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BMW X5 xDrive 40e45e的電池系統對比(1)

BMW X5 xDrive 40e是繼i3和i8之後,寶馬於2015年推出的全新的 PHEV車型,這款車當時的電量為9。2kWh,可用電量為6。8kWh,電芯由三星SDI提供;X5於2019年進行了升級( xDrive 45e),升級後的電量為24kWh,可用電量為21。6kWh。

電池包位於後車軸的上方、兩車輪之間,改位置防碰撞較好。電池包的尺寸為508mm*781mm*287mm,總重量為105kg(來源P3;裡卡多的資料為115。5kg;),由此可推知系統質量比能大約為87。6Wh/kg(P3;115。5kg則對應為79。65Wh/kg)。

電池包的電壓上看到有兩個數值,一個是355。2V,一個是351。36V,分別來自2014年和2015年之後的電池包銘牌,這裡在電芯方面可能有變化,355。2V這個從P3的報告上看到對應的電芯材料為NCM111+LMO,電芯3。7V(計算);315。36V這個裡卡多的分析為NCM111+NCA,電芯3。66V(計算)。推測在2015年前後,寶馬對整個包進行了一次設計調整。

BMW X5 xDrive 40e45e的電池系統對比(1)

整個電池包含有6個模組,分為上、下兩層,每一層各3個模組;每個模組由16個方形鋁殼電芯構成;整包共計96個電芯。

電池的執行溫度區間為-40°C ~45°C,透過上、下層的水冷板來進行溫度控制,如下所示,冷卻介質在入口分流,整個流道的均溫效能較好,從而讓模組的溫差能控制在較小的範圍內;X5採用直冷技術,冷卻功率為2kW,直接與整車空調系統連線。

BMW X5 xDrive 40e45e的電池系統對比(1)

水冷設計(左)與溫度分佈(右)

X5的模組外形結構如下圖所示,模組的重約為12。65 Kg。電壓上按3。66V來取,則模組電壓為58。56V,電量約為1。52kWh,據此推斷模組的質量比能為120。16Wh/kg。

BMW X5 xDrive 40e45e的電池系統對比(1)

在寶馬第5代電池系統之前,寶馬的模組設計(與三星SDI的合作)總看起來有點異型的感覺,i3的雙排電芯和四個結構長腳,這裡的側板看起來同樣是有些怪異。這些應該都是工程不斷最佳化後得出來的結構形態。

X5的模組結構示意圖(不含線束及溫度、電壓採集口)如下所示:

BMW X5 xDrive 40e45e的電池系統對比(1)

主要的結構件包括:端板元件(端板+端板絕緣板)、側板元件(側板+側板絕緣板)和蓋板。側板元件的下邊向內彎折,以便承載電芯。側板與絕緣板之間、絕緣板內表面與電芯側面之間均沒有粘接劑,前兩者是透過非常巧妙的結構設計來實現的,如下圖所示,利用3個定位槽+1個定位孔,將側板與絕緣板緊密固定在一起。現在很少看到這種設計了,基本上採用絕緣膜或是絕緣噴塗來替代絕緣板,這樣在體積上和重量上均能夠做到最大限度的縮減。

BMW X5 xDrive 40e45e的電池系統對比(1)

這裡再單獨提下底板元件,整個底板元件就是由5754鋁板+ 單面帶膠聚酯薄膜組成,這裡的膠為結構導熱膠。

BMW X5 xDrive 40e45e的電池系統對比(1)

這個時期三星的模組設計還是有很多低壓線束在其中的,所以總的方案是CCS隔離板+匯流排+低壓線束+感測器+線束走線槽,其俯檢視如下:

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整個包的熱失控防護主要在於底部的平衡防爆閥:

BMW X5 xDrive 40e45e的電池系統對比(1)

2019年後寶馬對這個包的設計方案進行了較大的調整, xDrive 45e的包變為12個模組,也在模組上增加了相應的雲母防護,我們明天再聊xDrive 45e的設計。

DATA BACKUP

BMW X5 xDrive 40e 電池系統基本資料

DATA BACKUP

系統電量 9。135kWh

系統質量 115。5kg/105kg

系統電壓 351。36V/355。2V

成組方式 1P96S

系統引數

模組數量 6個

模組電芯數 1P16S

模組質量 12。7kg

模組電壓 58。56V(計算)

模組引數

電芯型別 VDA PHEV1

電芯尺寸 173*85*21mm

電芯容量 26Ah

電芯材料 NCM111+NCA/NCM111+LMO