鋁合金,并加入潰縮吸能結構,在發生碰撞時也能盡可能保證電芯不受到外力沖擊。最后,寶馬iX3的電池組在研發時便經過了寶馬的嚴苛測試,在電安全方面可滿足最高標準。
在充電方面,寶馬iX3支持交流慢充和直流快充兩種方式。其中交流慢充使用寶馬提供的充電墻盒可支持最高11kW的充電功率,可在7.5小時將電量從零充滿。而直流快充如果使用寶馬官方的直流快充電樁最高可支持150kW的充電功率。從上圖右側表格可以看出,充電時前20%可以達到最高150kW充電功率,隨后緩慢下降,在充至60%時依然能保持100kW左右的充電功率,最終用時34分鐘便可將電量從0%充至80%。
全文總結
寶馬iX3搭載的第五代eDrive系統擁有集成化、可持續、高效率的電驅模塊,高能量密度、低稀土消耗、安全可靠的電池組以及高速充電能力,助力iX3強大、可靠的性能表現。相信在看完這篇解析后您會發現,寶馬iX3的三電系統無疑是當今市面上最先進的之一,這也反映出寶馬在電子電氣技術方面深厚的積淀。厚積薄發的寶馬在純電動領域不鳴則已、一鳴驚人,寶馬iX3不愧為一款技術里程碑之作。
審核編輯 :李倩
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原文標題:厚積薄發-寶馬新iX3三電技術解析
文章出處:【微信號:EDC電驅未來,微信公眾號:EDC電驅未來】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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