熱火朝天的2020年北京國際車展上,寶馬展臺最閃耀的明星是誰?BMW i4概念車當仁不讓,當然還有已經開啟預售的創新純電動BMW iX3。這幾款新能源車能讓大家體驗到寶馬在電池、電驅動技術上的許多突破性新成果。BMW iX3正式上市指日可待,BMW i4車型也會很快量產,而不久的將來,寶馬還會把更多新能源車型帶入我們的生活。
第五代BMW eDrive電力驅動技術
大家是否驚異於近兩年新能源車型極其迅猛的發展勢頭,也許你認為如今只要拉幾筆投資、挖一批專家、建一座工廠就能夠造出熱銷全球的新能源車,但別忘了最難的一道障礙——時間。寶馬在清潔能源和環保出行的道路上已經追尋了近五十年的時間,期間發生了什麼?誕生過那些大家熟悉或陌生的車型,今天我們就來梳理一番。
寶馬電動化發展早期的代表車型
寶馬當前電動化系列中的一部分插電混動車型
BMW新能源車型近五十年的發展歷程
一、早期純電車型的探索
二十世紀七十年代,伴隨著石油危機和動蕩的世界局勢,能源轉型逐漸成為了發達國家經濟社會發展的共同議題。一部分汽車廠商開始探索可以替代燃油發動機的新動力形式,寶馬也成為了新能源動力的首批開拓者。
寶馬電動化在二十世紀的部分代表車型
· BMW 1602 Electric (1972)
為了迎接1972年的德國慕尼黑奧運會,寶馬在BMW 02系列的基礎上打造了兩輛BMW 1602 Electric電動試驗車。動力來自博世開發的32千瓦直流電機,搭載容量約12.6千瓦時的鉛酸電池,試驗車還具備制動能量回收技術。不過鉛酸電池作為電動車動力電池始終存在技術瓶頸,這款試驗車未能繼續發展下去,成為了寶馬開發電驅動技術的首次嘗試。
· BMW 325iX (1987-1990)
80年代,寶馬又嘗試了全新的鈉硫電池,這款電池由著名的電器工程集團Asea Brown Boveri開發,能量密度是傳統鉛酸電池的三倍。這款325iX試驗車的城市續航裡程可達150公裡,寶馬還在車上設計了當時先進的電子化電池管理系統。德國郵政部門還曾採購過幾輛作為日常用車。不過鈉硫電池的工作溫度需保持在300攝氏度以上,安全性等問題也使其逐漸被淘汰。
· BMW E1概念車 (1991–1993)
到了90年代,寶馬首次從工程架構、設計和市場定位層面規劃出了一款未來電動車應有的樣子。1991年法蘭克福車展上首次亮相的E1概念車依然採用鈉硫電池。1993年寶馬又展出了升級版的E1概念車,採用了安全可靠的鈉-氯化鎳電池,俗稱「斑馬」電池。不過同樣需要超過300攝氏度的工作溫度,鈉-氯化鎳電池也沒有繼續發展下去。除此此外,寶馬還在概念車上展示了衝壓成型鋁製車身和快速充電技術,以及堅持到今天的特色——環保回收材料技術。
1991年 BMW E1 概念車
1991年 BMW E1 概念車
1993年升級後的BMW E1 概念車
1993年升級後的BMW E1 概念車
· BMW 325 / BMW electric (1992-1997)
90年代的寶馬孜孜不倦地在嘗試各種電池類型和電驅動方案,以求可以讓電動出行儘快成為現實。其中搭載鎳鎘電池技術的BMW 3系試驗車逐漸顯露出前景。鎳鎘電池具有良好的大電流放電特性、成本較低,在鋰離子電池崛起之前也曾經被廣泛看好。同時,寶馬在電池充電效率、電驅動效率等方面也都有了很大提升,積累了大量開發經驗和技術數據。
二、更多樣化的清潔能源
到二十世紀結束,內燃機動力系統依然是人類交通出行的不二首選,很多汽車廠商並不敢貿然將電氣化改革全面納入未來發展的戰略目標中。寶馬則沒有絲毫退縮,相反,他們將視野放得更廣闊長遠,更多樣化的清潔能源方案出現了。
寶馬氫動力發展早期代表車型
· Hydrogen 氫燃料電池 / 氫內燃機系列車型 (2000-至今)
其實早在1979年,BMW 520h就成為了寶馬進行氫動力研究的第一款試驗車。2000年,寶馬在柏林發布了世界上第一款可量產的氫內燃機動力汽車——BMW 750hL。5.4升十二缸混合模式發動機可以選擇在氫燃料和汽油燃料間切換。2004年寶馬又推出了BMW H2R概念車,創下301.95公裡/小時極速等9項世界紀錄。在二十一世紀的最初階段,寶馬打造了一系列搭載氫內燃機技術的CleanEnergy / Hydrogen試驗車型。隨著氫動力技術的發展,氫燃料電池成為了更有前景的發展方向。2013年,寶馬開始測試首輛氫燃料電池電動汽車Hydrogen Fuel Cell。到了2019年,BMW i Hydrogen NEXT概念車展示了寶馬在這個領域的最新成就,也開啟了寶馬在氫動力方向發展的新階段。
寶馬正式發布的首款氫內燃機動力汽車BMW 750hL
BMW H2R概念車
搭載氫內燃機技術的寶馬CleanEnergy系列車型
BMW Hydrogen Fuel Cell
· ActiveHybrid混合動力系列車型(2007-2016)
在找到內燃機動力的完全替代品之前,由電機輔助動力的輕度混合動力汽車也是很切實的解決方案,寶馬當然也不會缺席。早在1994年,3系和5系車型就進行過油電混合動力形式的探索。而在2007年,BMW Concept 7 Series ActiveHybrid和BMW Concept X6 ActiveHybrid正式登場,寶馬的混動技術也很快走向了市場,兩年後這兩款概念車的量產版就上市了。不久後基於5系和3系的ActiveHybrid也相繼誕生。雖然輕度混合動力汽車相對來說是技術過渡時期的產物,但它們同樣為寶馬新能源的發展貢獻了很多經驗。
90年代寶馬5系混合動力試驗車
BMW Concept 7 Series ActiveHybrid
BMW Concept X6 ActiveHybrid
三、開啟全新i世代
隨著新世紀到來,鋰離子電池逐漸發展成為成熟的電動車動力電池。電驅動替代內燃機驅動的變革似乎越來越近,寶馬也做好了充分的準備,全情擁抱這波電氣化的時代大潮。
· MINI E和ActiveE(2008/2010)
考慮到當前電動車的特性,寶馬首先用MINI品牌推廣了最新的純電驅動技術。2008年推出的MINI E搭載了35千瓦時的鋰離子電池,最長續航能力250公。並在北美、歐洲、亞洲等多個國家小批量投放了這些電動MINI 。2010年,寶馬又將這套電驅動技術升級到了1繫上,ActiveE車型應運而生。與此同時,寶馬也開始考慮電氣化時代下全新的i品牌,並宣布ActiveE將從2013年開始通過其新的BMW i子品牌銷售。
MINI E
BMW ActiveE
· i3和i8(2013-至今)
i3和i8相信大家早已不陌生,寶馬正是以這兩款車型的誕生將i品牌推上正軌。在這兩款車型展示過概念車後,量產i3車型於2013年亮相,純電動車型最初配備22千瓦時的鋰離子電池,續航裡程達到160公裡。增程式i3則利用一臺雙缸發動機為電池充能,綜合續航裡程達300公裡。此外,i3還帶來了碳纖維強化塑料車廂、鋁合金底盤等富有前瞻性的新技術。到2020年初,BMW i3的全球銷量總計超過165000輛,生命力依然旺盛。
BMW i8不僅是寶馬第一款插電式混合動力車型,也成為了市場上少有的新能源運動跑車。I8首次搭載了雙渦輪增壓技術的三缸汽油發動機,與混合動力同步電動機結合的系統總輸出達266千瓦,2018年改款升級後達275千瓦。 純電續航裡程也由最初的35公裡升級到現在的55公裡。
· iPerformance車型(2016-至今)
eDrive技術的日趨成熟,促使寶馬繼續擴大新能源產品陣營,以BMW品牌產品為基礎的iPerformance插電混動車型應運而生。2015年的X5 xDrive40e成為首款車型,美國國家環境保護局(EPA)測出的百公裡油耗僅4.2升。很快,330e iPerformance、530E iPerformance、740e iPerformance等插電混動轎車相繼上市。X1 xDrive25e、X2 xDrive25e、X3 xDrive30e讓最新的eDrive技術在SUV系列中也普及開來。
BMW X5 xDrive40e
iPerformance系列部分代表車型
· iX3車型(2020年發布)
2020年,iX3成為了BMW i子品牌下的第三款產品,也是首款搭載最新第五代BMW eDrive電力驅動技術的車型。iX3是在第三代BMW X3系列開發初始就統一規劃出的純電車型,電池、電機、電控三大核心領域的技術相比以往都大幅進步了。
高壓電池系統由華晨寶馬動力電池中心生產,採用技術含量更高的811型鎳鈷錳三元鋰離子電芯。相比現有寶馬電動車型,電芯的能量密度提高了20%,電池包總容量約80千瓦·時,電池包系統能量密度高達154瓦時/公斤,可為車輛提供500公裡的純電續航裡程。同時,電池在性能表現、能量密度、續航裡程、安全性以及質量可靠性方面都達到了更優秀的平衡點。
驅動單元同樣採用了突破性的技術,首次將電動機、電控、變速箱以及逆變器整合為一體,功率密度相比現有寶馬純電車型提升高達30%。驅動單元採用勵磁同步電機,不使用稀土元素,降低對稀缺資源的依賴。其最高輸出功率達210千瓦,最大扭矩400牛·米。NEDC百公裡能耗16.7千瓦·時。整合了車輛的直流和交流充電控制管理功能的集成式充電單元也讓BMW iX3實現了高效充電,最高充電功率可達100千瓦,僅需45分鐘即可將電池電量從0充至80%。
BMW eDrive電力驅動技術的大幅進步讓iX3的技術標準遠遠超越了寶馬以往的純電車型,也讓寶馬的純電車型進入了當前主流EV市場的競爭前沿。
近年來,伴隨著各種新能源汽車的快速發展,整個行業電氣化水平也在短時間內崛起。但請不要忘記,在全世界追求可持續發展和環境友好的漫長歲月裡,不是每一家車企都能像寶馬一樣,經歷了從無到有的艱難探索,一步一個腳印,踏踏實實地嘗試每一種追求清潔能源的方向,為創造一個更加潔淨高效的未來而不懈努力。