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励磁电机:无稀土、好调速

第五代eDrive中,采用的电机不是主流的永磁同步电机,而是励磁同步电机。

这两种电机,启动时都要有个初始电动势让线圈产生磁场,使电机转起来,如同发动机点火似的。电机“点火”,要么靠外界电源提供励磁电流,要么由永磁体提供激励。前者是励磁电机,后者就是电动汽车一般采用的永磁同步电机。

相对永磁电机,励磁电机有两大优势。首先,励磁电机不使用稀土元素,可以降低对稀缺资源的依赖。而且稀土的开采,还容易产生环境污染。宝马向来注重社会责任,希望避免经营活动带来环境隐患。

其次,永磁电机磁场恒定,不易调节转速。

许多电动车主都有一个感受,在等红灯时,电动汽车可以轻松秒杀很多大排量燃油车。但是,在高速路段,电动汽车的后程加速能力有限。这就是因为永磁电机的转速无法再提升了。

但是,励磁电机可以方便地调节励磁电流来调节转速,适用于大功率场景。

iX3所采用的励磁电机,最高输出功率达210千瓦,最大扭矩400牛?米,令iX3百公里加速时间达到6．8秒。

大功率的永磁同步电机也可以做到这一点。但是励磁电机还能做到的是,最高输出功率不仅在加速早期能达到,而且还能高转速区间保持住,从而稳定提供运动性能。比如,让你在高速上和大排量燃油车对飚。

励磁电机的这种特性,还能让不同驾驶模式的驾驶体验差异充分体现出来。在运动模式下,励磁电机可以加大励磁电流,电机将提供极快速的动力传输,提供急加速能力。在舒适模式和ECO PRO(超经济)模式下,励磁电机可以减少励磁电流,提高驱动系统的效率。驾驶者也可以选择完全没有励磁电流,电动汽车就会高效率地滑行。

值得一提的是,宝马集团通过自身研发和生产,将励磁电动机的效率提升到93%。

另外,iX3的三合一电驱动系统,安装在后副车架上,对于喜欢后驱的车主来说,还将保持灵活和大动力的操控感受。

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高压电池包兼顾续航和安全

宝马iX3搭载的高压动力电池包由华晨宝马动力电池中心二期生产,这也是宝马全球生产网络中首个投产第五代动力电池的工厂。电池包采用技术含量更高的811镍钴锰三元锂离子电芯,其总容量为80kWh,净容量为74 kWh,重量能量密度高达154Wh/kg。

对于宝马而言,实现电动车长续航的关键不在于采用更大的电池包尺寸并搭载更多的电芯,而在于提高电池包的整体能量密度。深耕电池领域多年的研究和开发,令宝马从池设计到电池材料均具有深厚的技术积累,得益于此,创新纯电动BMW iX3搭载的电池包在高能量密度、高能效、持久品质、高安全性各方面取得了多维度的优化和平衡。

iX3电池包示意图

iX3的动力电池同时也颇为注重安全性。

首先,电池包整体采用铝合金壳体,位于车辆底盘中央区域,增加整车刚性的同时,也降低了事故中前后碰撞对电池包造成直接冲击的风险。见诸媒体的不少电动汽车起火事件,其实都是碰撞后起火的。

其次,在电池包的侧面设计有缓冲吸能结构,电池包内部模组和壳体侧面预留缓冲空间,电池模组本身也具有吸能结构,多层安全设计同样降低了事故中侧面碰撞对电芯造成伤害的可能性。

宝马iX3这款电动汽车是中国生产,全球销售,因此必须符合各个市场的碰撞测试要求。在欧洲,汽车碰撞测试当中还有侧柱碰项目。iX3电池包为此做针对性设计,能大幅提升侧向安全性。

第三,电池包采用液体温控设计,电池模组上多个温度传感器时刻监控电池包温度,确保电池包在舒适温区工作;电芯采用铝壳方型电芯,壳体本身具有抗压性,在壳体顶部还设计有泄气泄压阀,在单个电芯热失控的情况下降低对模组和电池包的整体影响。

温控系统对于高比能电池尤其重要。一般而言,能量密度越高的三元电池,活性就越强,一旦发生热失控,释放的能量大得多,破坏力也要强得多。

从目前国内市场的应用来看,不少车企对811电池的态度,从早期的拥抱,变为谨慎。它们的管控能力,难以驯服811这一猛虎。但宝马在X1插电混动、5系插混上相继应用,并在iX3上继续采用811电池,可以说体现了宝马技术的领先性。

在这样充分的安全设计基础上,第五代eDrive的电池包,能量密度比此前产品提升20%。在中国的NEDC工况下,iX3续航是500公里。这一数字应当是扎实的。因为同样的车型在欧洲的WLTP工况下,续航里程是460公里,换算为NEDC工况,可以达到520公里。

能耗方面,NEDC标准测试中,iX3百公里能耗为16．7kWh。考虑到这是一款总质量2．2吨的的豪华电动车,这个电耗水平,已经是同级标杆。

车型百公里耗电(kWh)奥迪e-tron20．4奔驰EQC19．9蔚来ES819．72蔚来ES618．1宝马iX316．7资料来源:《电动汽车观察家》整理

在电驱动性能之外,iX3的充电性能也大为提升。在中国电网允许的范围内,采用高速直流充电,iX3最高充电功率可达100kW,仅需45分钟即可将电池电量从0充至80%。交流充电最高充电功率可达11KW,仅需7．5小时即可将电量从0充至100%。

第五代eDrive适合三种动力,具有可扩展性的特点

iX3只让我们略窥第五代eDrive真容,因为eDrive还能用于插混或者全驱的纯电动车型上,其性能还将有更加出色的表现。在后续的i4和iNEXT等车型上,我们将能见识到。

宝马对新能源汽车有雄心勃勃且领先行业的规划。目前,宝马集团在全球已经完成交付超过50万辆新能源汽车;到明年年底,预计将增至100万。面对即将展开的新能源汽车市场,宝马历经多年打磨eDrive系统,迎来了大展身手的机会。(完)