節(jié)能又環(huán)保 2015寶馬新技術(shù)面市

     1插電式混合動(dòng)力2系旅行車,2015年6月29日-7月4日，寶馬在位于法國(guó)南部的米拉馬斯試車場(chǎng)舉辦了“BMW Group 2015創(chuàng)新日活動(dòng)”，并首次對(duì)外展示了其面向未來的新能源驅(qū)動(dòng)技術(shù)。其中部分內(nèi)容已經(jīng)在之前的新聞中和大家公開，但更多的項(xiàng)目細(xì)節(jié)受制于主辦方的保密需求，直到今天才得以和大家分享。

 

　　在此次活動(dòng)中，早先搭載在寶馬i系列車型中的BMW eDrive科技這一回充分展現(xiàn)了其高度的靈活性，一臺(tái)采用插電式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的2系A(chǔ)ctive Tourer將在不久的將來上市銷售；直接水噴射系統(tǒng)提高了內(nèi)燃機(jī)在高功率下的效率，同時(shí)也能夠有效降低行駛時(shí)的油耗和排放；氫燃料電池驅(qū)動(dòng)則是BMW eDrive電力驅(qū)動(dòng)科技的新產(chǎn)品，也是寶馬和豐田合作的結(jié)晶，活動(dòng)上寶馬不僅發(fā)布了這套動(dòng)力科技的主要組件，還向大家首次展示了已經(jīng)搭載該技術(shù)的基于5GT車型打造的原型車。

 

首款搭載BMW eDrive科技的前驅(qū)車型：2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive

 

　　眾所周知，此前在售的寶馬i3和i8已經(jīng)采用了插電式混合動(dòng)力這種驅(qū)動(dòng)形式，但是昂貴的原創(chuàng)車型設(shè)計(jì)費(fèi)用以及材料成本導(dǎo)致i3和i8兩款車型的價(jià)格在同級(jí)別中并沒有優(yōu)勢(shì)。好在這一切很快就會(huì)得到解決，寶馬即將把這套插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)更加靈活的應(yīng)用到現(xiàn)有的量產(chǎn)車上。此次BMW Group 2015創(chuàng)新日上就以2系A(chǔ)ctive Tourer為原型車首次展示了前橫置內(nèi)燃機(jī)、高壓發(fā)電機(jī)以及充當(dāng)后橋的電動(dòng)機(jī)這種組合方式。

 

 

1/動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與參數(shù)

 
　　繼之前寶馬3系（并未引進(jìn)）和5系插電式混合動(dòng)力車的四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)之后，此次2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive車型則是eDrive系統(tǒng)在首個(gè)前橫置前驅(qū)平臺(tái)上的應(yīng)用。展車保留了普通汽油版2系A(chǔ)ctive Tourer的1.5L三缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為136馬力（100千瓦），最大扭矩220牛·米，并通過6速Steptronic變速箱來傳遞動(dòng)力，這與現(xiàn)有的2系A(chǔ)ctive Tourer車型完全一致。而不同的是，展示車在前軸的位置上還安置了一組輔助高壓發(fā)電機(jī)，在車輛剛起步時(shí)可以為內(nèi)燃機(jī)短時(shí)間的提供15千瓦的輔助功率和150牛·米的扭矩。

 

 

　 車輛的蓄電池、電動(dòng)機(jī)、雙速變速箱和一些其他的電子裝備則位于后軸上，日常行駛時(shí)，輔助高壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以為蓄電池充電，其中蓄電池的容量會(huì)有5.8kWh和7.7kWh兩種規(guī)格，同時(shí)后輪的電動(dòng)機(jī)還可提供額外的88馬力（65千瓦）功率以及165牛·米的峰值扭矩。如此一來，2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive車型的最大總輸出功率達(dá)到了220馬力（165千瓦），最大總輸出扭矩更是高達(dá)385牛·米，官方標(biāo)稱的0-100km/h極速成績(jī)僅為6.5秒，并且在歐盟標(biāo)準(zhǔn)的排放測(cè)試中，其平均百公里油耗僅為2L，相應(yīng)的二氧化碳排放量不到50g/km。

 

2/如何充電，要充多久才能夠充滿？

 

　　除了之前我們說到的在“Save Battery”模式中車輛會(huì)自動(dòng)把電充到50%之外，如果您將變速箱長(zhǎng)時(shí)間的掛入S擋以激活內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)，此時(shí)整套系統(tǒng)會(huì)立刻進(jìn)入最大功率輸出狀態(tài)，同時(shí)電池的電量最高能夠被充到80%左右。

 

 

 

　　而在回到家中之后，如果您購(gòu)買過BMW Wallbox掛壁式充電器，那么2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive車型最快可以在2.15小時(shí)內(nèi)將蓄電池充滿；而即使采用常規(guī)的家庭式電源插座，車輛也可以在3.15小時(shí)內(nèi)將蓄電池充滿，其效率還是非常之高的。

 

　　目前2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive純電動(dòng)的行駛里程被固定在38公里左右，總續(xù)航里程為580公里。官方并沒有公布38公里這個(gè)數(shù)值這是7.7kWh電池組還是5.8kWh電池組所對(duì)應(yīng)的純電行駛里程，但是由于該車型目前還處于試驗(yàn)階段，因此38公里這個(gè)數(shù)據(jù)尚不是最終確定值，活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)我們也與負(fù)責(zé)寶馬2系A(chǔ)ctive Tourer eDrive車型的工程師交換了想法，并且給予了中國(guó)市場(chǎng)插電式混合動(dòng)力車型純電動(dòng)行駛里程50-70公里最為實(shí)用的觀點(diǎn)，對(duì)方表示會(huì)在下一步的產(chǎn)品優(yōu)化中給予考量。

 

 降低油耗提升功率的有效手段：進(jìn)氣噴水冷卻系統(tǒng)

 

　　用于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣噴水冷卻系統(tǒng)是此次寶馬2015創(chuàng)新日上發(fā)布的另一項(xiàng)重要技術(shù)。該系統(tǒng)可以通過將經(jīng)過精確計(jì)算的水噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管和燃燒室中來達(dá)到冷卻的效果。尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷較高的時(shí)候，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表示該系統(tǒng)可以有效的提升輸出功率和扭矩，并且減少油耗、優(yōu)化二氧化碳排放量。

 

 

『寶馬M4 MotoGP安全車是寶馬首款采用水噴射裝置的車型』

 

　 　首款使用BMW水噴射裝置的車型是寶馬今年為MotoGP賽事提供的M4安全車，這款車搭載了一臺(tái)帶有M TwinPower Turbo技術(shù)和高轉(zhuǎn)速方案的直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，最大輸出功率為431馬力（317kW），最大扭矩為550牛·米，而綜合油耗卻僅有8.3-8.8L/100km，綜合二氧化碳排放量?jī)H有194-204g/km。而在本屆2015寶馬創(chuàng)新日上，這項(xiàng)技術(shù)的準(zhǔn)量產(chǎn)版本通過搭載三缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的寶馬1系原型車首次亮相。

 

1/進(jìn)氣噴水冷卻系統(tǒng)的工作原理

 

　　和我們過去在一些改裝產(chǎn)品上見到過的水噴射系統(tǒng)一樣，其工作原理同樣是將水以極細(xì)的水霧形式噴射進(jìn)入進(jìn)氣歧管，然后利用蒸發(fā)吸熱原理來吸收周圍的熱量，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)中國(guó)的燃燒溫度降低約25℃。但不同的是，寶馬不僅僅將水霧噴入進(jìn)氣歧管，同時(shí)還將水霧直接噴入燃燒室，從而更加有效的為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行降溫。

 

 

 

　　對(duì)用戶來說，這套系統(tǒng)并不會(huì)降低日常駕駛的樂趣，反而因?yàn)槟軌蛴行У慕档桶l(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷時(shí)的熱量，所以使發(fā)動(dòng)機(jī)的抗爆震能力大幅提升，從而進(jìn)一步將發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比由原先的9.5提升至11，輸出功率最多提升10%，而油耗則最多可降低8%。

 

 

『水噴射技術(shù)的量產(chǎn)化應(yīng)用在一臺(tái)搭載三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的1系原型車上實(shí)現(xiàn)』

 

 

 

 

　　而對(duì)車輛來說，由于熱負(fù)荷的降低，發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、閥門、催化器和渦輪增壓器的使用壽命都會(huì)大大加強(qiáng)，燃油兼容性也會(huì)更好，即便是使用部分國(guó)家的95號(hào)汽油也可以達(dá)到原先在德國(guó)設(shè)計(jì)時(shí)的最佳功率輸出，而不用專門為個(gè)別地區(qū)的燃油品質(zhì)問題而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。

 

2/兩種不同的噴射方式是共同運(yùn)行的嗎？

 

　　之前我們說到了寶馬的這套水噴射系統(tǒng)分為進(jìn)氣歧管噴射和燃燒室直接噴射兩種，但這兩種噴射并不一定是同時(shí)進(jìn)行的。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)（并非車速較低時(shí)），系統(tǒng)會(huì)主要以進(jìn)氣歧管噴射為主，此時(shí)若時(shí)采用燃燒室直接噴射的話，根據(jù)工程師的描述，可能會(huì)導(dǎo)致燃燒不充分現(xiàn)象發(fā)生，反而提高二氧化碳的排放。

 

 

　　而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較高時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟用進(jìn)氣歧管和燃燒室雙噴射技術(shù)，原因是單靠進(jìn)氣歧管噴射的話，由于進(jìn)氣歧管到達(dá)燃燒室的距離較長(zhǎng)，水霧在到達(dá)燃燒室之前就已經(jīng)完全被蒸發(fā)，降溫的效率并不如人意，所以要采用燃燒室直接噴射。

 

 

『只有發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較高時(shí)才會(huì)啟用雙噴射模式』

 

來自未來的氫燃料電池驅(qū)動(dòng)技術(shù)■ 和豐田共同研發(fā)的成果：氫動(dòng)力燃料電池技術(shù)

 

　　大概在30多年前，寶馬就已經(jīng)開始了將氫氣作為能量載體的研究，2006年的時(shí)候品牌推出了首款量產(chǎn)的可用于日常駕駛的氫動(dòng)力豪華轎車7系Hydrogen，限量100臺(tái)。不過在當(dāng)時(shí)，氫燃料還是以液態(tài)的形式儲(chǔ)存于燃料罐中，并且V12雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)直接燃燒氫燃料來獲取動(dòng)力。而經(jīng)過了超過15年對(duì)氫動(dòng)力燃料電池的研究之后（氫氣并非再用于發(fā)動(dòng)機(jī)直接燃燒，而是轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存在蓄電池中并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)），寶馬終于在這一技術(shù)領(lǐng)域中尋得了最佳的合作伙伴——豐田，并在其發(fā)展上起到了里程碑式的突破。

 

『寶馬2006年的時(shí)候就推出了氫動(dòng)力的7系Hydrogen，限量100臺(tái)』

 

 

 

 

　  在此次寶馬2015創(chuàng)新日期間，寶馬首次展示了集團(tuán)在氫動(dòng)力燃料電池驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的研發(fā)成果，其包括兩臺(tái)以5系Gran Turismo為藍(lán)本的原型車和一臺(tái)僅用作試驗(yàn)的基于寶馬i8打造的超級(jí)跑車。有關(guān)后者，目前僅有的數(shù)據(jù)表明該車最大功率達(dá)到256馬力（188kW），其他數(shù)據(jù)一概不得而知，并且寶馬官方也證實(shí)了該車僅為i系列的試驗(yàn)用車，不會(huì)量產(chǎn)。

 

1/什么是氫動(dòng)力燃料電池車？

 

　　氫動(dòng)力燃料電池電動(dòng)車（Fuel Cell Electric Vehicle）簡(jiǎn)稱為FCEV，這項(xiàng)技術(shù)是將儲(chǔ)氫罐中的氣態(tài)氫轉(zhuǎn)換為電流和水蒸氣，然后使用電流來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，這也是它和過去直接將液態(tài)氫燃燒從而驅(qū)動(dòng)車輛的氫動(dòng)力汽車最大的不同。目前已經(jīng)量產(chǎn)并上市的氫動(dòng)力燃料電池電動(dòng)車僅有豐田Mirai一款，但是考慮到品牌定位的差異，寶馬的氫動(dòng)力燃料電池車產(chǎn)品會(huì)需要更多的研發(fā)時(shí)間以尋求獲取更好的產(chǎn)品品質(zhì)。

 

『豐田Mirai是目前唯一已經(jīng)量產(chǎn)的氫動(dòng)力燃料電池電動(dòng)車』

 

　　2013年年初，寶馬集團(tuán)和豐田汽車正式達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，這一合作也正式為了FCEV驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研發(fā)而來。當(dāng)初的合作目標(biāo)是在2020年之前完成首批經(jīng)過檢驗(yàn)的組件，目前看來這一步的進(jìn)度已即將完成。此外，成功推出FCEV量產(chǎn)車的前提條件老生常談，還是要在市場(chǎng)上推進(jìn)氫動(dòng)力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，這也是寶馬集團(tuán)和豐田汽車要在接下來共同制定行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來推動(dòng)發(fā)展的重點(diǎn)方向。

 

2/寶馬的氫動(dòng)力燃料電池技術(shù)包括哪些組成部分？工作原理？

 

　　一臺(tái)功率為245馬力（180kW）的電動(dòng)機(jī)、作為臨時(shí)存儲(chǔ)器的高功率電子轉(zhuǎn)換器以及高壓蓄電池，這些很容易理解。前軸和后軸之間的管型氫氣存儲(chǔ)器是整套系統(tǒng)的一大難點(diǎn)，活動(dòng)上推出的兩臺(tái)基于5系Gran Turismo分別搭載了符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基于CGH2 700bar壓力的儲(chǔ)氫罐以及寶馬自由專利的CCH2低溫350bar壓力存儲(chǔ)罐技術(shù)的儲(chǔ)氫罐，前者可以存儲(chǔ)710kg的氣態(tài)氫，而后者僅可以存儲(chǔ)350kg氣態(tài)氫。

 

 

 

　　據(jù)了解，寶馬的下一步會(huì)將FCEV產(chǎn)品全部換成基于CGH2 700bar壓力的儲(chǔ)氫罐。按照官方標(biāo)稱的燃料消耗量計(jì)算，目前寶馬的FCEV產(chǎn)品氫燃料消耗量為1kg/100km，最大續(xù)航里程為710km。

 

 

 

　　另一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)則是燃料電池堆棧，其核心則是特殊的“電解質(zhì)薄膜”。在FCEV產(chǎn)品中，氫燃料并不是利用燃燒來獲取能量的，而是利用氫氣跟氧氣在化學(xué)反應(yīng)過程中的電荷轉(zhuǎn)移來形成電流的。用來拆分氫氣的“電解質(zhì)薄膜”也是燃料電池研究領(lǐng)域金字塔頂端的技術(shù)壁壘。

 

 

『燃料電池堆棧是最尖端的技術(shù)，寶馬與豐田合作后，豐田提供該組件』

 

　　由于氫分子的體積非常小，可以透過“電解質(zhì)薄膜”的微小孔洞游離到對(duì)面去，在這個(gè)過程中，兩側(cè)的電極板會(huì)將氫氣拆分成帶正電的氫離子和電子，將氧氣拆分成帶負(fù)電的氧離子和電子，電子在電極板之間形成電流，兩個(gè)氫離子和一個(gè)氧離子結(jié)合成水，這就是反應(yīng)的廢棄物，而這一整套運(yùn)行的邏輯，就是發(fā)電的過程。

 

 

 

 

　　 寶馬FCEV的整套燃料電池堆棧每一個(gè)均由200-400片“電解質(zhì)薄膜”組合而成，每片的儲(chǔ)電能力為0.52kWh，其總成正是由豐田生產(chǎn)，考慮到豐田僅在燃料電池堆棧技術(shù)上就經(jīng)歷了十幾年的技術(shù)優(yōu)化，其目前的產(chǎn)品已經(jīng)比2008年推出的產(chǎn)品在發(fā)電效率上足足提升了2.2倍，達(dá)到全球頂尖水平，因此直接以合作形式采用豐田的產(chǎn)品無疑是明智的選擇。

 

　之前提到過此次推出的基于i8所打造的FCEV超跑車型，雖然作為實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品并不會(huì)量產(chǎn)，但這也預(yù)示著寶馬氫燃料電池驅(qū)動(dòng)未來同樣會(huì)作為一個(gè)單獨(dú)的組件來強(qiáng)化現(xiàn)有的車型，就和插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)一樣。從官方提供的信息來看，擁有這項(xiàng)技術(shù)的混合動(dòng)力車型會(huì)帶有一組1000kWh的高壓蓄電池作為臨時(shí)存儲(chǔ)器，而在和傳統(tǒng)的插電式混合驅(qū)動(dòng)方案相比，氫燃料電池驅(qū)動(dòng)技術(shù)在體積上更占優(yōu)勢(shì)，并且其零排放的續(xù)航里程可以更長(zhǎng)，稱得上是最高效環(huán)保的混合動(dòng)力解決方案。

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