揭秘宝马i3电动汽车黑科技 颠覆传统造车四大工艺

张翔

【第一电动网】(特约作者 张翔)11月4-5日SAE2015节能减排技术论坛在上海举办,美国Munro & Associates有限公司的CEO Sandy Murno先生发表《对于宝马i3的拆解和分析》的主题演讲。该报告在拆解宝马i3的基础上,分析了宝马i3作为全球第一辆大面积运用碳纤维车身和铝制底盘轻量化技术生产的量产车,其创新设计技术和生产工艺将会颠覆传统造车的四大工艺。在宝马未来的产品规划中,除了现有的i3、i8以外,未来的7系和M系列都将使用碳纤维材料。本文将分享这些内容。

揭秘宝马i3电动汽车黑科技 颠覆传统造车四大工艺

碳纤维车身的轻量化技术

众所周知,电动汽车动力电池成本一般占整车成本的30-50%。例如,售价26万元的丰田普锐斯,电池成本约8万元,占整车成本的1/3。宝马i3的设计理念是最大程度地运用轻量化技术降低车身重量,从而减少整车对动力电池容量的需求。宝马i3的车身分为两大模块:生活模块(Life Module)和驾驶模块(Drive Module),其中生活模块部分的90%的材料都是采用碳纤维增强塑料CFRP材料。传统的钢材料的白车身平均重量是349公斤,但是宝马i3的车身重量是148公斤,不到传统车身重量的一半。

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颠覆传统造车的四大工艺

传统汽车制造业门槛高的原因是,其冲压、焊装、涂装、总装四大工艺占地面积大和投资高。在宝马i3的整车成型车间里,两边的机械臂拿着的不是焊枪,而是胶粘剂。因为i3车身上的150个新型CFRP材料部件不是焊接的,它们是通过涂抹胶粘剂。生产线上的一只机械臂涂抹胶粘剂,另外一只机械臂对部件加热,使硬化时间缩短到10分钟。这一新的生产工艺使得年产量3万辆汽车就可以达到规模经济效益。

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另外CFRP材料可以设计成不同颜色,这些颜色是本身自带的,不需要喷涂,而且外观效果非常高科技化,这也免除了涂装工艺。据数据统计,传统白车身生产线投资4.6亿美元,涂装车间投资需要1亿美元。在宝马的CFRP生产线中,这些投资都可以去掉。在宝马的扩张产能。除了现有的i3、i8以外,将来的7系和M系列都将使用CFRP。

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宝马i3的动力电池系统

宝马i3的动力电池系统内部装载了8个电池包,每个电池包内置12个电池单体。由于8个电池包是串联给驱动电机系统供电,所以i3的动力电池系统的标称电压是360V。另外,i3的动力电池系统设计了一个分布式控制系统对8个45V的电池包进行充电和监控。在机械结构方面,i3的8个电池包都是可以独立装卸的。这种设计的好处是,当一个电池包被检测出有故障时,可以被单独更换,不需要拆卸整车动力电池系统。因为整车动力电池系统重量是230公斤,一个电池包不到30公斤,所以维修很方便。

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宝马i3的驱动电机系统

宝马i3的驱动电机是三相永磁感应直流电机,最大功率是125kW,最高转速每分钟可以达到11400转,相比较,普通发动机的最高转速是每分钟6000转。由此可以看出,i3的驱动电机的高转速电气特性导致其功率密度大大由于传统发动机。在结构方面,i3的驱动电机主要由基座、转子和定子组成。

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作者简介:张翔,独立汽车咨询顾问,工学博士、副研究员。2002年进入新能源汽车行业工作,在汽车行业工作十余年。先后领导和参与过三个科技部863新能源汽车项目,包括上海世博会新能源汽车项目,曾经考察过美欧日韩等国的新能源汽车市场。迄今已经发表150余篇文章。目前主要研究汽车行业的热点技术和未来汽车的发展方向。个人微信:DavidPudong

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张翔,独立汽车咨询顾问,工学博士、副研究员。2002年进入新能源汽车行业工作,在汽车行业工作十余年。曾经先后领导和参与过三个科技部863新能源汽车项目,包括上海世博会新能源汽车项目,曾经考察过美欧日韩等国的新能源汽车市场。迄今已经发表120余篇文章。目前主要研究汽车行业的热点技术和未来汽车的发展方向,计划出版新书《未来的汽车》。个人微信:DavidPudong


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