寶馬智能輕量化結(jié)構(gòu)
目前汽車輕量化主要是通過結(jié)構(gòu)設(shè)計與輕質(zhì)材料應(yīng)用兩方面來實現(xiàn)。各廠商在結(jié)構(gòu)設(shè)計上多是以減小車身骨架及車身鋼板的質(zhì)量來減重，在此方面基本上是殊途同歸，同級產(chǎn)品間能夠體現(xiàn)出差異性的余地并不大。
真正能在輕量化結(jié)果面前舉重若輕的還是材料。盡管材料也在發(fā)展進(jìn)步，但成本在其中還是扮演著很重要的角色，所以鋁、鎂、碳纖維等材料目前還不會在經(jīng)濟(jì)型轎車中大量出現(xiàn)，但它們卻已是高端豪華車型“減重”的必備材料了。
為了到達(dá)減重和堅固的雙重目的，全新寶馬七系除了在材料選擇方面不惜成本之外，車身結(jié)構(gòu)上也使出了寶馬智能輕量化結(jié)構(gòu)這記”大招“。這項首次應(yīng)用于量產(chǎn)車身上的技術(shù)”瘦身“效果也極為明顯，相比前代車型，全新750i xDrive重量足足減輕了130 kg。
寶馬提出的智能車身其實是一個由碳纖維增強復(fù)合材料、超高強度鋼和鋁合金組成的混合型結(jié)構(gòu)，據(jù)稱這種復(fù)雜技術(shù)的制造目前僅有寶馬能夠駕馭。同時，寶馬的車用碳纖維年產(chǎn)能將達(dá)到9000噸，在這一領(lǐng)域奠定了絕對優(yōu)勢。
碳纖維增強復(fù)合材料有著絕佳的物理特性：比鋁輕30%、比鋼輕50%，強度卻是鋼的7至9倍，它的使用顯著優(yōu)化了全新系的車身剛性，對于那些需要承受較大壓力的車身部件效果則尤為明顯。以B柱為例，在碰撞中，經(jīng)過增強型碳纖維復(fù)合材料加固的B柱不會因為沖擊而變形，相反地，高強度鋼和增強型碳纖維復(fù)合材料的相互作用會分散沖擊力，提升了車輛的安全性能。
使用了碳纖維內(nèi)核除了提升車身剛性還降低了油耗，這在當(dāng)時可以說是具有突破性的了，而且G11/G12 7系也以其這個獨具創(chuàng)新的碳纖維內(nèi)核車身結(jié)構(gòu)贏得了第17屆全球標(biāo)桿車身結(jié)構(gòu)評選大會的大獎。
寶馬是碳纖維增強復(fù)合材料的”死忠粉“，從最初參與的F1賽事，到M家族產(chǎn)品，碳纖維復(fù)合材料始終是寶馬在輕量化技術(shù)方面的最愛。在寶馬 i3和i8上，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用更是被發(fā)揮到了新的高度。
i3和i8兩款車型，都使用了“LifeDrive”的模塊化架構(gòu)，Life就是駕駛員座艙，而“Drive”則代表底盤部分，包括了傳動系統(tǒng)和鋰離子電池等。
而輕量化的亮點就在于在“Life”部分大量使用了CFRP材料，即碳纖維復(fù)合材料，這是一種被大量用于F1賽車，航空領(lǐng)域的材料，而且分成Life和Drive兩部分，能夠分別控制車身材料成本與電池組的成本，做到兩者的一個合理分配。
其實這樣的結(jié)構(gòu)與以往越野車經(jīng)常采用的非承載式車身有些許類似，但正是因為寶馬使用了高強度碳纖維復(fù)合材料來打造，所以無論剛性和輕量化效果上來說，是普通的非承載式車身望塵莫及的。
大量使用碳纖維復(fù)合材料的i8車頂
雖然碳纖維復(fù)合材料的大量使用能夠減輕車身重量，提高車身剛性，但是也因為材料本身售價不菲，所以導(dǎo)致了i8高昂的售價，雖有高科技材料加身，以及炫酷的超跑外形，但是1.5T的動力似乎也很難讓消費者為這臺“超跑”買單。
反觀i3，這樣一臺車身緊湊，易于通行的小車，在如今限牌限號的情形下，憑借有競爭力的終端售價和一張綠牌，受到了不少青睞。
雖然i系列大量使用輕量化材料來瘦身，但如果攤上價格的話，也算是一把雙刃劍了，如果未來像碳纖維復(fù)合材料這種高科技能夠成本降低的話，相信到時候的車能比現(xiàn)在快不少，安全不少，所以說i系列在輕量化這條路上還是比較超前的。
而全新7系則是首款采用工業(yè)化生產(chǎn)的碳纖維增強復(fù)合材料（CFRP）與鋼材和鋁合金混合車身結(jié)構(gòu)的車型，也開辟出了汽車輕量化設(shè)計上的一條新路。
碳纖維并非赤裸地展現(xiàn)在面前，而是一種Carbon Core的技術(shù)，也就是碳纖維內(nèi)核。新的技術(shù)與材料的使用，白車身減重40kg，整車輕了130kg。
CFRP的技術(shù)主要集中在腰線以上的部位，所以新一代7系開起來十分輕盈。此感覺并不單單由良好的動力帶出，更多是腰線上部輕了不少，重心比上代車型低了很多，所以無論直路和彎中的穩(wěn)定性都提高了。
能把碳纖維應(yīng)用在車身上，超跑很多都這樣干，不過唯一寶馬能將這技術(shù)大批量生產(chǎn)，并應(yīng)用在民用車層面。將來M3和M5也一定會用上CFRP材料，甚至3系、5系等車型都有可能應(yīng)用。
體量之輕，性能之重——M3 CSL（E46）
Power輕量化史上最為出名，也最為Bimmers津津樂道的就是誕生于2001年的第三代M3的限量版本——M3 CSL（E46）。CSL 這三個字母分別代表 Coupe (雙門) 、Sport (運動) 、Lightweight (輕量化)。
M3 CSL 的車頭在當(dāng)時的年代背景下就已經(jīng)開始使用了上文提到的CFRP碳纖維復(fù)合材料，此外還用于車頂及后備箱，光是車頂就減重了7kg左右，同時使用玻璃纖維打造的輕型桶形座椅。
后窗玻璃和后擋風(fēng)玻璃則采用聚碳酸酯材料打造，最終造就的，就是相比于普通版E46 M3減重高達(dá)110kg，整備質(zhì)量僅為1385kg，當(dāng)時可謂令整個車壇為之震撼。
這樣的輕量化再搭配上看家的直列6缸自吸發(fā)動機，輸出最大馬力360hp，最大扭矩370N·m，加上SMG序列式變速箱的加持，4.9秒就可完成零百加速。
這一筆可謂在M Power的輕量化歷程上濃墨重彩，聲名大噪。
M Power的看家寶——碳纖維傳動軸
而反觀現(xiàn)今的M Power，輕量化的腳步一直未曾停過，最赫赫有名的當(dāng)屬M3/M4使用碳纖維傳動軸這件事情了，寶馬為了追求更極致的駕控體驗，使用了一體式碳纖維傳動軸，用以降低轉(zhuǎn)動慣性，提升剛性，改善加速響應(yīng)，并且碳纖維材質(zhì)的傳動軸本身就具有強度高，重量輕的特點。
但可惜的是，寶馬于2017年11月后生產(chǎn)的M3/M4車型就用鋼制傳動軸代替了碳纖維傳動軸。
據(jù)當(dāng)時的報道，這是為了更好的滿足歐洲嚴(yán)苛的排放法規(guī)，以及在未來的M3/M4車型中安裝微粒捕捉器留下足夠的空間，因為不僅僅是碳纖維材質(zhì)更換到鋼制，傳動軸的尺寸也減小了。
鋁合金材料的應(yīng)用與細(xì)節(jié)優(yōu)化
除了寶馬智能輕量化結(jié)構(gòu)這項”大招“之外，全新7系的輕量化功夫還花在了底盤區(qū)域。有針對性地使用鋁合金材料以及對輪轂及制動器等細(xì)節(jié)部分的優(yōu)化也讓全新7系受益匪淺。
除車門以外，全新7系還首次采用了鋁制后行李箱蓋。此外，通過對車輪支架、制動器和車輪的設(shè)計采用嚴(yán)格的輕量化措施，全新7系簧下質(zhì)量也較前代車型最多減少了15%，舒適性和操控性表現(xiàn)都因此有所提升。
另外，全新 7系還采用了重量優(yōu)化的連接技術(shù)以及針對發(fā)動機的近源熱屏蔽和聲音屏蔽，由此降低了所用隔絕材料的重量。通過整體的輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計，全新7系進(jìn)一步降低了車輛重心，并使前后車橋載荷達(dá)到了50 : 50的完美比例分配。
S58發(fā)動機
S58發(fā)動機作為M家族發(fā)動機新晉成員，首先搭載于X3 M和X4 M上，有著比S55更為強悍的性能，以及更多技術(shù)上的改進(jìn)，光是從數(shù)據(jù)上就能看出他的進(jìn)步：
而對于這樣一臺性能級發(fā)動機，輕量化同樣是繞不開的話題，寶馬工程師在設(shè)計S58發(fā)動機時，力求最大輕量化。
例如缸蓋鑄造砂芯是采用最為先進(jìn)的3D打印技術(shù)制造的，這意味著什么？意味著更輕的氣缸蓋的重量，還能夠制造出集成冷卻通道的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而獲得更佳的散熱效率。
此外，S58還使用了全新的鍛造曲軸和輕量化活塞，以及輕量化鎂鋁合金油底殼，進(jìn)一步“瘦身”。
電力驅(qū)動
在BMW高效動力策略框架下，寶馬集團(tuán)基于輕量化、小型化、集成化和可擴展的研發(fā)理念，重磅推出了第五代BMW eDrive電力驅(qū)動技術(shù)。尤為值得一提的是，第五代BMW eDrive電力驅(qū)動技術(shù)及所有配套傳動系統(tǒng)零部件，均是由BMW獨立開發(fā)且關(guān)鍵零部件由下屬企業(yè)生產(chǎn)，從而確保了可靠的高品質(zhì)要求。因此，高品質(zhì)和高能效便成了第五代BMW eDrive電力驅(qū)動技術(shù)的主要核心任務(wù)。
簡單來說，第五代BMW eDrive電力驅(qū)動技術(shù)的電驅(qū)單元，將電動機、逆變器及變速器融為一體，在保證性能的同時大幅降低重量并減少了所需的安裝空間。
在搭載該項技術(shù)的首款車型創(chuàng)新純電動BMW iX3上，電動機的最高功率達(dá)210千瓦，功率密度較上一代提升了約30%，最高能效更是高達(dá)93%，同時電動機與車輛后軸整合，進(jìn)一步實現(xiàn)了驅(qū)動效率的提升。
電池箱體
2019款寶馬i3動力電池箱體采用碳纖維復(fù)合材料，使之輕量化。
電池箱體作為電動汽車用動力電池的防護(hù)零件，對結(jié)構(gòu)設(shè)計、重量等方面的要求都很高，在電池模塊的重量和尺寸確定后，設(shè)計電池箱體時考慮的因素比較多。首先電池箱體是電池模塊的承載件，電池模塊需要通過它連接到車身上。其次，動力電池一般安裝在車體下部，考慮到電池模塊的工作環(huán)境，電池箱體需要具有對模塊的防護(hù)功能，需要考慮模塊的防水防塵以及道路環(huán)境對電池箱體的腐蝕，電池箱體還需要考慮承受車輛運行過程中的振動和沖擊等。
2019款寶馬i3動力電池箱體是由寶馬與三星合作開發(fā)的42.2kWh的電池組組合， 寶馬i3的動力電池箱體安置在車體中央，并由特制的外殼和固定系統(tǒng)保護(hù)著， 其整體容量從33kWh升級至42.2kWh，這也讓2019款寶馬i3的續(xù)航里程有了質(zhì)的提升，2019款寶馬i3由原先的271KM提升到了359KM。寶馬i3動力電池箱體其采用模塊化的設(shè)計使得該電池組在目前市場的可維修性是最好的。寶馬i3電池組系統(tǒng)方案技術(shù)指標(biāo)一直使用的電芯是方形鋁殼，NCM，由三星SDI提供，額定電壓在3.7V，電壓限值區(qū)間為2.8-4.1VDC，寶馬i3電池系統(tǒng)電芯的比能在120Wh/kg以上，電芯的內(nèi)阻在0.5 mΩ左右，寶馬i3電池箱共有8個模組組成，每個模組有12個電芯，共計96個電芯，串聯(lián)。
寶馬i3動力電池箱體外部殼體機構(gòu)設(shè)計，使得當(dāng)螺栓固定到車輛框架，增加該車輛的機構(gòu)剛度。
動力電池
現(xiàn)在，寶馬有意向在海外新能源汽車也搭載寧德時代的電池，這是它們在國內(nèi)合作的一種延續(xù)。
寧德時代德國新工廠將自2021年投產(chǎn)，2022年達(dá)產(chǎn)后將形成14GWh的產(chǎn)能。這也意味著，寧德時代的電池將出現(xiàn)在寶馬第5代產(chǎn)品中?？紤]到寶馬第5代產(chǎn)品的模塊化設(shè)計，對電池尺寸、體積能量密度和輕量化有著高度要求，寧德時代在合作過程中將在模塊化、集成化電池研發(fā)、生產(chǎn)方面獲得更為豐富的經(jīng)驗。
而且動力電池，尤其是單體電芯的規(guī)格尺寸不統(tǒng)一，為主機廠和電池廠都帶來極大的壓力。目前德國設(shè)定的VDA標(biāo)準(zhǔn)已在大眾、寶馬等主流車企中得到廣泛的應(yīng)用，因此電池企業(yè)普遍自發(fā)地偏向于該標(biāo)準(zhǔn)。
寧德時代與寶馬在海外的合作將加強它對VDA標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)，規(guī)格尺寸更為標(biāo)準(zhǔn)化，也利于它吸引到更多的客戶和訂單，打開更為寬闊的市場。
（轉(zhuǎn)載）
