6年前的电动车放在今天,技术水平如何?揭秘宝马i3三电系统

在1891年《匹兹堡电讯报》中,报道了一辆来自荷华州的“电动车”的设计图片,没错,电动汽车。早在19世纪末,电动汽车就已经诞生,到了1912年,美国至少有3.4万辆纯电动汽车正在运行。


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一百年后,技术的进步和人们对环境的担忧,促使它们逐渐复苏。在这其中,除了你我都熟知的特斯拉,还有一家传统厂商也走在了时代前列——宝马,作为凝聚着诸多宝马集团在电动汽车技术上的积累和创新,宝马i系列即便是放在今天,也有着许多值得我们去学习和关注的部分。今天,我们就从仍在售的宝马i3出发,从它最具特色的车型架构与三电系统上,了解一下电动车诞生百年后发展到了什么水平?


同级别质量最轻的电动车


宝马i3采用了LifeDrive独特的车型架构,大量采用轻量化技术,车身分为两大模块:生活模块和驾驶模块。其中,生活模块接近90%的材料采用碳纤维增强塑料;而在驾驶模块中,驱动系统、高电压蓄电池和底盘大量采用铝合金轻质材料,使整车整备重量只有1195kg。这也使得i3成为目前在售电动车之中,同样续航里程中,重量最轻的一款车型。


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容量不断升级的电池系统


在i3的整个生命周期中,进行过多次电池升级:在2016年时,i3将容量为60A·h的电池升级到94A·h,整个电池组也得以从22kW·h升级到33kW·h;在2019年的快充版,新型容量为120A·h的电池将使电池组能量达42.2kW·h,NEDC续航也达到了340km,并且终于在这一代车型中加入了快充接口。


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我们拆开电池包来看,i3的电池包共有8个模组组成,每个模组有12个三星SDI的方形铝壳电芯串联,共计96个电芯串联,整个电池模组在1C的放电倍率下,可用寿命是3200次循环。


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激进的电池包冷却系统


此外,宝马i3的电池温控系统,具有很强的前瞻性。首先是散热,我们都知道,现在很多的电动车都在电池底部铺设了液冷管路,让管路中流过温度较低的乙二醇液体,带走电池产生的热量,而回流的温度较高的乙二醇,再和压缩机中的制冷剂进行热交换,把温度降下来重新进入液冷管路。


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宝马i3的散热设计更加激进,直接在电池底部的管路中加入制冷剂,制冷剂回流后直接进入压缩机降回流入时的温度,这样的做法使i3的冷却效率相比液冷提升了3-4倍,更能满足快充的需求。不过有利必有弊,由于制冷剂温度比较低,这就使得在电池底部,整个温度的均一性表现不好,很容易出现前部电池和后部电池温度不一致的情况。而在加热效果上,i3不仅拥有我们常见的PTC加热装置,并且在2013年时,就已经加入了热泵空调,为机舱内乘客进行供热。


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高效率的永磁同步电机


宝马i3的电机作为单独的总成,并未与减速器集成,电机总重量为49公斤,官方公布的数据显示,电机功率可达125kW,扭矩可达250Nm。从结构来看,i3的电动机可以归类为永磁同步电动机,永磁电机最大的问题,就是在高转速、高温条件下,永磁体的磁性会出现衰弱。从宏观角度看,就是电动车跑高速的时候,电机的功率以及效率会出现衰减。


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宝马i3的永磁电机,在高转速状态下,电机内部的线圈通过通电,实现感应生磁,这样做的好处,就是说可以提升永磁电机在高速下的运行效率,同时也能保证电机扭矩提升更加平顺。从功率密度、技术角度来看,虽然宝马i3没有做到三合一的电驱总成,但是即便如此,2013年就上市的宝马i3,它电动机的功率密度、技术领先程度,比2019年的一些车型还要高上不少。


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高集成度的电控系统


在功率控制系统中,不同于目前国内主流厂商将高压配电系统和电控单独分离的做法,宝马i3的电控系统中,集成了电机控制器、360V转12V的直流变压器和3.7kW的车载充电机。


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比目前市面上的电动车集成度还要高,同时根据对整个功率系统的拆解,控制版的电源芯片来自于博世、电机控制部分以及底层的控制系统,都由英飞凌提供,逆变器也是使用英飞凌的650V/800A的IGBT模块。


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总结


如果说大马力、长续航的特斯拉像极了粗犷的美系肌肉车,那么,我们从宝马i3身上就能看到德国人很多细腻严谨的工作思维。同时,即便是放在今天来看,宝马i3的三电自主研发水平依旧是远高于其它友商的。


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只不过宝马工程师在电池领域探索上,一直都是比较保守的。2019年,这款车才刚刚引进快充系统,电池升级以后它的综合续航也只有340公里,再加上碳纤维单体壳过高的生产成本,也就注定了宝马i3这款车无法走进千家万户。而这也再次印证了那句话,“汽车工业里所有的情怀,到最后都是一门生意!”



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