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BMW iX和i4的電池系統(tǒng)

2021/06/04
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昨天BMW發(fā)布了iX4和i4的特性,由于當(dāng)前競爭的格局,這兩款車也會從11月開始全球交付。需要注意的是,目前來看iX的價格還是很喜人的:iX xDrive40(240 kW&76.6kWh) 起價為 77,300 歐元,iX xDrive50 (385 kW&111.5 kWh)起價為 98,000歐元。BMW i4 也有兩個規(guī)格,i4 eDrive 40 (250kW)和i4xDrive 50的電池都為83.9 kWh。這兩臺車有很多地方可以說,我們首先還是從電池系統(tǒng)開始說吧。

第一部分 電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

我們首先來看i4的電池系統(tǒng),整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和布置,幾乎和iX3是相似的。電池采用窄寬度電芯以后,分成了8個雙排大模組,然后為了保證容量配置了3個小模組,放置在二層和頂部區(qū)域。從i4的電池角度來看,這里是盡可能降低了電池包在乘客區(qū)域的高度(110mm),把高壓線束、增高的模組還有電氣部分放置在中央通道和后排座椅兩部分。根據(jù)后面的推算來看,i4的模組沒有明確的顯示,這里等后續(xù)發(fā)布詳細(xì)的信息搞清楚,根據(jù)后面的充電信息來看,非常有理由確認(rèn),i4和iX兩種電芯在配方上做了差異化處理,i4偏向于快充功率,iX偏向于能量來增加里程。

圖1 i4 的電池系統(tǒng)

如下圖所示,BMW是采取了低高度的設(shè)計方法,把電池高度影響車輛的部分控制在了110mm,也因為這個電池系統(tǒng)整體的組裝其實比較有難度的。

圖2 BMW i4的電池系統(tǒng)的布置

這個可能看iX的模組更舒服一些,在這里采用了11個大模組。下圖里面有一個雙排模組的結(jié)構(gòu)的樣式,目前國內(nèi)基于148寬度電芯雙排模組設(shè)計最初的創(chuàng)意可能是來自這個設(shè)計。按照推算來看,1個模組11kwh。

圖3 iX的電池系統(tǒng)

仔細(xì)數(shù)一下,一個模組里面有50個電芯,分2排25列。也就是每個電芯201Wh(按照3.61V來估算為56Ah),在這里沒有提及800V,因此按照400V來推算,也就是采取比較奇怪5顆電芯并聯(lián)的方式(5P110S),寶馬在設(shè)計這個模組方面可是花費了很多的心思。備注:看了這個包,你能理解BMW的工程師愿意去嘗試圓柱電芯了當(dāng)然小的電池包,76.6kWh是怎么搞的呢,按照同電芯的估算,則這里有380個電芯,在這里可能是采取4P然后降電壓的模式(4P95S),整個系統(tǒng)電壓為343V。

圖4 iX的模組

第二部分 i4和iX的快充速度三款電池的快充速度是有差異的,如下圖所示:iX xDrive50 的111.5 kWh的峰值充電功率為195kW,為了能量這款電芯是有所調(diào)整的iX xDrive40的76.6kWh的電池峰值功率為156W,大概是前者的80%,我理解這里直接是4P和5P的差異。而BMW i4 83.9 kWh的峰值充電功率是210kW。這款大電池充電功率在非常低SOC下為175 kW,SoC的35% 左右上升到 195 kW,從35%到50%的區(qū)段把功率降低到160 kW 左右,然后穩(wěn)步往下走,80% 的SoC下充電功率略高于 90 kW。

從充電時間來看,從10%到80%大約需要 35 分鐘,對應(yīng)126 kW 的平均充電功率,對應(yīng)的是十分鐘應(yīng)該可以充滿150公里

圖5 iX高配電池充電功率低配置的電池,基本和iX3的情況相似,在20%的SoC下充電功率為150 kW,40%以后降低到140kW,然后分步驟開始往下走,到80% SoC充電功率為50 kW。10%到80%所需要的時間為31分鐘,對應(yīng)的平均充電功率為96 kW。

 

圖6 iX低配充電功率這款電池是真的很快,我們可以看到在很小SOC下,功率快速拉高到200kW,在30%的區(qū)域甚至達(dá)到了210kW,然后在SOC40%的時候降低到150kW,60%降低到100kW,在 80%功率會下降到大約 60 kW。這款電池從10% 充電到80% 需要 31 分鐘(這三款車的充電曲線都有差異,不知道是怎么配置這些奇怪的曲線的),對應(yīng)110 kW的平均充電功率。

圖7 i4 充電功率曲線

小結(jié):當(dāng)然這些電池系統(tǒng)都有和iX3相似的冷卻系統(tǒng),在400V系統(tǒng)下,大家都把功率往210kW來做對應(yīng)的電流都是500A以上的了。對于當(dāng)前的快充功率方面的拉高,我們還是要重視起來,800V要做快充,400V也要做快充。

寶馬

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寶馬集團(tuán)是全世界成功的汽車和摩托車制造商之一,旗下?lián)碛蠦MW、MINI和Rolls-Royce三大品牌;同時提供汽車金融和高檔出行服務(wù)。作為一家全球性公司,寶馬集團(tuán)在14個國家擁有31家生產(chǎn)和組裝廠,銷售網(wǎng)絡(luò)遍及140多個國家和地區(qū)。

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電子產(chǎn)業(yè)圖譜

筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學(xué)的是測試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽產(chǎn)業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實現(xiàn)個人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見解。