宝马EfficientDynamics技术体系解读

盖世汽车网 综合报道

  让我们面对一个现实:全球的能源正变得越来越紧张,而地球已经逐渐无法支持如此多的人口。为了减少对石油的依赖,汽车行业正在探索混合动力技术,对于宝马来说,该公司早在1972年就制造出了其首款电动汽车,并在慕尼黑奥利匹克运动会上亮相。这款电动汽车基于宝马1602改造,车重350千克,车中搭载铅酸电池,纯电力行驶里程仅为60公里。根据传闻描述,因为这款车的行驶里程足够从宝马公司总部到奥运会场。

  在随后的几十年中,宝马先后推出了多款电动汽车,例如1975年推出的宝马LS Electric、1987款宝马325iX、1991款宝马E1和E2、2008年推出的MINI E以及2010年推出的Active E。而在去年,宝马又推出了两款高科技电动车型————众所周知为宝马i3和i8。

  宝马i3包含生活模块与驱动模块两大模块,其中电气化技术均集中于后者。不过回到最初的话题上,若全球的能源消耗殆尽,那么任何新能源汽车均将变得没有意义。

宝马EfficientDynamics技术体系解读

  宝马ActiveE

  或许是出于这样的担心,宝马推出了EfficientDynamics高效动力技术。虽然这一名词近几年才出现,不过宝马早就开始研发相关的技术,例如在宝马303上的应用。这款车的底盘采用管状侧梁和箱形截面横梁,其同时也是首款采用双肾型进气格栅的宝马车型。其目的是为了优化车身空气动力学性能,从而减少燃油消耗。

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  宝马303底盘

  自此以后,宝马所有的车型均采用了类似架构和设计。宝马502车型则在此基础上更进一步,它是全球首款发动机缸体采用合金制造的汽车,并且开创了碳纤维材料在底盘中应用的先河,宝马E36 M3 CSL则将碳纤维的应用进一步拓展,它是宝马首款大量采用碳纤维材料的车型。

  宝马将所有这些电气化设计与轻量化设计相结合,得到了如今的EfficientDynamics技术。所谓EfficientDynamics,并不是指某一个单独的配置或技术名称,它指的是一个能够降低汽车排放和节省燃油的综合体系。

  VANOS和VALVETRONIC技术

  其在多款车型的不同部位有所体现。例如在前挡泥板处的通风口设计、VANOS凸轮轴控制技术、VALVETRONIC电子气门控制技术等等。这也是为何EfficientDynamics技术难以准确定义的原因。随着全球各地区环保相关政策的收紧,将来越来越多的此类技术将成为汽车标配,汽车中使用传统燃料的比例也将会越来越少。

  除了安装于车身上的各类空气动力学套件,宝马的发动机技术也以高性能、低油耗为目标。这一进程从10多年前首次引入VANOS凸轮轴控制技术就已经开始。

  多年来,宝马VANOS和VALVETRONIC技术逐渐普及,宝马也逐渐使用TwinPower双涡轮发动机取代原本的自然吸气发动机系列,包括目前的1.5升3缸发动机系列。VANOS和VALVETRONIC一般会与直喷(汽油机)和共轨喷射(柴油)一同出现,对发动机的进气量和涡轮工作模式进行控制。

  在经过多年研发后,宝马工程师最终选择了单缸500毫升的配置,他们认为这样配置能够将发动机的声学特性、振动特性、工作效率和机械摩擦保持在完美的平衡状态。

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  空气动力:扰流板与前通气口

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  EfficientDynamics综合体系下的另一项创新则是后方主动扰流板(rear active spoiler)的发明。这项配置首次使用是在宝马3系Gran Turismo车型上,能够令车辆在高速状态下的阻力系数降低2%,同时还能降低油耗并提升车辆平衡性。

  既然提到了空气动力,那么一定要提到前方通气口这项配置,如今几乎每辆运动车型上都能看到它的存在。在车辆低速时,前保险杠处的叶片处于关闭状态,从而让发动机能够更快达到合适的工作温度。随着车速升高,叶片打开,空气流经前进气口起到为发动机降温的作用。

  极致轻量化

  轻量化是EfficientDynamics技术中重要的组成部分之一。目前的宝马5系因为其重量过大(约1800千克)而被人诟病,而新一代宝马据称将采用更多的复合材料,将重量控制在1700千克左右。

  当然最能体现轻量化技术的车型还当属宝马i3,其利用碳纤维增强塑料组成了i3的生活模块(Life Module)。碳纤维材料拥有和传统钢材相同的强度以及钢材50%的重量,宝马目前的碳纤维生产已经达到了工业规模。碳纤维制造过程中采用可再生能量,因此职业是该材料环保特性的组成部分之一。在i3的制造过程中消耗的水量和能量分别减少了70%和50%。

  碳纤维并不是宝马使用的唯一一种轻量化材料,其他的轻量化材料包括镁材、轻量化塑料、轻量化螺栓和大猩猩玻璃(Gorilla Glass,一种比普通玻璃更轻、噪声抑制性能更好的玻璃)。

  热泵&红外热辐射

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  热泵装置节能示意图

  制造一辆如i3一样的车需要面对许多技术挑战,其将改变传统的造车方式。例如,车内由于没有传统内燃机,工程师无法不能依靠电动机发出的微弱热量为车舱供暖,尤其是在冬天。

  为了迎合EfficientDynamics技术体系的一贯作风,宝马在i3这款车中引入了加热泵这项装置(Heat Pump)。热泵技术是车辆空调技术的创新,它为车辆制冷和制热,用1千瓦的电力即可产生3千瓦的制冷功率或2千瓦的制热功率,而不再是之前1:1的消耗,大大减少了以往空调系统对续航里程的影响。

  然而,宝马在此基础上更进了一步。一般情况下,车主都是独自在车内,其他座位上并没有乘客。既然这样,就无需为整个车舱进行温控,而仅需对司机座位区域进行温控即可。但即使是目前最先进的分区空调控制系统也无法精确地仅为一个座位进行温控。

  宝马采取的方式是在车门内侧、中控扶手左侧、仪表板下方等区域采用红外热辐射的方式单独为司机座位区域加热,这样热量几乎能完全传递到司机身上而不会散逸。另外,红外热辐射系统不会发出噪声,也没有气流产生。

  基于导航数据降低油耗

  随着大数据时代的来临,将导航系统与谷歌地图等软件协作,或许是目前人类能够想到的节能技术最后一招。

  在这类技术方面,宝马拥有动力总成预管理系统(Predictive Drivetrain Management),该系统将逐渐普及到宝马各个车型,目前仅有X5与5系LCI车型配备。该系统工作原理如下:

  导航系统根据地图数据预测汽车前方的路况,并根据该信息调节车速,达到节油的目的。例如,当导航系统根据地图检测到前方有坡道路段,并且限速为60公里/时,那么汽车动力总成将会自动为变速箱换档,从而让汽车以最高的速度和最低的油耗顺利到达坡顶。

  可能许多司机在驾车时根本不知道自己的车拥有如此多的技术。其中有一部分原因是工程师都是基于司机的驾驶习惯进行技术开发,因此司机不会感到任何异样。例如,如果司机明知前方限速却仍然加速行驶,系统并不会主动干涉,而是尊重司机的意愿;而对于守法的司机,动力总成预管理系统也会帮助车辆在不知不觉中降低油耗。

  ECO PRO驾驶模式

  另一项基于导航数据降低油耗的技术是宝马ECO PRO驾驶模式。当用户选取了该模式时,系统会计算出发地与目的地之间最节油的一条路线。并且会以在iDrive显示屏上闪动标记的形式告知司机何时该加/减速。

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  ECO PRO驾驶模式减低油耗

  另外,在ECO PRO驾驶模式下,当车速处于50-160公里/时之间时,司机一旦松开加速踏板,变速箱就会与发动机解耦,让汽车进入所谓的”空挡滑行”状态,将机械摩擦降到最低的同时也节省了燃油。当司机再次踩下加速踏板时,变速箱会再次与发动机耦合。

  文章中所有提到的技术均为EfficientDynamics技术体系下的组成部分。由此可见,EfficientDynamics本身并没有明确的定义,只能从整体的角度去理解它。EfficientDynamics概念今后还将包括燃料电池技术的使用。宝马目前已经与丰田合作研发燃料电池汽车,在不久的将来我们就能看到成果。目前唯一的问题就是,消费者是否做好了迎接新技术的准备。

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