Conçue depuis le début pour la mise en œuvre d'un système d'entraînement tout électrique, la BMW i3 présente de nombreux avantages par rapport aux voitures simplement « converties », voitures conventionnelles sur lesquelles le moteur thermique d'origine a fait place à un moteur électrique.

L'architecture de la BMW i3, le dimensionnement et la disposition de tous les composants du système d'entraînement électrique ont été choisis librement par les ingénieurs d'étude BMW.

Les ingénieurs BMW ont cherché pour la mobilité urbaine à trouver le rapport idéal entre poids, performances et autonomie de la voiture électrique grâce à l'architecture LifeDrive et à la technologie BMW eDrive.

L'utilisation de matières plastiques renforcées de fibres de carbone (PRFC), matériau de construction légère utilisé pour l'habitacle, compense le poids de la batterie lithium-ion.

L'utilisation aussi massive de ce matériau high-tech léger, résistant en cas de collision, est unique dans la production d'automobiles de grande série.

La structure de carrosserie marquée par l'architecture LifeDrive a permis d'utiliser un élément moulé par injection de plastique renforcé de fibres de verre pour la partie arrière, ce qui a permis une réduction du poids de 30 pour cent par rapport à une solution conventionnelle en tôle d'acier.

L'électronique de puissance étant branchée directement sur le moteur électrique dans la partie arrière de la BMW i3, la longueur des câbles de raccordement est réduite, ce qui abaisse le poids total de la chaîne cinématique d'environ 1,5 kilogramme. Les composants des liaisons au sol se distinguent également par une conception optimisant le poids. Ainsi, les bras de suspension en aluminium matricé font gagner environ 15 pour cent sur des bras de conception classique. L'arbre de sortie creux pèse 18 pour cent de moins que son pendant conventionnel. Les roues de série de 19 pouces en aluminium matricé sur lesquelles évolue la BMW i3 affichent un poids inférieur de 36 pour cent à celui de jantes en acier comparables de dimensions identiques.

En position basse et centrale, l'accumulateur d'énergie favorise l'agilité de la voiture électrique BMW en assurant une répartition équilibrée des masses 50/50 sur les essieux avant et arrière.

Le moteur électrique (environ 50 kilogrammes sur la balance) est directement juxtaposé à l'essieu arrière. Il offre une caractéristique de puissance unique pour ce type d'entraînement et une motricité optimale.

Le débit de puissance spontané du moteur électrique et les liaisons au sol au réglage ferme, la direction précise et le diamètre de braquage court de 9,86 mètres seulement facilitent une maniabilité adaptée de manière précise à la circulation en ville.

La BMW i3 accuse un poids à vide de 1 195 kilogrammes (DIN). La voiture électrique BMW i est plus légère que la plupart des voitures du segment des compactes, tout en offrant beaucoup de places aux quatre occupants.

Le moteur électrique délivre une puissance de 125 kW (170 ch) jusqu'au régime maximal du moteur de 11 400 tr/min, pour un couple maximal de 250 Newtons-mètres disponible départ arrêté. Le moteur électrique synchrone hybride spécifique, spécialement développé pour la BMW i3, se démarque par un débit de puissance linéaire jusque dans les plages de régimes élevées.

Côté performances, la BMW i3 parcourt le zéro à 100 km/h en 7,2 secondes. Départ arrêté, elle s'élance en 3,7 secondes à 60 km/h. Il lui faut 4,9 secondes pour passer de 80 à 120 km/h.

La BMW i3 accélère sans rupture de couple jusqu'à 150 km/h, vitesse maximale à laquelle elle est limitée pour des raisons d'autonomie.

Vive à l'accélération, la BMW i3 propose une sensation de conduite « mono-pédale ». Lorsque le conducteur de la i3 lève le pied, la voiture électrique BMW i passe immédiatement en mode de récupération d'énergie.

La machine électrique passe dans cette situation de la fonction de propulsion à la fonction de générateur. Elle injecte du courant dans la batterie lithium-ion et ce faisant, elle produit un effet de freinage que le conducteur peut contrôler avec précision.

La puissance de récupération est asservie à la vitesse. A vitesse élevée, la voiture avance en « roue libre » avec une efficacité de récupération d'énergie maximale, alors qu'à basse vitesse elle atteint un effet de freinage élevé.

La possibilité d'accélérer et de freiner avec une seule pédale crée aussi une interaction particulièrement directe entre le conducteur et sa voiture. En ville, une conduite anticipative permet de gérer quelque 75 pour cent de toutes les décélérations sans toucher à la pédale de frein.

Le système de freinage conventionnel n'intervient que lorsque le conducteur demande une puissance de freinage supérieure en actionnant la pédale de frein.

L'accumulateur lithium-ion confère à la BMW i3 une autonomie atteignant 130 à 160 kilomètres dans la circulation au quotidien.

L'accumulateur haute tension de la BMW i3 (produit dans l'usine BMW de Dingolfing) est composé de huit modules de 12 cellules chacun qui produisent une tension nominale totale de 360 volts et mettent à disposition une énergie équivalant à environ 22 kilowattheures.

BMW a conçu et développé la batterie pour qu'elle tienne sur toute la vie de la voiture. La batterie bénéficie d'une garantie de 8 ans ou 100 000 kilomètres.

En mode ECO PRO, l'autonomie peut être majorée de 20 kilomètres supplémentaires et d'autant en mode ECO PRO Plus.

La BMW i3 peut aussi être équipée en option d'un prolongateur d'autonomie (range extender). Dès que la charge de l'accumulateur lithium-ion descend à une valeur prédéfinie, le prolongateur d'autonomie maintient la charge à un niveau constant pendant le trajet restant en entraînant un générateur pour la production de courant. L'utilisation du prolongateur d'autonomie permet d'ajouter plus de 100 kilomètres supplémentaires.

Cette fonction est assurée par un bicylindre essence d'une cylindrée de 650 centimètres-cube délivrant une puissance de 34 ch (25 kW). Le bloc essence est logé directement à côté du moteur électrique au-dessus de l'essieu arrière. Le réservoir de 9 litres d'essence est logé dans le bloc avant de la voiture.

L'autonomie maximale possible passe ainsi à environ 300 kilomètres.

En définissant l'autonomie de la BMW i3, les ingénieurs ont voulu s'assurer que les clients ciblés n'aient à recharger leur voiture que deux à trois fois par semaine.

Les études menées dans le cadre du Project i avec plus de 1 000 participants qui ont parcouru plus de 20 millions de kilomètres ont montré que la distance moyenne effectivement parcourue est d'environ 45 kilomètres par jour.

En alternative à un boîtier mural (Wallbox) dans le garage du conducteur de la i3 électrique qui utilise l'ampérage maximal disponible pour recharger la batterie, une prise de courant domestique classique fait également l'affaire pour recharger la batterie de la BMW i3, ainsi que l'infrastructure publique de recharge.

La recharge sur un boîtier mural dédié se fait en environ six heures. La durée de charge peut varier en fonction du réseau électrique et de la variante de la Wallbox.

Branchée sur une borne de recharge publique rapide et moderne (50 kW), la batterie se recharge à environ 80 pour cent en une trentaine de minutes, même lorsque la capacité de la batterie est presque entièrement exploitée.

La consommation de courant de la BMW i3 est d'environ 0,13 kilowattheure par kilomètre selon le Nouveau cycle de conduite européen (NEDC).