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新世代BMW iX3一共准备了三套动力,分别对应195kW后驱、275kW四驱、345kW四驱。在很多人看来,这样的参数放在今天中国新能源市场很难产生影响力,甚至20万元级纯电车都能用上双电机和四五百匹的马力。但别忘了,宝马在对待马力上是有执拗的,我们真正需要注意的细节,是工信部第410批公告披露的新世代BMW iX3后驱动电机的型号“HD1001N0”,这台电机生产商标注的是“BMW AG”。

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过去十年,中国市场建立起全球最完整的新能源汽车供应链,从电芯、功率半导体到电机、电控,几乎所有零部件都能在几百公里半径内找到供应商。一般来说,国产零部件在工信部公告中会以中文的形式体现,但这份公告却将新世代BMW iX3的电机指向欧洲。

在2025年初,汽车十三行作为首批深入探访宝马集团第六代电驱技术的中国媒体,在德国兰茨胡特工厂与宝马集团高管的沟通中获悉,第六代电机全部在奥地利斯太尔的宝马自有工厂生产。

斯太尔工厂自1979年投产后,就是宝马最重要的发动机基地之一,每年可以生产超过100万台发动机。过去,每两辆宝马就有一辆装载斯太尔生产的动力总成。如今,宝马又投入超过10亿欧元,把一座造了四十多年内燃机的工厂改造成生产第六代电驱的基地。有意思的是,新世代BMWiX3的第六代电机的壳体来自德国兰茨胡特,那里也是M3、M4那台S58发动机铝合金缸体的诞生地,应用在S58车型上的3D打印砂芯和注射铸造工艺,同样被用在新世代宝马电动车的第六代电驱上。

从兰茨胡特的S58缸体到斯太尔的第六代电机,宝马花了很长时间在尝试回答一个问题,当电动车已经不缺功率也不缺效率时,如何让一套电驱在高速、连续加速和长期高负荷之后,仍然保留宝马理解的性能,这个问题也是新世代BMW iX3和大量同质化电动车之间真正值得讨论的差异。

内燃机机皇的标准和工艺打造电机机皇

一块铝从铸造成型到成为完整电驱,要经过两座宝马最重要的动力总成工厂。从德国兰茨胡特开车向东南方向行驶大约200公里,就能抵达奥地利宝马斯太尔工厂。新世代BMWiX3搭载的第六代eDrive电机沿着这条路线,完成了从零部件到总成的制造过程。兰茨胡特工厂生产电驱壳体,随后运往斯太尔工厂,与转子、定子、减速机构和逆变器完成装配。

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兰茨胡特工厂energy master制造环节

相信很多bimmer都了解BMW M3、M4搭载的内燃机机皇S58发动机,S58的铝合金缸体就在兰茨胡特工厂生产。对于高性能发动机来说,缸体内部需要布置复杂的水道和加强结构,还要在高增压、高温和持续高负荷环境下保证刚度与稳定性,传统的缸盖铸造工艺难以满足越来越复杂的结构要求。

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兰茨胡特工厂轻金属车间

当年为了生产S58缸体,兰茨胡特工厂引入3D打印砂芯,并开发了注射铸造工艺。传统重力铸造方式主要依靠熔融金属自身重力填充模具,注射铸造工艺则通过喷射器从模具内部完成填充,不再需要额外的浇口系统。金属可以更快凝固,铸件内部的微观组织也更加紧密。对于一台需要长期承受高温、高压和振动的发动机来说,铸造工艺决定了各个发动机的性能差异。

如今这套应用在顶级内燃机的工艺,开始服务于宝马集团第六代eDrive的电机壳体上。虽然电机没有气缸和燃烧室,但高速旋转的转子与定子之间需要保持稳定的间隙,轴承、减速机构和功率电子也都依赖壳体提供精确的稳定性。尤其是在功率提高以后,壳体还承担着散热和冷却通道布置的任务。刚度、重量、尺寸精度和热管理,这些指标最终都会反映到电机的效率、噪声和连续输出能力上。

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奥地利斯太尔工厂电驱产线

铸造完成后的电驱壳体,由兰茨胡特运往奥地利斯太尔工厂进行组装。斯太尔工厂自1979年投产以来,一直是宝马全球最重要的发动机基地之一,每年生产超过100万台发动机,几乎每两辆宝马汽车中,就有一辆搭载斯太尔生产的发动机。几十年间,这座工厂形成了一整套围绕动力总成建立起来的加工、装配、检测和质量控制体系。

2022年,斯太尔开始建设第六代电驱生产体系,宝马计划在2030年前投入超过10亿欧元,用于提升电驱研发和生产能力,包括转子、定子、减速机构、逆变器以及壳体加工在内的零部件,都被纳入斯太尔未来的制造范围。由于电机逆变器需要长期承受高温、高湿和振动,宝马集团专门规划了无尘生产环境。

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第六代eDrive电驱技术全球研产布局

四十多年前,斯太尔工厂最擅长的是缸体、曲轴和发动机总装,今天进入生产线的零件换成了转子、定子和碳化硅逆变器。兰茨胡特工厂把S58时代积累下来的轻金属铸造能力延伸到电驱壳体,斯太尔工厂则把长期形成的动力总成量产体系接到第六代eDrive电机上。

宝马第六代电驱技术发挥出励磁电机最大的价值

提到宝马第六代电驱技术,以及新世代与其它电动车型最显著的技术差异时,一定绕不开励磁电机。直到今天,多数纯电车型的主驱电机依然在采用永磁同步方案,可宝马却连续两代把励磁电机放在核心位置。

在2020年第一代纯电iX3量产时,第五代eDrive电驱技术正式进入大规模量产阶段。宝马将励磁同步电机装到后轴上,那时行业的主流选择仍是永磁同步电机,磁钢装进转子,结构成熟,功率密度高,低速效率也有优势。宝马却拿掉了转子里的永久磁体,换成励磁绕组,通过滑环和碳刷把直流电送进高速旋转的转子,让电流自己建立磁场。

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新世代车型电机布局图

事实上在更早的时候,宝马已经在内部反复比较几条电机路线。2010年代中期,永磁同步、异步和励磁都在宝马的技术库中。之所以选择励磁电机,和宝马的用车场景关系很大。德国不限速高速公路,意味着一台宝马不能只在0到100km/h这几秒钟里跑得快,120km/h之后的再加速、长时间高速巡航以及连续大负荷输出同样重要。

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永磁体给永磁同步电机带来了高效率,也带来了一个固定磁场,但随着转速持续升高,反电动势随之增加,而励磁电机的转子磁场由励磁电流建立,磁场强度可以跟着负载和转速改变。城市低负荷巡航时降低励磁,高负荷加速时增强磁场,进入高速区间后再主动减小励磁电流。

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第六代eDrive电机

宝马希望一台电动车在高速区间仍然有足够的功率储备,也希望电机在负载不断变化时拥有更大的控制空间。对一款强调驾驶性能的车来说,峰值功率只是参数表上的一行,功率能维持多久同样重要,励磁电机真正打动宝马的地方,不只是“无稀土”三个字,它更能彰显BMW的品牌性格。到了2021年的i4和iX,宝马甚至把这种思路推到了前后轴,第五代eDrive的双电机车型前后都使用励磁同步电机,iX M60这样的高性能版本继续增加功率,用更复杂的控制器验证高转速、持续大功率输出。

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在第六代eDrive电驱技术中,宝马针对前后电机再次迭代,后桥仍然保留励磁电机,后桥承担大部分日常驱动,也是高速再加速和持续功率输出的主要来源。励磁电机可以调节转子磁场,在高速工况和宽负载范围里发挥自己的优势,因此继续留在主驱位置。前桥换成了感应异步电机,在急加速、低附着路面和四驱时介入。

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宝马集团董事会成员、研发负责人Joachim Post

汽车十三行此前在兰茨胡特与宝马集团董事会成员、研发负责人Joachim Post交流时介绍获悉,宝马会根据不同车型和性能需求,搭载单电机、双电机、三电机以及四电机等多种动力配置,能够为不同消费者提供定制化的动力解决方案。无论是注重续航的日常通勤车型,还是追求极速性能的高端车型,第六代eDrive都能够根据驾驶需求智能调整,满足规模化市场、高端化市场甚至性能市场的各阶段需求。

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BMW M4 S58发动机

过去在发动机时代,宝马用排量、缸数和增压器覆盖不同产品,如今换成电驱,组合对象变成了电机类型、数量和功率等级。从第五代的“双励磁”走到第六代的“后励磁、前异步”,宝马将励磁电机放到最能发挥价值的位置。

新世代让电动从“节能革命”迈向“性能革命”

在不少人看来,新世代BMW iX34.9秒的破百能力,相比当前的纯电SUV动辄2s、3s的加速性能似乎很难产生新鲜感。其实对于电动车来说,把车做“快”这件事并不难,但是要看到,宝马在第六代eDrive电驱技术上的持续投入,是解决第五次、第十次急加速之后电机的持续输出能力。

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宝马工程师曾在兰茨胡特工厂向我们讲到汽车十三行介绍,连续急加速、高速运转、高负荷工况、热管理都是电机开发难题。随着转速不断升高,定子绕组产生铜损,铁芯产生铁损,逆变器里的功率器件高速开关,轴承和减速机构也在持续制造机械损耗。这些没有传到车轮上的能量,大部分最终都会变成热。温度上升之后,电机、逆变器和电池都需要进入保护区间,峰值功率开始往下退。

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过去,一台发动机想提高持续性能,需要同时处理进气、燃烧、润滑、冷却和机械摩擦。电机时代,这些都换成了电磁、功率电子、热管理和机械传动。第六代eDrive电机相较第五代,能量损失减少40%,重量降低10%,成本下降20%。电驱本身已经属于高效率设备,继续减少损耗,很难依靠某一个零件完成。转子和定子的电磁设计要重新计算,800V通过降低同等功率下的电流减少线路损失,碳化硅负责降低功率转换损耗,壳体和冷却回路要更快把热量带走,轴承和减速机构还要继续压低机械摩擦。对高性能电驱来说,少产生一份热,就等于多留下一份持续输出的余量。散热系统不用那么早进入极限,逆变器不用那么快降额,电机也能把高功率区间维持更长时间。

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宝马集团董事长米兰·诺德科沃奇

现任宝马集团董事长诺德科沃奇提到,发动机过去长期是宝马品牌的核心,电动化转型之后,宝马对动力和驾驶体验的要求还要继续延伸到电驱系统。过去的电动车只围绕续航和电耗谈效率,电动化首先是一场节能革命。如今,电动车的性能门槛已经从“能不能做到”变成了“能不能一直做到”,首搭在新世代BMW iX3上的第六代eDrive电驱技术,正式掀起一场纯电动汽车的性能革命。

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从兰茨胡特工厂的3D打印砂芯,到斯太尔工厂的转子、定子和SiC逆变器,再到励磁电机在高速区间持续工作的能力,新世代BMW iX3上的第六代eDrive电驱技术把这些细节汇集到一起。过去的电动化解决怎样用更少的能源把车开得更远,第六代eDrive电驱技术开始解决怎样把省下来的每一份能量,继续变成速度持续输出驾驶乐趣。对宝马来说,电动正在从一场节能革命走向一场性能革命。