首发 - 实拍解析BMW iX3模组与PACK系统设计

9月13日,宝马迎来了ix3在中国的首次上市,这也是宝马第五代电池平台的首款车型。单从整车的定位和性能来看,ix3并没有预想中的惊喜,和其他几款车型相比,比如下表。

它可以比自己早一年打EQC和e-tron,但在性价比和智能性上比蔚来和特斯拉弱。仔细看了它的中控台设计,改造的痕迹还在挣扎,唯一值得大家信赖的可能就是宝马的品牌和它的操控了。

让我们再次关注它的电池系统。感谢冯金刚先生在EMF中提供的样品包照片,让我们在这里更了解电池包的实际情况。

上面的半剖视图基本上显示了电池组的主要结构部件,尤其是模块。从左到右依次是放置在箱体隔间内的水冷板、上盖+CCS半切+外露模块、拆下盖的模块、安装在下箱体隔间内的完整模块。

根据iX3至今公布的数据,电池系统总功率为80kWh,可用功率为74kWh,即取中间92.5% SOC窗口面积。比能154Wh/kg,包包质量约519.5kg。

整个电池系统共有188节电池,分组方式为94S2P。从上图来看,iX3采用两个模块,八个小模块,每个模块有18节电池,另外两个大模块,位于电池组后端的上下两层,每个模块有22节电池。

整个电池系统的基本参数总结如下:

电池方面,定制的长短电池NCM811由当代安普瑞科技有限公司提供。按电池组容量计算,单节电池的容量约为116Ah。从电池的物理角度来看,电池的外表面涂有一层亮蓝色的材料,这应该是绝缘的功能。常见的方案是在外表面覆盖一层蓝色薄膜。这款定制的电芯高度非常小,让宝马在电池组的Z方向空上更加自由。

当电池单元组合在模块中时,电池单元主表面的两侧将分别涂有淡黄色和白色薄膜材料,用于粘合、隔热和阻燃。

就模块而言,我们可以从示例包中看到五个主要组件。

电池组电池1+CCS(2+3)+上盖4+端板5

虽然CCS没有完全拆解,但我们可以看到它基本延续了i3的思路。详见宝马i3模块CCS设计。首先,将在电池单元上放置一个黑色的间隔支架,用于进行低压采样、固定低压线束和定位母线3。这个支架是塑料做的,i3是PP做的,汇流条3是四排,形成一个2-并联,通过激光焊接与电池单体的输出电极连接。

采样通过FPC(待定,粉色带)和低压线束收集和传输。从粉色条带看,每个条带有5个采样点。该低压插座采用快速插入方案,设计在上盖中部。

端板是一个与众不同的地方。一般来说,端板是正四边形,ix3是梯形。这种形状应该是结构优化的结果,在满足性能的基础上尽量轻便。从图中可以看出,端板的高度低于电池的高度,这与一般的设计不同(端板覆盖了电池的大表面)。

模块的固定。我们借助下图来仔细看看,类似于Model S,定位后,模块的侧板会先放在下箱体的横梁上。定位后将压板压下,同时将相邻两个模块的侧板压下,最后用紧固件固定。

接下来,让我们看看PACK中央通道连接。因为这个区域是最安全的空房间,所以冷却管道1和高低压线路2以上下空的关系布置。这种方案是目前主流的设计趋势。但是ix3的模块两端都是输出极,所以高压电路没有完全布置在中间,沿着箱体两侧也有高压连接。

另外,从低压线束的走向和连接来看,ix3的BMS采用主从模式,一个集成主控(推测)+一个从控,布置在PACK的后端高压盒盖上。这个区域的设计与Model 3类似,即下层(高压控制区)+上层(低压控制区),这也是目前主流的布局思路。

IX3没有放弃低压线束的打算,所以整个PACK不够简洁。最长的线束前后长约2米,线束更容易造成安全隐患,国内事故中已有统计和论证。

高低压的连接方案和布局是宝马进一步优化的最佳场所。

最后,讨论了冷板的设计。从渲染图和宝马早期的手工模块制作来看,散热板表面有凹凸纹(这次沈阳展示的样品是光滑的冷板);凹凸纹冷板比口琴管和常规冲压冷板具有更高的换热效率。

冷板的另一个亮点是,它在模块外端附近具有直立结构。在实际组装中,这种结构会先与模块的端板焊接,然后放入下盒中。

这种冷板结构还是第一次见到。一方面,它可以使冷板的大面与模块底部结合得更加紧密牢固;另一方面,它可以快速转移端板的热量。

这包iX3没有看到一些常见的热失控防护技术,比如箱体下表面和上盖下的隔热防火层,这些可能在样品、制作或渲染图中都没有体现出来。可以看到的是电芯层面的隔热和防火,下盒内横梁形成的模块舱,上盖后端的平衡防爆阀。

NCM811电池的热失控保护应做得更充分;在第五代的这个系统设计中,有许多空房间可以优化。我们来看看后续宝马的迭代速度。

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