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宝马之“i”初体会

  • 来源: 作者:张宇星2013-4-1511:11

• 与采用传统汽车承载式车身的车辆不同,宝马的LifeDrive特别为电动车开发,主要由两个独立的功能性单元组成:Drive模块是将车辆悬架、蓄电池、驱动系统以及结构和碰撞防护功能整合在主要用铝制造的架构中;而Life模块,主要由采用碳纤维强化塑料制成的高强度超轻乘客舱组成。

• 与随发动机转速升高而扭矩增大的传统内燃机不同,这一电动马达的典型特征是在起步时,就可达到最大扭矩,这就使得BMW i3具有极高的灵活性和令人印象深刻的加速性能。

宝马集团力推电动车——i品牌,在业界内外早已不是什么新闻。然而,在一些知名汽车企业如通用、日产分别推出的雪佛兰沃蓝达、日产聆风等并没有收获预期的效果之后,宝马的i品牌也曾一度受到质疑。如,在2012年年中,相关媒体的报道就是:《电动车策略遇阻 宝马i品牌发展告急》、《电动车业务前景不佳 宝马或放弃i子品牌》等,文中用了:岌岌可危、千钧一发、如履薄冰的字眼,甚至有“项目总监和新任研究开发负责人已经在讨论‘意外应对方案”的传闻。

然而,毕竟是全球高档车制造领域的领跑者,在人们的质疑声中,宝马集团选择了坚持,并努力兑现其:“BMW i3将在2013年下半年上市”的承诺。那么,在电动车方面,宝马到底具有哪些革命性的创新?BMW i品牌产品究竟取得什么样的突破?BMW i3和BMW i8能够如期上市吗?

宝马i品牌

3月下旬,宝马有关电动车的几家工厂首次对媒体开放,国际商报记者了解到BMW i品牌产品的动力、底盘和车身等方面的情况。

创新型“i动力”,打造出色“i性能”

作为汽车记者,有机会聆听宝马工程师讲发动机是一件幸事。的确,这家靠研发、生产飞机发动机起家的企业,之所以能够在汽车领域取得杰出成就,在发动机技术领域数十年如一日的不断创新功不可没,记者之前也曾多次听过宝马工程师对其领先的发动机技术的讲解。

然而,此发动机已经非彼发动机。在宝马设在德国丁格芬的电动车动力总成工厂,尽管在车间的入口处摆放了宝马历史上最具影响力的直列6缸、V型12缸等多款经典发动机,但最重要的位置还是让位于崭新的BMW i品牌电动动力组合。

那么,宝马i品牌的动力系统有什么样的特点呢?以全电动的BMW i3为例,其电动马达主要针对消费者在市区道路使用而设计,采用永磁混合动力同步电动机,并已在预生产车型上通过了严格测试,还对重量和驾驶性能等经过进一步优化。

据宝马的现场工程师讲解,该马达输出功率为125千瓦,峰值扭矩可达250牛米。记者暗自思忖,这组数据相当于某欧系品牌引入国内生产的 2.3升汽油发动机(126千瓦、230牛米)。但他特别强调,与随发动机转速升高而扭矩增大的传统内燃机不同,这一电动马达的典型特征是在起步时,就可达到最大扭矩,这就使得BMW i3具有极高的灵活性和令人印象深刻的加速性能。而“宝马迷”或“数据控”可以得到这样一组数据:从静止加速到每小时60公里,BMW i3用时不足4秒钟;至每小时一百公里的加速时间也在8秒钟以内,接近宝马一款具有代表性的产品——上一代BMW 325i(E90)的数据。

据了解,BMW i3的永磁混合动力同步电动马达和电源电子设备完全由宝马研发而成,将电动马达的创新特质通过出色的功率尺寸比展现出来。经过不懈地开发和改进,BMW i3概念车电动马达对空间的需求比MINI E的马达减小40%,而紧凑型驱动装置与电源电子设备、变速箱和差速器一起安装在后桥上,不但有效地节省了车内空间,而且确保了宝马汽车一贯的后轮驱动操控性能。

特别开发的锂离子蓄电池单元负责提供驾驶车辆和操纵所有其它车辆功能所需的动力。BMW i3的蓄电池系统经过细致优化后,显著降低了外界因素对车辆动力和续航里程的影响程度。一体式液体冷却系统确保蓄电池始终处于最佳工作温度,有助于显著提高蓄电池的性能和平均寿命,而空调/暖风系统通过热交换器冷却蓄电池壳内的环流液体。

• 与采用传统汽车承载式车身的车辆不同,宝马的LifeDrive特别为电动车开发,主要由两个独立的功能性单元组成:Drive模块是将车辆悬架、蓄电池、驱动系统以及结构和碰撞防护功能整合在主要用铝制造的架构中;而Life模块,主要由采用碳纤维强化塑料制成的高强度超轻乘客舱组成。

• 与随发动机转速升高而扭矩增大的传统内燃机不同,这一电动马达的典型特征是在起步时,就可达到最大扭矩,这就使得BMW i3具有极高的灵活性和令人印象深刻的加速性能。

宝马集团力推电动车——i品牌,在业界内外早已不是什么新闻。然而,在一些知名汽车企业如通用、日产分别推出的雪佛兰沃蓝达、日产聆风等并没有收获预期的效果之后,宝马的i品牌也曾一度受到质疑。如,在2012年年中,相关媒体的报道就是:《电动车策略遇阻 宝马i品牌发展告急》、《电动车业务前景不佳 宝马或放弃i子品牌》等,文中用了:岌岌可危、千钧一发、如履薄冰的字眼,甚至有“项目总监和新任研究开发负责人已经在讨论‘意外应对方案”的传闻。

然而,毕竟是全球高档车制造领域的领跑者,在人们的质疑声中,宝马集团选择了坚持,并努力兑现其:“BMW i3将在2013年下半年上市”的承诺。那么,在电动车方面,宝马到底具有哪些革命性的创新?BMW i品牌产品究竟取得什么样的突破?BMW i3和BMW i8能够如期上市吗?

宝马i品牌

3月下旬,宝马有关电动车的几家工厂首次对媒体开放,国际商报记者了解到BMW i品牌产品的动力、底盘和车身等方面的情况。

创新型“i动力”,打造出色“i性能”

作为汽车记者,有机会聆听宝马工程师讲发动机是一件幸事。的确,这家靠研发、生产飞机发动机起家的企业,之所以能够在汽车领域取得杰出成就,在发动机技术领域数十年如一日的不断创新功不可没,记者之前也曾多次听过宝马工程师对其领先的发动机技术的讲解。

然而,此发动机已经非彼发动机。在宝马设在德国丁格芬的电动车动力总成工厂,尽管在车间的入口处摆放了宝马历史上最具影响力的直列6缸、V型12缸等多款经典发动机,但最重要的位置还是让位于崭新的BMW i品牌电动动力组合。

那么,宝马i品牌的动力系统有什么样的特点呢?以全电动的BMW i3为例,其电动马达主要针对消费者在市区道路使用而设计,采用永磁混合动力同步电动机,并已在预生产车型上通过了严格测试,还对重量和驾驶性能等经过进一步优化。

据宝马的现场工程师讲解,该马达输出功率为125千瓦,峰值扭矩可达250牛米。记者暗自思忖,这组数据相当于某欧系品牌引入国内生产的 2.3升汽油发动机(126千瓦、230牛米)。但他特别强调,与随发动机转速升高而扭矩增大的传统内燃机不同,这一电动马达的典型特征是在起步时,就可达到最大扭矩,这就使得BMW i3具有极高的灵活性和令人印象深刻的加速性能。而“宝马迷”或“数据控”可以得到这样一组数据:从静止加速到每小时60公里,BMW i3用时不足4秒钟;至每小时一百公里的加速时间也在8秒钟以内,接近宝马一款具有代表性的产品——上一代BMW 325i(E90)的数据。

据了解,BMW i3的永磁混合动力同步电动马达和电源电子设备完全由宝马研发而成,将电动马达的创新特质通过出色的功率尺寸比展现出来。经过不懈地开发和改进,BMW i3概念车电动马达对空间的需求比MINI E的马达减小40%,而紧凑型驱动装置与电源电子设备、变速箱和差速器一起安装在后桥上,不但有效地节省了车内空间,而且确保了宝马汽车一贯的后轮驱动操控性能。

特别开发的锂离子蓄电池单元负责提供驾驶车辆和操纵所有其它车辆功能所需的动力。BMW i3的蓄电池系统经过细致优化后,显著降低了外界因素对车辆动力和续航里程的影响程度。一体式液体冷却系统确保蓄电池始终处于最佳工作温度,有助于显著提高蓄电池的性能和平均寿命,而空调/暖风系统通过热交换器冷却蓄电池壳内的环流液体。

在冬季,BMW i3在必要时还可以通过给液体加热使蓄电池达到大约20摄氏度的最佳工作温度。凭借这些预防措施,可以确保在大多数蓄电池充电过程中动力和扭矩都能保持恒定,并且显著降低系统对极端外部温度的敏感反应。在标准电源插座上对蓄电池充电6小时即可完成重新充电,一次充电最大续航里程160公里。如果使用高速充电器,仅需一小时就可以充电80%。

考虑到部分消费者的需要,BMW i3还提供了一款选装的增程动力系统,可有效增加电动驾驶里程。这是一个体积小、运转平稳且噪音低的汽油发动机,通过驱动一台发电机维持蓄电池充电水平,从而延长电动马达的续航里程。一旦蓄电池充电达到临界水平,增程系统便会提供必要的能量,支持驾驶者完成剩余旅程,最终抵达目的地。宝马工程师打趣地说,在某种意义上,增程动力系统就像是车上的一个燃料储备器。

至于BMW i8,宝马工程师说,在将BMW i3的电动马达经改进后用于BMW i8的传动机构,负责驱动前桥;后桥则由一台功率为164千瓦,峰值扭矩为300牛顿米的涡轮增压3缸汽油发动机驱动(与现款BMW 320i的4缸高功率版本发动机动力相近)。其中,电动马达并非辅助配置,而是与内燃机作用平等的动力源,两台驱动装置相互配合,可使车辆最高车速达到250公里/小时,百公里加速时间不到5秒——一组名副其实的高档轿跑车数据。在欧盟测试循环中,BMW i8的百公里耗油量不到3升,快速驾驶时的实际平均耗油量为5-7升,这样的数据同样会使相同功率级别的传统内燃机车辆难以企及。

过去,听宝马工程师发动机,才知道什么是如数家珍,滔滔不绝;如今,讲i动力一如既往……

革命性“i材料”,成就独特“I结构”

在宝马的兰茨胡特工厂,记者参观了宝马为i品牌产品特别开发的LifeDrive车身结构和革命性的碳纤维强化塑料生产过程。

据该工厂的负责人介绍,与采用传统汽车承载式车身的车辆不同,LifeDrive特别为电动车开发,主要由两个独立的功能性单元组成:Drive模块,记者将其理解为传统汽车的“底盘”,是将车辆悬架、蓄电池、驱动系统以及结构和碰撞防护功能整合在主要用铝制造的架构中;而Life模块,记者理解其为传统汽车的“车身”,主要由采用碳纤维强化塑料制成的高强度超轻乘客舱组成,由于高技术材料的广泛采用,确保整车超轻质量,从而获得更长的续航里程,同时改善整车操控性能。此外,超轻质碳纤维在追求轻质材料方面也发挥越来越重要的作用,从而降低车辆的重量以及减少油耗和二氧化碳排放量。

宝马i品牌的车辆架构除了在重量和操控性方面令人印象深刻之外,在碰撞测试中的性能表现同样非常出色。铝合金材质在Drive模块和Life模块的乘客舱中的绝妙搭配,如同一级方程式赛车的驾驶区域一样,为乘客提供了极为坚固的保护区域。在撞柱、侧面碰撞和翻滚测试中,这种超高强度材料在提高安全性方面的表现尤其突出。金属结构需要较大的撞击吸能区,而碳纤维强化塑料结构中的特殊变形元件则能在极小的空间内吸收最多的能量。即使在某些情况下承受较重且集中的作用力,这种材料也只会产生很小的凹坑。这种高强度的秘密在于碳纤维特殊的抗撕裂性能,使其在沿着纤维的方向上具有巨大的韧性。这一特殊性能意味着它可以调整到符合其负荷的最佳形态。

据介绍,宝马开发工程师的目标是在实现车辆电气化/混合动力技术的同时而不增加车重。正是因为如此,这种碳纤维强化塑料引起人们的特别关注。在兰茨胡特工厂,记者看到生产线上,厚厚的多层纤维织物正在被切割剪裁,然后根据在车辆上不同的使用部位进入模具中塑形,最后再进行树脂注塑成型。

碳纤维强化塑料生产的起点是所谓的前体,即聚丙烯腈制成的一种纤维,据说这种成分在羊毛织物中也有出现。复杂的多阶段工艺在不同的温度和压力条件下进行,其中纤维的各种构成要素会通过气化被逐一剔除,最终只留下几乎纯碳组成、具有稳定的石墨结构的7微米纤维(仅相当于人类头发直径的十分之一)。约5万根这样的单丝捆绑成所谓的粗纱或纤维束,以便进一步处理。纤维束之后被加工成特殊的未经织造的纤维织物。

碳纤维复合材料成型的原理是一层一层的碳纤维织物,通过树脂贴合成型,根据整车结构的不同,制造不同层数、厚度可变的零件。例如,在车身的侧面结构中就有几种不同厚度的纤维。根据所需满足的结构应力的大小,决定碳纤维的层数,一层、两层、三层、四层或者六层,由此可以实现车辆部件强度、重量最优化。而且,碳纤维的整合能力比其他材质更高:金属车身一般由400个部件组成,使用碳纤维材料,可以显著减少部件的数量。如BMW i碳纤维车身主要部件数量仅是钢制车身的10%。现场工程师表示,宝马现有的技术可以在几分钟内形成成品的碳纤维部件。

那么,这种被称之为“碳纤维强化塑料”的原材料又来自何处,经过怎样的加工过程呢?宝马工程师介绍说,我们碳纤维材料的生产协作跨越几大洲。首先是日本的一家企业提供纤维原材料——聚丙烯腈纤维,然后这种纤维材料会运到位于美国华盛顿州的SGL工厂。在这里,白色的纤维经过石墨化变成黑色。这个能量密集型的生产过程完全由水电提供能源,实现了真正的零排放生产。为此,宝马在SGL工厂的投资额达1亿美元。

最后,碳化的纤维会送到德国,在宝马兰茨胡特工厂里按照不同的用途生产出几种不同碳纤维增强复合材料。

据了解,碳纤维复合材料的质量比钢铁轻50%,比铝合金轻30%。与钢制车身比较,碳纤维车身的质量大约轻100千克。宝马早在10年前就开始批量生产碳纤维部件,也是世界上第一个批量生产全碳纤维车身的汽车制造商。由此,宝马集团形成了领先的碳纤维车身批量生产体系。

现在,宝马i品牌产品已经是“箭在弦上”,人们有理由对其充满期待。

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关键词:宝马,i品牌

责任编辑:yaojia

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