BMW i3

    i3 este primul automobil de serie, cu sistem de propulsie pur electric, produs de BMW. i3 se caracterizează printr-un design vizionar, arhitectură revoluționară, conectivitate inovativă și tehnologie de fabricație de ultimă generație.

    BMW i3 este o soluție optimă de mobilitate în mediul urban, având zero emisii poluante. Automobilul beneficiază de tehnologia eDrive, tracțiune pe puntea spate și caroserie pe bază de fibră de carbon.

BMW i3

Foto: BMW i3
Sursa: BMW

    Celula pasagerilor (habitaclul) este fabricat dintr-un material plastic ranforsat cu fibră de carbon (CFRP). Structura de rezistență este construită din aluminiu și integrează sistemul de propulsie electric, bateria de înaltă tensiune și elementele ce compun șasiul.

    Masa proprie este de 1195 kg, distribuția greutății fiind egală (50:50) între cele două punți. Motorul este poziționat deasupra punții spate iar bateria este amplasată central, sub scaunele pasagerilor. Acestă arhitectură conferă spațiu interior generos, centru de greutate apropiat de sol și un volum al portbagajului de 260 – 1100 litri.

BMW i3 – componentele principale

Foto: BMW i3 – componentele principale
Sursa: BMW

1 – celulă pasageri (habitaclu)
2 – stuctură de rezistență
3 – elemente de caroserie
4 – baterie de înaltă tensiune Li-ion
5 – motor electric cu electronica de putere (invertor)

    Propulsia electrică este asigurată de un motor electric sincron conceput și realizat de BMW special pentru i3. Puterea maximă a motorului este de 170 CP (125 kW) iar cuplul maxim de 250 Nm. BMW i3 accelerează de la 0 la 100 km/h în 7.2 secunde, iar de la 80 la 120 km/h în 4.9 secunde.

BMW i3 – componente principale (vedere față)

Foto: BMW i3 – componente principale (vedere față)
Sursa: BMW

1 – baterie de înaltă tensiune
2 – motor electric sincron
3 – electronică de putere (invertor)
4 – reductor mecanic

BMW i3 – componente principale (vedere spate)

Foto: BMW i3 – componente principale (vedere spate)
Sursa: BMW

    Caracteristica de tracțiune a motorului electric combinată cu utilizarea unui reductor mecanic cu raport fix permite accelerarea continuă a automobilului până la viteza maximă. Din motive de eficiență și consum energetic, viteza maximă este limitată electronic la 150 km/h.

    Motorul electric dezvoltă cuplul maxim de 250 Nm de la 0 până la 5000 rot/min. Puterea maximă de 125 kW este generată de la 5000 rot/min și este menținută la un nivel aproximativ constant până la turația maximă a motorului de 11400 rot/min.

BMW i3 – caracteristicile de cuplu și putere ale mașinii electrice (în regim de motor)

Foto: BMW i3 – caracteristicile de cuplu și putere ale mașinii electrice (în regim de motor)
Sursa: BMW

    Tensiunea de alimentare a motorului electric poate varia între 250 și 400 V. Curentul maxim consumat este de 400 A. Rotorul este prevăzut cu 6 poli magnetici. Masa totală a motorului este de 50 kg fără invertor (65 kg cu invertor), răcirea se realizează cu lichid iar randamentul maxim este de 97%.

BMW i3 – grup motorpopulsor: invertor, mașină electrică, reductor

Foto: BMW i3 – grup motorpopulsor: invertor, mașină electrică, reductor
Sursa: BMW

    Bateria de înaltă tensiune conține 8 module individuale, fiecare modul conține 12 celule Li-ion. Tensiunea totală a bateriei este de 380 V, energia stocată este de 22 kWh, energia utilizabilă fiind de 18.8 kWh. Arhitectura bateriei permite înlocuirea modulelor individuale, în cazul defectării acestora.

    Temperatura optimă de funcționare a bateriei este de 20 °C. Pentru a menține temperatura în jurul acestei valori, bateria este prevăzută cu sisteme de răcire și încălzire. Masa totală a bateriei este de 230 kg.

    Bateriile cu chimie Li-ion au densitate mare de energie și rezistă la cicluri multiple de descărcare-încărcare. BMW garantează durata de viață a bateriei la 8 ani sau 100 000 km.

BMW i3 – modul (ce conține 12 celule) și celulă baterie Li-ion

Foto: BMW i3 – modul (ce conține 12 celule) și celulă baterie Li-ion
Sursa: BMW

    Electronica de putere, dezvoltată de BMW, este compusă din 3 sisteme principale:

  • invertor
  • convertor
  • sistem de încărcare

    Invertorul are rolul de a realiza transferul energetic între mașina electrică și bateria de înaltă tensiune. Când mașina electrică se află în regim de tracțiune (motor), invertorul preia curentul continuu din baterie și-l transformă în curent alternativ trifazat (DC-AC) pentru motor. Când mașina electrică este în regim de generator, invertorul transformă curentul alternativ produs de generator în curent continuu (AC-DC) pentru încărcarea bateriei de înaltă tensiune.

   Convertorul (DC-DC) coboară tensiunea înaltă de 380 V la valoarea de 12 V pentru alimentarea sistemelor auxiliare ale automobilului (sistemul de iluminat, multimedia, etc.)

BMW i3 – baterie de înaltă tensiune și grup motorpopulsor

Foto: BMW i3 – baterie de înaltă tensiune și grup motorpopulsor
Sursa: BMW

    Sistemul de încărcare reglează puterea electrică între 3 și 50 kW când bateria este încărcată de la o sursă exterioară.

    Pentru o autonomie mai mare BMW i3 poate fi echipat (opțional) cu un sistem de extindere a autonomiei (range extender). Rolul acestui sistem este de a produce energie electrică pentru încărcarea bateriei de înaltă tensiune. BMW i3 cu „range extender” poate fi privit ca un automobil cu sistem de propulsie hibrid serie. Propulsia este realizată doar prin intermediul motorului electric, motorul termic fiind utilizat doar pentru încărcarea bateriei nu și pentru antrenarea roților.

BMW i3 cu „range extender” – componente principale (vedere față)

Foto: BMW i3 cu „range extender” – componente principale (vedere față)
Sursa: BMW

1 – baterie de înaltă tensiune
2 – motor electric sincron
3 – electronică de putere (invertor)
5 – motor termic (sistem de extindere a autonomiei)

    Sistemul de extindere a autonomiei de pe BMW i3 este un motor termic pe benzină, cu 2 cilindri și cilindreee totală de 650 cm3. Motorul dezvoltă maxim 34 CP (25 kW) sș antrenează un generator integrat care produce energie electrică pentru baterie. Sistemul este montat pe puntea spate, adiacent cu motorul electric de tracțiune.

    Utilizarea sistemului de extindere a autonomiei nu afectează volumul portbagajului, rezervorul de combustibil de 9 litri fiind montat în partea frontală a automobilului. Activarea range extender-ului se face automat, când starea de încărcare a bateriei scade sub o anumită limită minimă. Prin utilizarea motorului termic doar pentru a produce energie electrică (și nu pentru propulsie), se poate optimiza punctul de funcționare (turație și cuplu motor) pentru randament maxim. Cu ajutorul motorului termic autonomia totală a BMW i3 crește la 300 km.

    Datorită capacității mașinii electrice de a funcționa atât în regim de motor cât și în regim de generator, BMW i3 poate fi condus fără utilizarea intensivă a pedalei de frână. Prin eliberarea completă a pedalei de accelerație, mașina electrică intră în regim de generator și produce un cuplu negativ care are ca efect frânarea automobilului.

    Cuplul de frânare (regenerare), aplicat mașinii electrice în regim de generator depinde de viteza automobilului. La viteze mari se dorește utilizarea optimă a energiei cinetice a automobilului pentru rulare și din acest motiv cuplul de frânare produs de mașina electrică în regim de generator este redus.

BMW i3 – poză detaliu (baterie, mașină electrică)

Foto: BMW i3 – poză detaliu (baterie, mașină electrică)
Sursa: BMW

    Acest mod este echivalent cu cel al unui automobil cu motor termic ce ruleaza cu cutia de viteze manuală lăsată în neutru („punct mort”). La viteze medii și mici de deplasare, cuplul de frânare este mai pronunțat, generatorul produce mai multă energie electrică iar decelerația automobilului este mai intensă.

    Altfel spus, la viteze mari se optează pe utilizarea eficientă a energie cinetice a automobilului (rulare liberă), la viteze medii și mici energia cinetică a automobilului este transformată aproape în totalitate în energie electrică și stocată în bateria de înaltă tensiune.

    Acest mod de optimizarea a energiei a condus la extinderea cu până la 20% a autonomiei totale a automobilului și la reducerea frecvenței de utilizare a sistemului de frânare (hidraulic) cu până la 75%.

BMW i3 – poză detaliu (baterie, mașină electrică, invertor)

Foto: BMW i3 – poză detaliu (baterie, mașină electrică, invertor)
Sursa: BMW

    BMW i3 iese în evidență și prin dimensiunile anvelopelor. Jantele sunt de 19 inch, pe care sunt montate anvelope de 155/70 R 19. Dimensiunea anvelopelor a fost proiectate pentru obținerea celui mai bun compromis între performanțele dinamice (aderență), pierderi la rulare si aerodinamică.

    Pentru îmbunătățirea stabilitătii în timpul rulării, BMW i3 integrează o multitidine de funcții de control activ: evitarea blocării roților în timpul frânării (ABS), controlul forței de frânare în timpul virajelor (CBC), controlul dinamic al frânării (DBC), asistare la frânarea de urgență (BAS), etc. Toate aceste funcții sunt integrate în sistemul de control a stabilității dinamice (DSC).

    În cazul în care automobilul rulează pe un carosabil cu aderență scăzută (ex. zapadă) sistemul de control al tracțiunii (DTC) intervine și permite patinarea roților până la o anumită limită, pentru a permite plecarea de pe loc.

BMW i3 – poză detaliu (baterie, mașină electrică, motor termic)

Foto: BMW i3 – poză detaliu (baterie, mașină electrică, motor termic)
Sursa: BMW

    Masa automobilului are impact direct și semnificativ asupra cosumului energetic. Pentru o anumită capacitate energetică a bateriei de înaltă tensiune dacă se reducere masa totală, se mărește autonomia automobilului (distanța totală parcursă, fără reîncărcarea bateriei de la o sursă exterioară).

    Habitaclul este fabricat dintr-un material compozit (plastic ranforsat cu fibră de carbon) care prezintă avantajul unei rezistențe ridicate la o masă scăzută. Structura de rezistență (șasiul), pe care se fixează componentele principale și habitaclul, este fabricat din aliaj de aluminiu.

    Reducere masei totale s-a făcut și prin utilizarea: elementelor de suspensie din aliaj de aluminiu (cu 15% mai ușoare comparativ cu cele de oțel), arborilor planetari cu cavitate interioară (18% reducere a masei acestora comparativ cu soluția clasică), jantelor din aliaj de aluminiu de 19 inch (36% reducere a masei comparativ cu jantele de oțel de aceeași dimensiune).

BMW i3 – poză detaliu (baterie, mașină electrică, invertor, motor termic)

Foto: BMW i3 – poză detaliu (baterie, mașină electrică, invertor, motor termic)
Sursa: BMW

    Prin utilizarea materialelor compozite și a aliajului de aluminiu s-a reușit reducerea masei totale a automobilului cu aproximativ 30% (comparativ cu o caroserie clasică pe bază de oțel), masa proprie  a BMW i3 ajungând la 1195 kg.

    Livrarea automobilelor BMW i3 către clienți a debutat pe piața europeană în Noiembrie 2013. Vânzările totale au cumulat 41586 de unități în Decembrie 2015.

    i3 se remarcă prin inovații în ceea ce privește materialele utilizate și tehnologia de fabricație. Pentru BMW reprezintă un succes și un debut excelent în domeniul automobilele cu propulsie pur electrică.

Pentru a comenta articolul trebuie să vă înregistrați!

Comentarii

Permarcu
Joi, 07 Decembrie 2017 Votează 3 / 5Votează 3 / 5Votează 3 / 5Votează 3 / 5Votează 3 / 5
As dori sa stiu daca variatia turatiei se realizeaza prin variatia frecventei curentului trifazat,sau a tensiunii ?

Raportează comentariul

Login

Logo motorul anului