《電子技術(shù)應(yīng)用》
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BMW iX和i4的電池系統(tǒng)

2021-06-05
來(lái)源:與非網(wǎng)
關(guān)鍵詞: BMW 電池系統(tǒng) 充電功率

  昨天BMW發(fā)布了iX4和i4的特性,由于當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)的格局,這兩款車(chē)也會(huì)從11月開(kāi)始全球交付。需要注意的是,目前來(lái)看iX的價(jià)格還是很喜人的:iX xDrive40(240 kW&76.6kWh) 起價(jià)為 77,300 歐元,iX xDrive50 (385 kW&111.5 kWh)起價(jià)為 98,000歐元。BMW i4 也有兩個(gè)規(guī)格,i4 eDrive 40 (250kW)和i4xDrive 50的電池都為83.9 kWh。這兩臺(tái)車(chē)有很多地方可以說(shuō),我們首先還是從電池系統(tǒng)開(kāi)始說(shuō)吧。

  第一部分 電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  我們首先來(lái)看i4的電池系統(tǒng),整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)雙排大模組,然后為了保證容量配置了3個(gè)小模組,放置在二層和頂部區(qū)域。從i4的電池角度來(lái)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(lái)看,i4的模組沒(méi)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(lái)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(lái)增加里程。

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  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(jì)方法,把電池高度影響車(chē)輛的部分控制在了110mm,也因?yàn)檫@個(gè)電池系統(tǒng)整體的組裝其實(shí)比較有難度的。

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  圖2 BMW i4的電池系統(tǒng)的布置

  這個(gè)可能看iX的模組更舒服一些,在這里采用了11個(gè)大模組。下圖里面有一個(gè)雙排模組的結(jié)構(gòu)的樣式,目前國(guó)內(nèi)基于148寬度電芯雙排模組設(shè)計(jì)最初的創(chuàng)意可能是來(lái)自這個(gè)設(shè)計(jì)。按照推算來(lái)看,1個(gè)模組11kwh。

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  圖3 iX的電池系統(tǒng)

  仔細(xì)數(shù)一下,一個(gè)模組里面有50個(gè)電芯,分2排25列。也就是每個(gè)電芯201Wh(按照3.61V來(lái)估算為56Ah),在這里沒(méi)有提及800V,因此按照400V來(lái)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(jì)這個(gè)模組方面可是花費(fèi)了很多的心思。備注:看了這個(gè)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(gè)電芯,在這里可能是采取4P然后降電壓的模式(4P95S),整個(gè)系統(tǒng)電壓為343V。

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  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B(niǎo)MW 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(shí)間來(lái)看,從10%到80%大約需要 35 分鐘,對(duì)應(yīng)126 kW 的平均充電功率,對(duì)應(yīng)的是十分鐘應(yīng)該可以充滿150公里

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  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(kāi)始往下走,到80% SoC充電功率為50 kW。10%到80%所需要的時(shí)間為31分鐘,對(duì)應(yīng)的平均充電功率為96 kW。

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  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(shí)候降低到150kW,60%降低到100kW,在 80%功率會(huì)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(chē)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(duì)應(yīng)110 kW的平均充電功率。

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  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(lái)做對(duì)應(yīng)的電流都是500A以上的了。對(duì)于當(dāng)前的快充功率方面的拉高,我們還是要重視起來(lái),800V要做快充,400V也要做快充。




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