BMW的iX的对标分析

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BMW的iX xDrive50用了111.5kWh，续航里程按照WLTC来看为626公里，电池采用了369V的5P100S的系统方案，最大的充电功率为195kW。

宝马iX3在2020年开始在中国沈阳量产并返销全球，紧接着在2021年下半年便完成了一次中期改款，对外观内饰进行了全面革新。这些看得到的变化并非本文着墨的重点，我们将目光聚焦于新车的三电系统方面。了解宝马iX3的人大多了解两个数字，500km和6.8s，前者是新车的续航里程、而后者是新车的0-100km/h加速时间。在这两个数字背后，有大量的全新电子电气技术进行着支持。

宝马iX3基于CLAR平台打造，这一平台在设计之初便考虑到了兼容各类动力。以X3为例，其支持纯燃油、轻混、插电式混动以及纯电四种不同的动力类型，所以其实并不存在“油改电”一说。其中非常直观的一点佐证就是iX3的离地间隙以及车内乘员/行李箱空间相比燃油版X3没有缩减，这便是兼容平台比“油改电”带来的明显优势。

第五代eDrive电驱系统是宝马iX3在宣传中被无数次提及的，iX3也是首款搭载该系统的车型。第五代eDrive电驱系统的特点总结下来主要有两点：集成化和可持续。我们先来了解集成化的部分。

第五代eDrive电驱系统全貌（图1）

第五代eDrive电驱系统拆解图（图2）

上图中的图1是第五代eDrive电驱系统的全貌，它采用了高度集成化的设计，将电机（图2左）、传动器（图2中）、逆变器（图2右）三大部件集成在一个电驱模块中。这样做的优势之一是降低质量--新一代eDrive系统的功率密度比前代提升了约30%；优势之二是减小体积--被放置在后桥的eDrive电驱总成并未占用后排乘坐和行李厢空间；优势之三是高效--电机输出轴、传动器输入/输出轴与驱动轴为相邻平行设计，传动距离短、损耗小，传动效率自然有了明显提高。

电机定子采用扁线绕组以降低电阻、提高效率

第五代eDrive电驱系统的第二大特点是可持续。目前市面上的主流车用电动机有交流感应异步和直流永磁同步两种，其中前者有功率大的优势，但缺点是效率低、调速困难；后者的效率高、调速响应快，但在高负载下容易引发永磁体退磁现象（因此限制了功率），同时永磁体（钕铁硼）中需要用到稀土材料，不利于可持续生产。第五代eDrive系统创造性的采用了无稀土设计的交流同步电机（励磁同步电机），利用直流电使转子产生固定电磁场，并与定子通过交流电产生的三相旋转磁场同步旋转，兼顾了大功率、高效率、调速快的优点，生产过程中不使用稀土也保证了环境的可持续。

这台全新的交流同步电机最大功率210kW、峰值扭矩400N·m，能量回收最大功率134kW，最大转速17000rpm，综合效率可达93%。这台电机便是宝马iX3 0-100km/h加速时间 6.8秒、极速180km/h（电子限速）背后的功臣。从上图左边的表格不难看出，电机在车辆时速为0-60km/h（对应电机转速0-4500rpm）时为恒扭矩区间（始终保持400N·m的峰值扭矩），时速60km/h（对应电机转速4500-15000rpm）以上进入恒功率区间（始终保持210kW的最大功率），在全速域都有着出色的性能表现。

如果说加速成绩背后是电驱技术的加持，那么续航里程的背后就要靠电池技术“撑腰”了。宝马新iX3的电池组也是第五代eDrive系统的一部分，其采用方形电芯，整个电池组包含188只电芯组成的10个模组，总重量518kg，提供了80kWh的容量，可用容量为74kWh，使iX3拥有500km的续航里程。电池组为经典的“三明治”结构，并采用液冷/热（PTC+热泵）设计，以便于在极端温度下维持电池的性能可靠性。

与电驱系统一样，第五代eDrive电池系统的核心之一也是可持续。其三元锂电芯采用NCM811正极材料，即镍、钴、锰的配比为8：1：1，在保证能量密度的前提之下降低了稀有金属钴的用量，以求可持续发展。事实上，搭载NCM811电芯的新一代电池组能量密度比上一代有着20%的提升。同时，得益于薄型设计，其可放置于iX3的前后桥之间而不影响车内空间和离地间隙；并且让iX3的重心比燃油版X3降低7.4cm，配合47：53的前后配重，更能带来宝马所需的操控功底。

在电动车用户最关心的安全方面，iX3的电池组从电芯层面到壳体都做到了应有的防护，比如电芯与电芯之间配置了一层绝缘膜以及隔离垫，再喷涂绝缘材料，相邻的电芯之间更有3层间隔防护。而整个电池组的外壳则使用了高强度铝合金，并加入溃缩吸能结构，在发生碰撞时也能尽可能保证电芯不受到外力冲击。最后，宝马iX3的电池组在研发时便经过了宝马的严苛测试，在电安全方面可满足最高标准。

在充电方面，宝马iX3支持交流慢充和直流快充两种方式。其中交流慢充使用宝马提供的充电墙盒可支持最高11kW的充电功率，可在7.5小时将电量从零充满。而直流快充如果使用宝马官方的直流快充电桩最高可支持150kW的充电功率。从上图右侧表格可以看出，充电时前20%可以达到最高150kW充电功率，随后缓慢下降，在充至60%时依然能保持100kW左右的充电功率，最终用时34分钟便可将电量从0%充至80%。

宝马iX3搭载的第五代eDrive系统拥有集成化、可持续、高效率的电驱模块，高能量密度、低稀土消耗、安全可靠的电池组以及高速充电能力，助力iX3强大、可靠的性能表现。相信在看完这篇解析后您会发现，宝马iX3的三电系统无疑是当今市面上最先进的之一，这也反映出宝马在电子电气技术方面深厚的积淀。厚积薄发的宝马在纯电动领域不鸣则已、一鸣惊人，宝马iX3不愧为一款技术里程碑之作。

Part 1

动态特性对标

AVL会设置很多的采集点，所以我们从动态特性里面可以看到不同模式的差异。

●加速性能测试

加速性能其实满载高SOC条件下，百公里加速为4.65秒；当电池处在较低SOC的时候，百公里加速的输出功率会有所调整，主要的限制是在60kph，功率曲线有所下降。电池的最大输出功率为435kW，而测试得到的系统功率最大伟405kW（前165kw+后240kW），在起步后约18.3秒达到197kph，整个加速度最大为6.6m/s2。

我一个深刻的感受，BBA做电动汽车还是油车那帮搞高速的人，所以对着电车比较不利的高速路况在努力使劲；在中国的路面情况，你基本没有开到140kph以上的使用场景的。

▲图3.BMW iX加速特性

在德国式驾驶的模式下，随着激烈驾驶多个循环以后，部分的特性会有所变化，但是这些特性和电池温度无关，电池温度会通过冷却进行恢复。BMW的电池管理策略，确实覆盖了这些对于中国消费者来说很极限的工况。

▲图4.BMW的电池管理策略

最大特性的问题，还是受制于电机的温度。目前电机特性似乎在国内并没有特别重视（对车辆的高速特性和持续性不追求）。我是觉得下一步，随着电动汽车在欧美的渗透，在电驱动方面由于客户需求的差异，这块我们可能在部分工况下会被拉开差距。

▲图5.BMW 的EDU的工作情况

Part 2

实际测试工况

●测试工况分析

BMW iX的实际驾驶能耗的分析，测试的条件是从100% SOC，行驶至72%的SOC，然后再把它满充回来。测试的室温在22 °C，测试过程保持车内空调的开启。

▲图6.BMW iX的测试工况分析

从下图来看，四驱版本主要是由88%的后驱和12%的四驱所组成的。

▲图7.驱动系统的使用情况

●高压能量流图

在这段工况里面，我们能看到整体的能量流图。

▲图8.高压能量流图

iX的主要能量消耗，电池部分整个电池系统共放出了27.1kWh的电量，有8.3kWh的能量被回收回来了，实际电池只消耗了19.3kWh。

23kWh的电量用于车辆的驱动（后驱dong用了22.1kWh，前驱使用0.9kWh），这部分主要抵消驾驶的滚动阻抗。

能量回收了9kWh，回收给电池了8.3kWh。

电量用于低压系统的消耗。

前后电驱动系统（EDU）的热损耗很低（驱动过程中前后两部分共损失了0.5+2.8kwh，回收过程中只损失0.4kwh）。

从72%SOC充满过程中，电池系统充入19.3kWh的电量，电网端取电20.9kWh，车载充电器损耗1.5kWh电量，DC/DC等耗损0.2kWh。

●12V低压能量分解

BMW iX在使用中，12V低压系统的总功率在500W左右，这个能量主要分解为：

◎车身控制：142.9W

◎自动辅助驾驶：69.3W

◎车载娱乐系统（HMI+导航等）：103.4W

◎BMS、OBC和动力总成：41.4W

◎刹车和转向：35.7W

◎整车热管理（制冷+加热）：86.8W

◎门、座椅和雨刮：25.6W

在这个里面，确实看到车辆的悬挂等车身套件用电量大，在转向中ESP和EPS的功率也不低。

▲图9.低压能量分解

小结：从技术来看，BBA的工程师还是对自己做的产品有自己的理解，可能从这些德国测试分析中我们能看到他们追求的东西。