百年寶馬品牌 其實還造了半個世紀電動車
【太平洋汽車網(wǎng) 文化頻道】坐鎮(zhèn)巴伐利亞古王國中心的慕尼黑向來都是各方文化交融之處,源于捷克、奧地利、瑞士、法國甚至意大利的風潮都很容易吹到此處。當巴伐利亞的工業(yè)化進程提升到了前所未有的高度,它就演變成向各方傳播價值觀的歷史主導者。
植根于此的寶馬汽車品牌,就是這樣一位引領(lǐng)風潮的角色。
從上世紀70年代初開始,寶馬便投入到鉆研電驅(qū)動可能性的前沿事業(yè)當中。在那個技術(shù)非常不成熟的年代,作為先驅(qū)者發(fā)起電驅(qū)攻勢,在旁人眼中不免留下了蹣跚學步的觀瞻。然而就是這種敢為人先的勇氣與魄力,鑄造了寶馬百年品牌的不凡。
求索之路,舍我其誰?
1972慕尼黑奧運會,是千年奧運會進入現(xiàn)代進程以來最為盛大的一屆。為了向全球觀眾展示巴伐利亞工業(yè)的前瞻視角與環(huán)保意識,寶馬品牌首次“觸電”,打造出一款純電驅(qū)動的轎車協(xié)助賽事組委會日常工作。
輕量化車身設(shè)計的寶馬02系列成為最佳的“油改電”平臺,12組12V電壓平臺的瓦爾塔鉛蓄電池被引入車內(nèi),動力單元改為博世32 kW直流電動機,這個動力組合足以讓寶馬1602 Electric電動車完成全程馬拉松的引導工作——實際上它也這么做了,且順利完成。
從筆者此前撰寫的《電池簡史》一文中便可得知,鉛蓄電池的能量密度顯然是難以服眾的,它就如超人迪迦的能量槽一樣,才跟小怪獸來了一套軍體拳就開始亮燈警告能量告急。
1981年開始,寶馬開啟了引入新型電池的項目,并在1987年將一臺E30世代的3系(也即是二代3系)改造成325iX電動車。
寶馬325iX電動版搭載ABB提供的鈉硫電池,22kWh電池容量很有競爭力,續(xù)航達到150km,相當于我國2012年前后所造電動車的平均水平,而寶馬領(lǐng)先了二十多年。
誠然,以上都是先期的技術(shù)探索,要造一臺真正能量產(chǎn)并實現(xiàn)實用化的電動車,必須從零開始設(shè)計車體結(jié)構(gòu)。因為汽柴油汽車的車體結(jié)構(gòu),其輕量化潛力非常有限,況且汽柴油車的動力布局與電動車是完成不同的,機械結(jié)構(gòu)上的不兼容是無法在后期完美解決,在當時的動力電池技術(shù)歷史背景下,汽柴油車改電動車沒前途。
改變游戲規(guī)則的是寶馬技術(shù)公司(BMW Technik GmbH),這個1985年成立的神秘部門研發(fā)了數(shù)不盡的開腦洞設(shè)計,比如專為電驅(qū)系統(tǒng)打造的Z11(E1)純電動車、鋁合金車身的的Z13、越野敞篷設(shè)計的Z18、開輪設(shè)計的Z21、采用碳纖維車身的Z22等等。
筆者隨便放一張照片讓大家掉掉下巴,這是20年前由神秘部門設(shè)計的寶馬內(nèi)飾。
這篇長文,筆者并不想浪費篇幅給大家念太多數(shù)據(jù),很多新老車的數(shù)據(jù)動動手就能查到,筆者更想從造車思維的層面去解讀這些車在歷史上有哪些技術(shù)和思維上的貢獻。
回到E1。
眼尖的朋友或許已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,1991年的寶馬E1與2013年的寶馬i3怎么有點相像?
實際上,它們都為了解決一個問題,就是“電池應該放在哪里的問題”。
內(nèi)燃機技術(shù)比動力電池技術(shù)成熟很多,一大大馬力2.0T-3.0T汽油機可以降低到200kg以內(nèi),但動力電池很難做到如此。把動力電池放到哪里呢?
1、放到傳統(tǒng)發(fā)動機艙或者尾廂?不行,那是潰縮區(qū),安全上不允許。
2、放到車底下?可以,但車內(nèi)地臺會因此提升很多,這時候只能造一臺MPV或者SUV才能保證成員舒適性,不然就會像現(xiàn)在滿大街跑的滴滴那樣坐起來特別惡心,全程如蹲小板凳。
3、放在車底,且挖空前后排乘員的腳步置放處?可以,但不規(guī)則的電池很難布局,這種方案的目前仍有車企在探索。
4、放在傳統(tǒng)變速箱的位置(鞍座)?可以,后來的寶馬i8就是這樣子做的。
E1選擇了方案2,差不多三十年后的今天我們回看,會發(fā)現(xiàn)寶馬選擇了一種成功率最高的明智方案。
麻煩的是,動力電池的容積密度遠遠低于內(nèi)燃機,而寶馬采用了小車身+小電池的策略,摒棄了多數(shù)廠商“面不夠加水、水不夠加面”的方式。E1的動力電池只有200kg,放在后排座椅下方的安全框架中,電動機與減速器集成在后橋,極速120km/h,續(xù)航里程為160kg,慢充6小時,快充2小時。
這些數(shù)據(jù)放到今天來看,已經(jīng)能滿足基礎(chǔ)的城市通勤。
說了這么多電池,其實E1最大的技術(shù)突破點/理念突破點并非電池,而是專業(yè)的電驅(qū)用途車身。
中國作為一個初級汽車市場,前些年還有好些用戶認為車子應該越重越好,起碼越安全。其實只對了一半,我們的確需要堅硬的車身,但只有厲害的車企才可以把車子造得很輕巧。
寶馬E1的車身使用沖壓鋁制材料和可回收塑料打造,前者在90年底是非常前沿的材質(zhì),之前多數(shù)用在航空業(yè);后者是理念極為領(lǐng)先的材質(zhì),同時奠定了i系列的環(huán)?;颉?/p>
到了1992年,寶馬基于E36世代的3系打造出一臺325i Coupe E-mobil,存世一臺,儀表盤很魔性。
電動版E36的動力電池放在哪里呢?筆者找到一張1995款E36電動版的剖面圖,發(fā)現(xiàn)寶馬已經(jīng)根據(jù)E1的經(jīng)驗把電池放在后排乘客臀點往后了,這是一個巨大的理念進步。
進入21世紀之后,寶馬集團的財報可謂捷報連連,現(xiàn)金流穩(wěn)健得很,自然就有更多資金在技術(shù)領(lǐng)域開疆拓土。
2007年,寶馬啟動了Project i,著重研發(fā)新能源技術(shù),開發(fā)足夠環(huán)保的城市電驅(qū)車型,滿足未來城市出行與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。請讀者注意筆者用了“環(huán)保”的定義,這個概念后面會著重聊到,請勿與“節(jié)能”混為一談,這是兩個完全不同的概念,目前已被那些國產(chǎn)土法油改電廠商給忽悠成一體了。
回到Project i上面來,這個項目分為三個階段:
1、MINI E
2、BMW Active E
3、BMW i3 / i8
第一階段的MINI E電動車是基于標準版MINI Hatch打造的,代號為R56的21世紀MINI Hatch二代硬頂版。2008年秋天在洛杉磯車展首發(fā)之后,MINI E一共造了600臺,投放在主流汽車市場供測試。
在中國、日本、美國西海岸、英國、德國、法國等國家,MINI E以租賃的形式向私人用戶開放使用,寶馬集團也利用這批電動車收集回來的數(shù)據(jù)進行Project i的下一步研發(fā)。
2010年,寶馬集團推出了兩款純電動概念車,一款叫MINI Scooter E,MINI品牌下的電動踏板車。
當然這可不是新鮮事,早在1997年,寶馬就發(fā)布了C1電動概念踏板車,長成下圖這樣:
另一款才是Project i第二階段的重頭戲,成品叫寶馬ActiveE概念車,基于第一代1系雙門轎跑版(E82)打造的。
為什么有了E1那樣的先進車體,寶馬還要針對現(xiàn)有車系進行電氣化改造測試呢?E1車體的成本根本hold不住啊,造出來貴上天就不現(xiàn)實了。
一共造了1000多輛測試用車的ActiveE概念車,天生就有輕巧車身的優(yōu)勢,給動力系統(tǒng)預留的空間還算足夠。
筆者在上圖用中文標注了三電系統(tǒng)的安裝位置,大家可以看看鋰離子動力電池安放到哪里了。
很神奇吧?
整車最重的動力電池被分散成三塊,分別安裝在傳統(tǒng)發(fā)動機艙內(nèi)的前軸后方、傳動軸與排氣管用到的鞍座位置、座椅臀點往后。
基于這種開腦洞的設(shè)計,寶馬Project i項目也隨之進入第三階段,i3與i8即將登場。
小寫的i,偉大的理想。
在講述i3與i8之前,我們必須先理清寶馬Project i(2007年)與寶馬i品牌誕生(2001年)的緣由。
讀者朋友請注意,這是本文最關(guān)鍵的一個章節(jié),我盡量寫得短小精悍好理解一些。
第一步,筆者推薦大家詳細研讀一個非常嚴謹且頗具啟發(fā)性的學術(shù)專題,由我的前同事陳勝博老師制作《[大事件Vol.02]電動車是否真節(jié)能?》
基于這個學術(shù)專題的結(jié)論,我們可以獲知電動車的“油井到車輪效率”(Well-to-Wheel Efficieny)遠遠高于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車,“電動車是節(jié)能的”是毋庸置疑的定論。
第二步,推薦大家了解筆者劣作《電池研究院:如何處理半噸重的電動車電池?》
基于這篇長文,我們可以獲知電動車并沒有想象中那么環(huán)保,因此“節(jié)能”與“環(huán)保”不可混為一談。
第三步,寶馬Project i與寶馬i品牌究竟為何而來?
為減負而來。
為汽車制造減負,為城市環(huán)境減負,為出行成本減負。
寶馬集團推出“MegaCity Vehicle”(MCV概念,大型城市出行載具概念),并非為了造一臺賣個好價的車,而是為了驗證寶馬是否有能力從源頭上為整個汽車工業(yè)減負。
為汽車制造減負,就必須從原材料制造和車體制造環(huán)節(jié)就顧及到環(huán)保。拿寶馬i3來說,從外到內(nèi)的材質(zhì)均采用回收及可再生材料,生產(chǎn)i3所需的電力全部來自風能,與寶馬集團已然非常高效的傳統(tǒng)汽車生產(chǎn)工藝相比,生產(chǎn)過程節(jié)約了50%的能源和70%的用水。
為城市環(huán)境減負,就必須用電驅(qū)系統(tǒng),將污染集中在發(fā)電環(huán)節(jié)集中處理。大家不要被純電出行的“零污染”口號誤導,但也不要否定集中處理污染的巨大優(yōu)勢。
為出行成本減負,就必須讓車體盡可能輕巧,才可以少用電池,減少污染并降低電耗。為降低車重,寶馬自己下場造碳纖維,聯(lián)合西格里集團、三菱人造纖維公司打造了從原材料生產(chǎn)到制造的整條碳纖維復合材料產(chǎn)業(yè)鏈,就連美國摩西湖碳纖維工廠的能源都完全來自水力發(fā)電。
車內(nèi)還有很多細節(jié)體現(xiàn)了環(huán)保,比如寶馬會在紡織面中摻入40%羊毛(也是可再生資源),不僅毛茸茸很舒服,還可以使座椅更加通風,從而減少空調(diào)功耗,降低電耗,延長續(xù)航。
小寫的i,蘊含了大寫的“社會責任”。寶馬的一小步,是汽車工業(yè)的一大步。
2011年,寶馬i品牌正式對外發(fā)布,成為集團旗下第六個品牌,與BMW、M、MINI、勞斯萊斯、BMW Motorrad五大傳奇品牌并肩。
這不是一時興起,而是只有瞬間給出動力響應的電氣化驅(qū)動方式,才能更好地詮釋寶馬集團旗下品牌的運動精髓。
2012年6月,首家BMW i展廳(BMW i Park Lane showroom)于倫敦開業(yè),展廳內(nèi)的寶馬i3是最后一個概念版本,此外還有i Pedelec電動自行車概念版本與i8概念版參與展示。
2013年9月,寶馬i3正式開售。
2014年6月,寶馬i8正式開售。
在新能源領(lǐng)域探索40余載之后,寶馬將兩款量產(chǎn)四輪車獻給了大家,而這兩款車即使用2020年12月的眼光來看,依然有著概念車的前瞻視角,這是筆者給出的理由:
1、史無前例地從材料、生產(chǎn)、運輸、銷售、使用、養(yǎng)護、回收、循環(huán)的汽車全生命周期做到了“環(huán)保”。
2、史無前例地將碳纖維車身制造引入主流品牌車廠的產(chǎn)業(yè)鏈中,并大量引入量產(chǎn)車制造環(huán)節(jié)。
3、史無前例地將小型車(i3)的IIHS碰撞成績提升到全Good的高度,利用巨大的前后潰縮區(qū)進行吸能的傳統(tǒng)方式不再是唯一可行方案。當然,成本很高。
這不是一樁生意,因為這個項目注定是虧本的,因此被很多不懂新能源車的人看作是傻(類似大眾專門建了玻璃工廠造輝騰),被懂新能源但不懂品牌運營的人理解為“行為藝術(shù)”。
懂行的人都能理解,這是寶馬領(lǐng)銜演繹一次汽車制造革命,寶馬為此耗費了40多年和30億歐元(約合240億人民幣)研發(fā)成本,換來的是被最終證實可行的CFRP碳纖維強化復合塑料材質(zhì)車身、Life-module(駕乘座艙模塊)+ Drive-module(驅(qū)動模塊)、快充技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、材質(zhì)循環(huán)技術(shù)、REEV增程式混合動力技術(shù)(i3)等等。
因為從0到1的設(shè)計,寶馬可以讓i3的中控鞍座直接消失,油改電是做不到的;可以讓承托了沉重鋰離子電池組的i3,整備質(zhì)量只有1195kg;可以保證在沒有B柱的情況下也有足夠的強度,還能安裝勞斯萊斯那樣的“自殺式車門”(Suicide Door);還能實現(xiàn)前后軸載荷50:50的完美配重,讓車子開起來依然很有寶馬風味;可以讓百公里耗電量降低至12.7kWh,利用夜間波谷電價充電的話,每公里出行成本最低4.5分錢。
將i3與i8稱為“公路上的概念車”,并不為過。
內(nèi)燃機與電動機不是非此即頗的,讓兩者組合,在各種最高效率的轉(zhuǎn)速區(qū)間工作,可以解決內(nèi)燃機低載荷怠速、電動機高轉(zhuǎn)速巡航這兩個與生俱來且無法解決的劣勢。
1+1>2
這就是寶馬iPerformance“電動性能”系列插電式混合動力車型誕生的初衷。
早在2009法蘭克福車展上,寶馬就向公眾展出了X6 ActiveHybrid插電式混合動力車型(E72)。使用一臺中大型SAC打造混動車型,證明電氣化改造之后的PHEV系統(tǒng)可以在各種尺寸的車型上裝備,性能不再受車重的嚴重影響。
裝備插混系統(tǒng)之后,X6 ActiveHybrid的油耗降低20%,在eBoost模式下的破百速度低至5.4秒。
寶馬的混動系統(tǒng)是從i8開始玩溜的,這款超跑可以說是寶馬的炫技之作,內(nèi)燃機與電動機的配合天衣無縫,真正做到了高度融合。
2016年2月,寶馬推出iPerformance車型名稱,適用于從2016年7月開售的所有寶馬插電式混合動力車型。
此后,寶馬不斷發(fā)布iPerformance“電動性能”系列新車,目前已有X1 xDrive25e、X3 xDrive30e、X5 xDrive40e、225xe Active Tourer、330e iPerformance、530e iPerformance、740e iPerformance、Mini Cooper SE Countryman ALL4等車型在售。
BMW eDrive是寶馬插電式混合動力的電動驅(qū)動組件,三大核心零件包括電動機、高壓鋰離子蓄電池和智能能量管理系統(tǒng)。
新的eBoost模式可以保證車輛擁有強勁爆發(fā)力,讓加速比傳統(tǒng)動力汽車更加迅猛。蓄電池可以在車輛下坡、滑行和制動自動充電,從而讓車輛始終具備eBoost。
此外,智能能量管理系統(tǒng)在Auto eDrive的默認模式之外,還設(shè)計了Max eDrive和Save Battery兩種動力模式供客戶選擇,前者可以強制使用電能,適合在擁堵路段使用;后者則相反,可以保留電池電量以備可預見的擁堵路況。
電動化,寶馬并不是一個品牌在行動,而是旗下六個品牌一起行動起來。
BMW:寶馬品牌的主銷產(chǎn)品線,目前先從加入48V雙電壓并降低燃耗入手,再進化到PHEV插混(iPerformance系列),最后進化到純電動。
BMW i:最前沿的電驅(qū)技術(shù),目前有i3、i8、iX3三款產(chǎn)品,未來還將有i4、iNEXT等車型誕生。
BMW M:傳奇的寶馬運動部門,在傳承“輕量化”與“操控至上”兩大初衷的前提下進行電氣化改造,最有可能的技術(shù)路線是先造PHEV混動(比如下圖的Vision M NEXT),再造BEV純電動。電動化之后的M Power,將是寶馬品牌未來的靈魂所在。
MINI:前文中我們已經(jīng)提到,在寶馬集團Project i項目中最先實現(xiàn)電氣化的就是MINI,接下來,MINI可能是寶馬集團傳統(tǒng)品牌當中最先全面電動化的一個。
2018年9月,在中德兩國高層的見證下,寶馬與長城簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,新成立的“光束汽車”立足蘇州市張家港市,總投資51億人民幣,項目為打造電動化MINI車型而來,預計2022年投產(chǎn)。
Rolls-Royce:勞斯萊斯早在2011年日內(nèi)瓦車展就發(fā)布了102EX電動版概念車,不過奢華品牌更注重的是用戶體驗,因此目前充電不方便的現(xiàn)象是不允許出現(xiàn)的。
根據(jù)勞斯萊斯CEO托斯滕·穆勒·奧特沃斯(Torsten Müller-Otvös)在2014年時的觀點,勞斯萊斯擬定在2040年實現(xiàn)全面電動化。
BMW Motorrad:2014年發(fā)布第一代C Evolution電動踏板,目前正在籌備全新?lián)Q代大作。
或許大家已經(jīng)淡忘了寶馬集團在2016年舉辦過一場100周年慶典活動,但一定還記得那4臺特別科幻的“VISION NEXT 100”系列概念車,從左到右分別來自MINI、BMW、Rolls-Royce、BMW Motorrad品牌的概念產(chǎn)品。
除了電動化,寶馬還在這一批致敬BMW品牌100周年的概念車當中融入了很多新技術(shù),比如風阻低至0.18Cd的“靈動結(jié)構(gòu)”車身外殼、人工智能與感知技術(shù)合二為一、環(huán)保革新材質(zhì)的運用、自動駕駛技術(shù)等等。
2020年是寶馬品牌在新能源領(lǐng)域的關(guān)鍵一年,最重磅的出品是寶馬i品牌旗下的全新SUV車型——創(chuàng)新純電動BMW iX3。
iX3搭載第五代BMW eDrive電力驅(qū)動系統(tǒng),在功率密度、續(xù)航里程、輕量化、小型化和模塊化等多維度的技術(shù)創(chuàng)新,令其擁有充足的競爭力。
采用更加環(huán)保的低鎳配方NCM811三元鋰離子電芯,由華晨寶馬動力電池中心二期工廠生產(chǎn)。動力電池整包能量密度提升至154Wh/kg,續(xù)航達到500km,很好地平衡了電池的性能表現(xiàn)、能量密度、續(xù)航里程、安全性以及全生命周期的質(zhì)量可靠性。
2021年,寶馬將有兩件大事要做,第一件是讓中國產(chǎn)的寶馬iX3銷往全球,第二件是正式發(fā)布寶馬i4量產(chǎn)版。寶馬i4四門轎跑車將在保持寶馬運動特性的前提下,將續(xù)航提升至600km大關(guān)。
根據(jù)寶馬的“全新第一戰(zhàn)略”,寶馬將于2021-2025年之間完成加深電動化的進程,并將iNEXT概念車及其搭載的自動駕駛系統(tǒng)量產(chǎn)化。到2025年,寶馬集團將提供25款電動車型,其中12款為純電動車型。
與此同時,從1979年開始研究的氫燃料/氫燃料電池方案也會同步進行,目前最新的概念車是寶馬i Hydrogen NEXT氫燃料電池車(G05,下圖)。寶馬集團計劃在2022年小批量生產(chǎn)搭載氫燃料電池電力驅(qū)動系統(tǒng)的i Hydrogen NEXT車型,2025年實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
寶馬集團持續(xù)推動未來出行的四大戰(zhàn)略方向 “ACES”——自動化(Automated)、互聯(lián)化(Connected)、電動化(Electrified)、服務化(Services),這些成果的集大成者將是iNEXT的量產(chǎn)版。
文章寫到這里,也接近尾聲了。有些讀者可能會懷疑,寶馬新能源汽車銷量其實并不是很高,為何筆者要用“偉大”一詞來形容寶馬呢?
來看一組數(shù)據(jù),寶馬集團新能源汽車全球總銷量在2019年12月達到了50萬輛,其中i3超過16.5萬輛,i8超過2萬輛。
這銷量也值得一說?
是的,非常值得,這是高質(zhì)量的豪華新能源車,不是路上跑著的那些土法油改電的工業(yè)廢品。因為i3與i8的技術(shù)過于前沿,簡直就是把概念車拉到展廳里面賣,巨額的研發(fā)成本根本無法很好地平攤,短期內(nèi)不被市場完全認同是很正常的事情。
對于一個項目而言,我們很難說它的經(jīng)濟效應有多成功,寶馬一直虧本做這個項目;對于品牌而言,這場延續(xù)了近半個世紀的探索終于開花結(jié)果,終于用量產(chǎn)化的產(chǎn)品詮釋了寶馬品牌基因,這的確是一次偉大的勝利。
用大家更熟悉的中國歷史來類比吧:偉大的漢朝從不單獨討論,先有秦的探索再有漢的長期興旺;強盛的唐朝從不被史書孤立,先有隋的踐行再有唐的長治久安。
“秦與漢”、“隋與唐”的相輔相成是永不消亡的規(guī)律,先有理念與技術(shù)超前的“跑在公路上的公路車”,再有今天我們見到的寶馬iX3——長續(xù)航、性能優(yōu)越、工況穩(wěn)定、價格公道。
用半個世紀的堅持,堅持理念,研發(fā)技術(shù),不是隨便一個品牌能辦成的偉業(yè)。
在極度追求重資產(chǎn)的汽車制造業(yè),擁有此等革新汽車制造業(yè)上中下游全產(chǎn)業(yè)鏈的眼界與膽識,無出其右。
最強的品牌,敢于革自己的命,拋掉往昔榮耀蛻變重生。
這就是104歲的寶馬,一個偉大的品牌。
(文:太平洋汽車網(wǎng) 黃恒樂)
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