APP下载

先行者的姿态

2018-07-16编辑部

汽车杂志 2018年7期
关键词:电式宝马混合

编辑部

Le,是46年的淬炼

Lucas

全新BMW 5系插电式混合动力不是横空出世,你可以说上一代F18也有提供插电混动车款,但我要告诉你的是,宝马玩新能源技术可不只这短短几年……46年,恐怕比你我的年岁都大!搞了46年新能源车技术的宝马,到底将哪些积累毕其功于530Le身上了呢?我们先来看看这份厚重的积累吧!

1 1972年前瞻性的第一次尝试

1602 EleCtric

1972年德国慕尼黑奥运会上,宝马在新能源领域做了品牌历史上的第一次尝试——它以当时的02Series车型为基础,将其动力系统全部拆下,换上BOSCH研发、由10个12V电池组合而成的电动动力单元,成为宝马历史上首款电动车——1602 Electric,并在奥运会中出色完成了马拉松和竞走项目的引导车任务。

而在之后的1975年,宝马推出LS Electric,相似的动力系统可以视作1602 Electric改进版,这款车除了动力与巡航能力提升之外,最重要的是能用家用电为其充电,大大提升了实用性与便利性。

BMW 1602 Electric规格表

电机 DC交流电机(BOSCH)

连续/峰值输出 12kW/32kW

蓄电池类型 铅酸蓄电池

可存储电能 12.6kWh

电池重量 350kg

最高车速 100km/h

0~50km/h加速 8.0s

纯电续航里程 30km

2 1991年倾尽全力打造的电动车

E1

以原有车型为基础打造出新能源车型已不能满足宝马胃口了,因此在1991的法兰克福车展上,宝马推出了E1电动车。其不管从定位、设计还是材料的使用上来看,都是极力迎合新能源汽车轻量化的需求——它的动力系统由宝马自行研发,通过纯电能驱动,并有制动能量回收系统这项现已被广泛使用,但在当时却是崭新科技的技術。

虽然E1最终并没有实现量产,不过研发之际所积累的技术,为后来新车型研发起到重要作用。

BMWE1规格表

电机 AC交流电机

输出功率 32kW

蓄电池类型 钠硫高能量电池

可存储电能 19.2kWh

电池/车身重量 200kg/900kg

最高车速 120km/h

0~50km/h加速 6.0s

纯电续航里程 150km

3 2008年续航里程飞跃

MINI E

2008年,宝马同集团的MINI生产了600辆以锂电池组为动力系统的MINI E,并在全球几个国家进行测试,希望借此打造一套能广泛推广的城市出行方案。测试方案基本上是通过租赁或试用方式给私人,通过他们日常使用来获得数据,另外其还担当2012年伦敦奥运会的工作用车。

MINI E的亮点在于续航里程相较于以往电动车有很大提升,达到250公里!充电装置可以使用120V与240V电源,而在快速充电装置的帮助下仅需3.5小时便能充饱电池电量,效率大大提高!

MINI E规格表

电机 异步电机

输出功率 150kW

蓄电池类型 锂离子电池

可存储电能 35kWh

电池/车身重量 260kg/1465kg

最高车速 152km/h

0~100km/h加速 8.5s

纯电续航里程 250km

4 2009年混合动力并行发展

ActiveHybrid 3、5、7、X6

宝马在新能源车领域早期的发展脚步,基本多是走在纯电动力的领域。可新能源模式多样,除了纯电动以外,混合动力车是更贴合数年前那个充电设备尚未普及之时代需求的,是故宝马没有错过对此下功夫,在2009年推出了ActiveHybridX6以及7系,2012年则陆续推出ActiveHybrid 3系、5系以及新款7系。它们的共同点在于动力系统除了搭载传统内燃机以外还加装电机,从而实现双模式驱动——低速下可以纯电动模式驱动,高速下车辆切换到混动模式,此时电机将帮助内燃机带来更好的动力响应与燃油经济性,同时给电池供电。

BMW ActiveHybird X6规格表

发动机 排量4395 cc、

V8双涡轮增压

电机输出功率 67kW+63kW

蓄电池类型 镍氢电池

可存储电能 24kWh

车重 2525kg

0~100km/h加速 5.6s

纯电续航里程 2.5km

5 2010年进一步了解用户需求

Active E

之前我们提到MINI E出现的重要意义在于技术积累以及获取数据,而Active E便是紧接其后的第二款车。它同样是采用纯电力驱动,并通过租赁的形式提供给私人进行实际路况测试。Active E的车身整体不管是外形还是内饰都与量产版1系并无二致,只是一些细节之处采用蓝色装饰以表明自己的身份,这些车在完成使命后被送往汽车博物馆以及学校作为展品供大家观赏。

Active E规格表

电机 永磁式混合同步电动机

输出功率 125kW

蓄电池类型 锂离子电池

可存储电能 32kWh

车重 1815kg

最高车速 145km/h

0~100km/h加速 9.0s

纯电续航里程 160km

6 2011年i时代到来

i3、i8

2011年,宝马集团创立了面向新能源领域的子品牌“BMW i”,品牌理念是致力于实现可持续出行方案,并在2013年推出第一款定位于城市中快捷时尚交通工具的产品i3,随后在2014年推出跑车i8。

i3与i8的到来,可以说是宝马在新能源领域划时代的转变,产品设计很多方面都从环保角度考虑,例如车身使用大量可回收材料制造,为了让车身轻量化,宝马还投入6亿欧元在德国莱比锡建立了碳纤维车体生产线,来确保碳纤维材料供应稳定与品质把控。

BMWi8规格表

发动机 排量1499cc、直列三缸涡轮增压

电机输出功率 96kW

电机扭矩 250Nm

车重 1540kg

最高车速 250km/h

加速时间0~100km/h 4.67s

纯电续航里程 37km

7 2016年混动再进化

BMW5、X1、X5、7系插电混动

有了ActiveHybrid的发展经验,再加上全球各地对新能源车的需求大增,2014年12月,宝马决定以混合动力技术为基础加强电力系统工作比例,进一步达到节能减排目的,于是推出了以电动机、高压锂离子蓄电池和智能能量管理系统三大部件为核心的eDrive插电式混合动力技术,而且此番推动力度更大,于是我们看到宝马旗下更多车系都加入了混合动力车款,除了产品力本身强大以外,在国家政策的支持下购买这些车型还享受免购置税等福利,是故在国内市场上的占有率也很快攀升。

BMW 740Le 规格表

发动机 排量1998cc、直列四缸涡轮增压

电机输出功率 83kW

电机扭矩 250Nm

车重 2135kg

最高车速 250km/h

0~100km/h加速 5.5s

综合油耗 2.4L/100km

纯电续航里程 42km

8 关于未来,宝马还在加速

2018年3月,宝马宣布i系列下一款新车将名为i4,它将基于BMWi Vision Dynamics概念车打造,定位于一款四门轿跑,电动巡航里程或高达600公里!

可以预见,接下来宝马将在新能源领域进一步向自动化、互联化等多领域跨界发展,而从宝马100岁生日礼物——Vision Next 100 Concept概念车上,亦可看到宝马对未来有着清晰的理解与规划,并且宝马也将以iNEXT概念车为基础开发出下一代全新电力驱动模块以及传动系统。

毫无疑问,宝马在新能源车的发展道路上正越走越快,但眼前我们能立刻享受到的宝马新能源福利当推G38一代最新530Le……

最强PHEV技术控手册

吴均杰

BMW在中国投放的第一款插电式混合动力车型,就是上一代的530Le。而随着新一代G38的5系轿车来临,更强大、更节能、更豪华的全新BMW 5系插电式混合动力也随之问世,究竟它厉害在哪里?

诚如前面的宝马新能源技术史介绍,2007年,宝马集团启动了“Project i”项目,开始了以量产为目的的新能源车研发。在过去10年中,宝马集团不仅推出了创新的i3、i8两款车型,还成功的将电力驱动技术延展到BMW品牌,在五个不同的产品线下分别推出了丰富的插电式混合动力车型。

这些新加入的插电式混合动力产品中,“头马”就是530Le。530Le不仅是BMW在中国市场的第一款插电式混合动力车型,更重要的意义在于,5系轿车是BMW在中国市场最为重要的产品线,530Le不仅肩负技术演示的责任,还有带头普及的工作!

以领先技术享受混动效益

车辆采用2.0升双涡管涡轮增压发动机及高效电动机,纯电续航里程61公里,综合续航里程650公里,综合油耗可低至百公里1.9升。系统最大输出功率185千瓦,综合扭矩420牛米,无论何时深踩加速踏板,BMW独有的eBoost功能可让车辆瞬间爆发出澎湃动力,0~100公里加速仅需6.9秒。

通过变速箱挡杆左侧的eDrive按钮,驾驶者可以切換混合驱动系统的运行模式。在系统默认的AUTO eDrive模式下,智能能量管理系统能够取得效率和动态驾驶性能的最佳平衡,也就是在中低速行车时,车辆会优先以零排放的纯电动模式行驶,而当车速超过80 km/h或者任何时候深踩油门踏板,发动机会立即启动,叠加两种动力提供强大性能。

至于纯电动行驶的MAX eDrive模式则是限定车辆仅由电动机驱动,最高车速可达140 km/h,在市区拥堵路段或高速行驶,可以换来静谧舒适与完全不耗油的行车效果。而在BATTERY CONTROL模式下,驾驶者可在30%~100%之间设定电量目标值,车辆可保持甚至提升高压动力电池的电量水平,供纯电行驶使用。

别忘了,这还是一辆操控与安全兼备的宝马

全新BMW 530Le搭载了具有自适应模式的驾驶体验控制系统,提供SPORT、COMFORT和ECO PRO三种人为可选驾驶体验。而在智能化的ADAPTIVE模式下,车辆动力总成会学习驾驶者的驾车风格,根据工况自动在前述三种驾驶体验模式中切换,提前洞察驾驶者需求。此外,530Le还配备了舒适型自适应悬挂系统,包括了动态减震控制系统和后桥空气悬挂,进一步提高行车舒适性;如选用驾驶体验控制系统中的COMFORT模式,减震器会自动突出舒适性,更加灵敏感知路况并随之调节,使车辆即便在颠簸路面上行驶,车内乘员也波澜不惊。

轻,也是让一款车开起来更灵动、更安全的要素,而相比较上一代车型,全新一代530Le整体减重达190公斤,其中仅高压电池系统就减重100公斤。更厉害的是,经过减重的动力电池性能不减反增,能量密度较上一代车型提升70%,采用高性能电芯、独有的双模组设计以及中心冷媒冷却技术,确保电池在高性能表现、续航里程、重量和耐久性之间取得平衡。

至于安全方面,530Le配备ADAS中的車道保持辅助系统,其使用安装在车辆前部和侧面的雷达传感器以及立体摄像机,记录车道标识并监测周围的车辆,通过校正转向机使车辆保持在车道内行驶并主动避免发生侧面碰撞。而带堵车辅助功能的主动转向与跟车系统则能紧随前车并在道路变化时控制转向,与主动巡航控制系统一起对车速和车距进行自动调节,实现半自动辅助驾驶,令得安全性与舒适性体验同步提升!

智慧,无所不在

此前,在BMW 7系上广受赞誉的智能触控钥匙,此番也进入了BMW 530Le的配置表中。通过这把很具现代豪华感的钥匙,车主可以随时查看车辆续航里程、掌握出行时间,甚至可以远程开启空调,在上车前将车内温度调至舒适状态。

此外,这把钥匙对于530Le来说最重要的价值是,它可以帮助车主随时随地掌握车辆续航里程,该充电时提前找到充电站,让省油进行到底。当然,你也不用担心这把钥匙耗电,因为在车辆中控储物区还有可以通过无线充电技术为智能钥匙充电的功能。

除了对车辆的掌控以外,透过“BMW云端互联”APP,可以让车主通过智能手机掌握车辆信息并规划行程。远程3D环视影像功能可以通过手机360°查看车辆周围环境,并对画面进行旋转、拉伸和缩放操作;目的地查询功能能随时安排行程,将目的地导航信息提前发送至车辆,并可实现离车导航,实现智能行程规划无缝连接。

所谓的人车合一境界其实不止是驾驶,同样也来自人与车的交流互动。530Le配备的智能驾驶舱可以让车辆通过自然语音识别、手势控制、屏幕触控、iDrive旋钮以及热敏感应快捷键五个维度理解驾驶者控制指令。其中自然语音识别锁定了驾驶者最常使用的400多种语音控制需求场景,可通过位于多功能方向盘上的速控键激活,然后你只要正常讲话,即可控制电活、音乐、导航和文本听写等功能,实现最直接有效的人车互动,而且防副驾驶声音干扰功能还会优先识别驾驶员说话,使得驾驶人开车时免于分心操作以上那些功能,也降低了事故发生风险。

至于手势控制也是避免驾车分心的好帮手,其预设6种控制动作,通过3D传感器检测和识别手势动作,比如转动手指调节音响音量……。至于第六代人机交互界而则是结合显示在10.25英寸的中央触控屏、新的卡片式悬浮菜单,展现出更容易识别内容的悦目感,而且逻辑性更简单友好,可以像操作智能手机一样直观、简洁。

至于堪称BMW经典的iDrive旋钮,则是以清晰的分类方式将众多功能集中于一个控制机构型上,并且具备手写输入功能。中控台上集成的热敏快捷键仅需将手指轻轻触碰即可在中控屏幕上显示该按键设定的快捷功能,信息一目了然!

BMW 530Le技术解析图

1B48A20 2.0T双涡管发动机

发动机最大功率1 35kW/5000~6500rpm,最大扭矩290Nm/1350-4250rpm,虽然动力并非高功率设定,但结合电动机动力最大功率可达185kw,最大扭矩可达420Nm,性能依然突出,而且综合油耗量低达1.9L/100km,综合续航里程可达650km,油箱只需要46L容量(一般5系车型搭载68L容量油箱)。

2带电动机8AT混合动力变速箱

530Le的电动机被整合在ZF的8速自动变速箱壳体内,电动机位于发动机与变速箱中间,同时担任发动机的启动马达。在纯电驱动模式下也能通过变速箱来换挡,而变速箱的长度仅仅比传统动力车型搭载的单元增加15mm,并不影响整车机械布局。

3支持国标充电的充电接口

使用国标充电接口,能够适配BMW专用充电器,也能使用公其充电桩进行充电,保证纯电模式的实用性、便利性。

4主动式进气格栅

根据发动机温度工况以及外在环境温度等条件工作,让发动机有更好的工作效率,在冷车刚启动阶段、高速低负载工况下关闭格栅,提升发动机工作温度并降低风阻,提升燃油经济性:在低速、高负载工况打开格栅降低发动机温度,提升动力响应。

5舒适型自适应悬挂系统

配备舒适型自适应悬挂系统,包括了动态减震控制系统和后桥空气悬挂,进一步提高行驶舒适性。

6多样驾驶模式选择

530Le拥有4种驾驶模式(ADAPTIVE、SPORT、COMFORT、ECO PRO)和3种eDrive模式(AUTO eDrive、Max eDrive、Battery Contro),排列组合后能拥有多达12种驾驶模式供用户使用。

7“双模组”电池

对于530Le来说,电池是它动力系统不可或缺且非常重要的一员,据知华晨宝马在为这款车开发电池时,足足设定了1502项指标,以达到续航里程、能量密度、电池动力性能以及持久安全的目的。其中最核心的是采用了独创的“双模组”理念,使得电池总容量能达到13kWh,却仅重117.2kg。

具备“双模组”理念的电池是由总共24个电芯组成,在紧凑的配置架构下,能带来高达111Wh/kg的能量密度。与此同时,全新的冷却管道设计在双模组中心,可直接对核心区域进行降温,管路中的冷媒由车载电动空调制冷,精准控制电池模组处于最佳工作温度范围以内,确保电池稳定持久的高性能输出。电池可实现瞬间93kW以及持续46kW高功率输出,并设计以15%的电池冗余电量来确保车辆在任何电量水平下都能实现“eBoost”功能,为车辆在高性能状态下提供源源不断的爆发力。

安全方面,全新一代530Le在电芯、电池和整车三个层级一共设计了9道安全策略,经历了包括碰撞、穿刺、火烧、浸泡、挤压、翻转等在内的60余种机械和功能测试,达到了BMW严苛的安全品质标准。而在中国极端环境测试中,即使在零下30℃的极寒天气下,这套电池依旧能提供电力输出。

e火力支援

Lucas

除了在中国市场投放优秀的新能源车型之外,寶马也深知推动节能环保与普及新能源车的重点非仅于车,更重要的是从制造端开始到消费者终端配套要有一系列的版图规划。是故在此,我们从全新BMW 5系插电式混合动力如何被打造而生开始,一直探讨到你我最关心的新能源车充电、使用方面问题,看看宝马如何将这些环环相扣的重点打包在其“e生活”版图之中!

绿色诞生记

相信大家都知道,生产一辆车会有太多太多环节可能造成环境污染,如果把这些污染因素算进一辆车生命周期的污染指数中,你可能会发现一些号称“新能源”或“节能减排”的车其实一点都不环保。

绿色畅行记

不管530Le还是电动车,目前首要面对的问题就是提高充电便利性与消费者认知度。宝马是如何为这些比制造车辆还更艰难的问题提出解答呢?

催生宝马530Le的华晨宝马大东工厂,早在去年9月16日就荣获工信部“绿色工厂”评价,同期获得同等殊荣的车企工厂全国只有9家,而且就算加上今年获评的车企工厂7家,总量也才只占国内车企工厂总数的3.9%,可见华晨宝马在绿色生产方面的投入确实堪称先行者。

到底什么是“绿色生产”呢?举生产宝马5系的大东工厂为例,车辆需要涂装上漆,涂装是汽车生产流程中能耗最高的工序,但在这里它的节能和节水相比以往可达60%,化学制剂的排放降低80%。至于全新的钣件冲压生产线与传统相比则是节能44%,同时降噪12dB。此外,工厂最大化利用自然采光,仅自然采光每年就节电22万度,再加上使用墙体保温和智能照明等设计,以及大量使用高效变频电机,循环水系统采用干式分离系统,使得工厂整体每年共可节约6000万kW/h电量,整体能耗降低超过30%。

由于宝马在中国新能源车销量越来越大,华晨宝马新能源车品牌管理总监马霆曾宣布:“截止到2018年底,宝马将在中国提供超过8万个即时充电桩,覆盖超过100个城市,为宝马新能源车用户提供高效、便捷、的公共充电服务。”

除了数量之外,宝马也确保充电设备的智能化服务品质,积极与国内四大充电运营商战略合作,共建国内最大公共充电网络,而名为“ChargeNow”的即时充电服务能帮助车主通过BMW车载互联驾驶、BMW云端互联APP或即时充电微信公众号等多个渠道,轻松查找最近的充电桩、查看充电桩使用状态,或是提前预约BMW专属充电停车位的使用。

除此之外,宝马也会为新能源车主提供免费的BMW充电墙盒及基础安装服务。截至2017年底,BMW私人充电服务网络已覆盖全国100个城市,今年将完整覆盖一至三线城市并进一步下探到四线城市。此举能让宝马530Le的车主在家能方便充电,出门也不怕找不到电源,甚至就算实在没电可充也有发动机来为电力系统补充电力,环环相扣的多层保障=妥妥的省油、省心!

同样是大东工厂,2017年10月24日,华晨宝马在此正式宣布成立国内第一家豪华品牌电池工厂,它将为5系插电式混合动力车以及其它新能源车型提供动力电池等核心部件。这座工厂集电池研发、生产及测试功能于一体,采用内部定制生产流程,首先能在高度自动化生产的过程中,让经过标准检验的锂离子电芯,一步步组合成更大的电池模块;其次,它能将电池模块与连接件、控制单元、冷却单元透过自动化生产流程整合在铝制外壳中,组装为完整的高压动力电池。而标准化模块生产确保了统一的质量标准,并可按需适配于各款宝马车型。

更重要的是,这座工厂还肩负着动力电池回收的工作,华晨宝马与本土电池回收公司邦普集团达成合作,确保所有废旧动力电池都进行拆解和回收利用,总体回收处理率可达98.5%,避免了所谓“电池后污染”的状况发生。

为让更多人了解宝马新能源车型的产品力以及科技配置,宝马推出了专属于新能源车的品牌体验互动——BMW Mission i。该体验活动覆盖全国超过20个城市,主要凸显电动出行、自动驾驶、智能互联以及共享服务四个主题。

作为一个以新能源车型为主的体验平台,其能让消费者在此动态体验到宝马全系新能源车型,并感受BMW的未来出行科技以及了解环保节能理念,例如通过手机来远程控制车辆解锁、灯光等功能,3D打印技术让新能源车型生产过程更加环保,且使用的材料大部分可回收再利用,热管理系统保证让新能源车型所搭载的电池在各种极端条件下都能正常使用,无线充电技术使车辆仅需停至充电模块上方便可充电……

科技时代,科技就是吸引消费者乐于尝新的最大吸引力,有机会的话也建议你亲自体验一回Missioni的魅力!

530Le的两种玩法

经过前面对宝马新能源技术46年积累、530Le最新车型技术剖析,以及对宝马在中国各种推动节能环保与新能源车普及的动作介绍之后,你还对购买、使用530Le有疑虑吗?

没关系,《汽车杂志》最重量级的编辑大咖大头义、林中鸟联合出击,从赛道漂移到千里长征,把530Le的真本领完全摊在阳光下给你看……

不管插不插电,这都是一辆宝马

陈政义

看到PHEV四个字,关于全新BMW 5系插电式混合动力的环保、宁静与智能等优异表现都不需要我们赘述,但是多了电力驱动系统,增加了不少重量,再加上中国版加长的轴距,我们熟悉的那个宝马独有的操控乐趣,还能完整保留吗?

关于5系列,撇开太遥远的E12与E28(有兴趣的可以参考汽车杂志2017年6月刊5系七代同堂特辑),在我熟知的每一代5系中(尤其我自己车库中的E39),动态表现都是同级别中最强的。请注意,我理解的动态表现不仅仅在于账面的马力数据,0~100km/h几秒?极速多少?运用了多少先进的底盘辅助科技,更不在于采用了几英寸的轮毂或是配备了什么半热熔胎,我追求的动态表现核心在于均衡,这不仅仅关系到车辆的机械性能,更多表面上看不到的东西在于调校与设定,细微到方向盘手感、排挡回馈或是整个动态声学的表现。

或许每个时期都曾出现某位对手在百公里加速,或是某个赛道比拼中单圈可以胜过当时的5系列,但这并不意味着它的动态均衡性比5系列优秀。宝马除了科技飞快进化,在人车互动界面与机械调校设定上有其一脉相承的火候,这和许多其他对手经常换了代就是另一种调调,是很不一样的。

5系PHEV是经过淬炼而成的

关于混合动力的宝马5系列,其实眼前的中国加长版G38并非初试啼声之作,如果你记性不错应该还记得ActiveHybrid这个车型,当年7系与X6最早推出ActiveHybrid车型,但4.4升双涡轮加上弱混的电力驱动单元,一是价格高高在上,二是排量大车身重,三是额外的重量与结构风险远比Hybrid带来的好处明显。后来,在F10(F18)世代后期,宝马推出了5系列史上第一辆PHEV插电式混合动力车款,尽管它的生命周期不算太长,价格有点高,市场环境还没那么成熟……

但,如果今天的530Le有那么多让我们留恋的特质,那么F18世代的530Le绝对功不可没。过去ActiveHybrid属于宝马产品旗下众多车型之一,宝马研发新能源车辆可以追溯到1969年的1602E,他们对于未来取代内燃机动力的新能源一直有自己的想法,但2016年宝马独立了iPerformance部门,iPerformance地位等同于M部门,相当于宝马子公司,于是宝马对于eDrive的开发不仅仅局限于产品面,更扩及到未来纯电战略、电池、材料、驱动科技乃至于整个充电、维修服务的大布局。

我对于530Le的好感,其实有很大一部分来自于它的低调,它的外观与一般530Li差异不是太大,前网中淡淡的蓝色装饰,如果不是左侧充电盖与C柱上的eDrive泄漏身分,很多人可以会以为它只是普通的530Le。它的账面数据同样让我觉得低调,低输出135kW版本2.0T与电动机的组合,综效马力也只有185kW左右,官方给出的0~100km/h是6.9秒,是一个还算不错的数字,加上原厂也不想让大家误以为530Le是车系中旗舰主力,于是入门价格很低调地订在49.86万元起(再加上补贴与上牌优惠,怎么算都至少还可以帮荷包再省5万元),宝马希望真正有实力、有性能需求的去买540Li或是M5。只是开着530Le在赛道上奔驰了两圈之后,我的感觉还是530Le很低调,把性能隐藏得很好,即便我们测试这辆没有选装顶级运动套件,没有方向盘拨片,甚至没有Sport+超级运动模式,但它在接下来一整天的赛道表现却让我跟张盛钧老师跌破了一地眼镜。

无声无息的高手

先来看看这副数据看起来不起眼的动力系统表现。在连续测完几趟0-100km/h加速后,P-BOX显示出数据的瞬间,最快一趟的成绩是6.6秒,多数在6.7-8秒左右,官方很诚实,这副ZF出品的8AT虽然没有许多性能车常见的Launch Control功能,但扭力不小的电机巧妙地弥补了发动机在2000转以内扭力较弱与涡轮迟滞的问题,由于发动机输出轴、驱动电机与变速箱在同一根轴上,加速时只需松开刹车将油门到底,这时只听见后轮轻轻一响,绵密而爆满的推力随即推着不算轻盈的车身前进,尽管测试场地受限,我们还是很轻易地测得比官方更优异的成绩,而且时速过百之后,加速能力并没有明显下降,这与时下许多搭载CVT变速箱的PHEV车款简直有天壤之别。

当然,重头戏还是要回到我跟张盛钧老师的赛道测试——位于北京郊区的凯泽赛车场是一个相当新的场地,总长度不到三公里,除了两段略长的直线,其余几乎全是连续组合弯道,路面不是特别宽,我的第一感觉是对530Le这样轴距超过3米的家伙可能考验不小,这应该是针对像CTCC那样房车赛或是入门方程式设计的赛道。

下场没几圈,我坐在一旁看着张盛钧愈来愈快的节奏,脸上还不时露出神秘的笑容,看得出他有点来劲了,你知道一般性能车能让他亢奋的还真不多见,况且530Le怎么也不被归类在性能车吧!我观察着他开车的样子,神情很轻松,但速度绝对不慢,虽然是PHEV,排气声浪在Sport模式下还是有点气势的,车身在弯道中的姿态非常流畅,虽然方向盘不在我手上,但我感觉这不像轴距超过3米的大车,悬挂Q中还略微偏软,坐在一旁的我感觉舒服极了!然而在连续弯中左摇右摆的姿态,却感觉不到底盘有任何吃力,尽管轮胎间歇发出低沉的哀号,但几个圈下来,我知道我与张老师在测试之前的疑虑已经通通烟消云散了。

你知道的,我并不是一個疯狂的马力崇拜者,身为老5系的车主,我甚至对所谓驾驶乐趣比较挑剔,这让我在测试530Le前心里头有太多的问号。我很担心重量会拖累运动性能,我担心电力驱动会模糊了发动机的转速特性,我担心马达与内燃机衔接不好……我担心的其实还不少。

在刚刚握住方向盘的前几分钟,我心想,电子辅助方向盘低速好轻手,但转向质感确实不错,底盘回馈非常舒服,车架不会像许多超跑那样刚硬,但我知道这样的框架设计是足以应付超过400hp马力的。

随着速度不断加快,不断地在直线全力冲刺,然后再大脚刹车挺进弯道,随着路线变得刁钻且复杂,组合弯之后还有组合弯,在弯中的加速效率与车身平衡很大地决定了我的速度,然而即使在动态稳定系统全关的状态下,动力与底盘仍旧默契地从容应对,在eAuto模式下,其实多数时间内燃机与电动机是协同运作的,尤其出弯那一下“油门”,其实电动机很好地让后轮瞬间得到充足的推力,而整个过程中除了急刹与松油时的阻尼感让我知道电力正在回充之外,多数时我是察觉不出电动机与内燃机在何时进行了切换,或是说,在纯电下,内燃机是何时加入运转的。

其实,我是没想过有一天我会开着插电混合动力的宝马在赛道上进行测试,我是一个传统内燃机动力的死忠拥护者,尤其迷恋宝马经典的NA直6发动机,但今天确实让我上了一课。过去我经常对Hybrid车款嗤之以鼻,许多人喜欢简单粗暴地把电动机跟发动机的马力加总,简单得到一个还算不小的马力。

但今天5系PHEV的插电混合动力系统显然不是那么一回事,我常说,账面数据只是参考,影响动态表现的还包括输出曲线、加速特性、变速箱匹配以及动力与底盘问的默契,搭载新一代B48 2.0T发动机很大考虑是因为轻,但是加上电力模块与锂电池组后的重量也不会太轻,但它确实给我过去所有混合动力车款所没有的感受,不仅仅是快,而且反应灵敏,扭力持续而饱满,位于后座下方的电池组对于平衡车辆前后配重功不可没,当然那副整合了电机的8速自排同样贡献良多,谁说一定要双离合才能快如闪电?拐弯时,车身以非常流畅的姿态在弯中游走,较长的轴距虽然在连续弯中有点拖后腿,但我可以很轻易透过微調油门深度跟方向盘的角度保持一个不错的速度。

说起来你一定不相信,较长的轴距很容易让车尾摆动起来,而低速电动机的助力使得530Le拥有呼之即来的低转扭力,所以一个反打转速提上来:530Le竟然可以在弯道中以飘移的姿态画出一道道美丽的轮胎痕。

可以让当今多数人负担得起的PHEV

听起来有点吊诡;一新能源车竟然还在赛道上飘移?而且跑起来还虎虎生风?

可不是吗,事后我跟张盛钧老师闲聊,张老师今年用宝马M4车架的战车挑战D1甩尾赛,而我拥有E36 M3跟E39 528i,我们对于宝马的驾驶感受因为熟悉而异常挑剔,而G38 5系PHEV除了怠速时的震动稍嫌明显之外,日常使用平顺舒适,下了赛道也毫不含糊,我们相信iPerformance部门在开发测试车辆时,绝对有运动部门的工程师参与其中,因为他们知道,即便是买新能源车的宝马买家,对于运动性还是吹毛求疵的。

最后,我还是要强调,市场上不断推陈出新的纯电动或是PIIEV不在少数,甚至丰田系的混合动力也相当成熟,但530Le先天纵置发动机后轮驱动的结构,加上新车设计之初就把电池单元很巧妙地姚划,几乎不影响原来的行李空间(这是很多PHEV的软肋),而纵置发动机之后的变速箱几乎不受体积限制,因此同轴驱动的电动机与齿轮组除了衔接流畅外,更可以针对驾驶需求提供不同的换挡模式,而这意味看不用像多数PHEV因为配备了CVT而就此跟驾驶乐趣一刀两断。

所罗门王的指环

林中鸟

所罗门王能够和鸟兽虫鱼交谈,他的指环起了很重要作用,而开着全新宝马5系插电式混合动力长途奔袭之后,你似乎也开始把思路放到更多地方,关注周边环境和动物,它就是这么神奇。

接过宝马新5系插电式混合动力的不那么现实的大屏智能钥匙,前一天的简单赛道驾驶,已经让我对它刮目相看,文质彬彬的外表,还有极其漂亮的油耗数据,却在你想要狂野的时候,继续提醒着你它作为宝马的存在。而长途测试,当然可以让我们更加深入了解它。

让人着迷行驶质感以及氛围

我们从北京出发是凌晨时分,电动驾驶的优势并没有像前两天市区驾驶那么的明显,要知道在堵车成魔的首都,它会将排放污染变成零,可以是完完全全的电动车模式,但续航里程担忧却不会在它身上出现。因为,宝马新5系插电式混合动力纯电动模式下续航里程为61km,综合续航里程为650km。官方公布的0-100km/h加速时间为6.9s,综合油耗为1.9L/100km。这是一组极其漂亮震撼的数据。重点是,这个纯电模式会让人着迷甚至中毒,而宝马5系插电式混合动力,原本NHV就非常出色,再配合这个纯电动行驶的无声无息,说实话我已经开始盘算要不要往家里增添一辆这样的角色。

第一天的行程极其充实,我们刻意绕道承德之后,开始转入省道,因为这样就会避开全程高速这样的尴尬,紧接着就是沿着中俄边境的省道一直前行,1200公里左右的路程,这其实就是一天的密集耐力行程。当中有不少深藏森林中的弯路,限速的局限,也让我们无法享受猛踩油门的推背感和弯道的G值(我们的职业病总会让我们不断尝试日常使用和极限使用,才能够更完整地体会到车辆的特性),还好沿路美景不断,还有5月份的内蒙早晚温差较大,反衬了车内温度和湿度始终保持极为舒适的状态,不期而遇的云雾以及阵雨,极其优秀的NHV水准,让我们丝毫没有赶路的疲劳,这是豪华车带来的特有享受。

由于路途遥远,即使从凌晨开始赶路,依旧无法在天黑之前走完当天既定路程,开始进入夜晚,我们却变得更加写意,换驾次数的增多(主要是出于安全考虑),反而让大家可以根据各自心情和喜好,调整氛围灯的色彩和亮度,在接近阿尔山的后半段,森林路段增多,漫天的星星能见度提高,眼前的夜景让人陶醉,眼睛余光则依旧能享受整个内饰的氛围,如同太空舱内的感受,视觉享受已经大大超越上一代7系夜间行驶的感觉。虽然是赶路,我们却沉浸在绝美的自然环境和宝马自身颇为优秀的机械动力所带来的高质感享受中,这是不一样的感受。一直以来,驾驶宝马就是一种享受,早期的它充满较多战斗的氛围,但如今,更多的是一种平易近人的操控快感,适合更多的人,但骨子里却依旧坚持着那份精准。

还是一台正宗宝马

第二天,我们先在阿尔山市逗留了大半天,与前来接风的蒙古族朋友好好寒暄了一通。阿尔山是蒙语,全名叫做“哈伦阿尔山”,翻译过来的意思是“热的圣水”。该地周边有多个温泉泉眼,能治疗很多疾病,被当地人称作圣水,因此而得名。阿尔山位于内蒙古自治区兴安盟西北部,横跨大兴安岭西南山麓。五月的阿尔山是很好的时间段,大兴安岭的草还未萌,叶还未绿,冰雪还未融化,但鲜艳的杜鹃花却开得漫山遍野,红红的花蕾与冰雪争辉,皑皑的白雪压满了未萌叶的干枝之上,白雪与鲜花争奇,鲜花与白雪斗艳。穿着厚厚的冬衣欣赏傲雪的杜鹃仿佛置身于人间仙境,美不胜收。

继续驾驶着宝马新5系插电式混合动力,进入大草原区域,阿尔山到满洲里再到海拉爾,由于开阔的地貌,我们自然不会放过各种机会,去尝试它身上的四种驾驶模式,2.0T涡轮增压发动机与电动机所组成的插电式混合动力系统,系统综合最大功率186kW(253ps),峰值扭矩420Nm。传动部分匹配8速自动变速箱。

印象最深刻的就是舒适模式和运动模式,舒适模式下,由于拥有纯电的加持,整个质感更加顺滑,加上悄然无声的感受,这是我们更加推荐的一种模式,尤其是我们赛道上撒欢之后,日常驾驶其实更愿意以更轻松的方式去跟它相处(也难怪所有厂家都在这方面下苦功夫)。因为全新5系插电混合动力也配备了舒适型自适应悬挂系统,包括动态减震控制系统和后桥空气悬挂,驾乘舒适性自然更不用担心了。

而运动模式下的魅力,是所有拥有宝马的人,都不会放过更多跟宝马相处机会的缘由。宝马新5系插电式混合动力,也是我们这些年来,试驾过这么多混动车型中,最富驾驶乐趣的车型之一,你见过哪款混合动力可以那么轻易地在赛道中漂移么?(另外一款让我印象也很深刻的是i8)。保持宝马惯有的驾驶乐趣自然也是这款车与其他竞争对手的最大差异,如果有不明白的同事,可以再看看前面的深度测试。

这里只强调一点,全新5系插电混合动力比上一代车型降低了190公斤,其中动力电池的重量就减轻了100公斤。电池总容量达13千瓦时,电池单体能量密度比上一代车型提升70%,达到165Wh/kg。电池系统能量密度达到111Wh/kg,与同级车型相比位居第一。电池安置在后轴前方位置,重心更低,体积也更小,让宝马的前后配重更加均匀。这些因素进一步保证了宝马式的操控乐趣。值得一提的是,上代车型被人诟病的行李厢容积过小的问题在新一代车型上也得到了彻底解决,电池包技术的进步带来的改变太大了。

这才是它的精华部分

既然是长时间长途驾驶,它的性格展示得更充分。所以我们更感兴趣的还是通过eDRIVE可选择三种不同的能量输出模式。这才是宝马新5系插电式混合动力的精华部分。eDrive第三代系统代表了宝马最新的动力输出结构(也可以说是能量输出结构),分别是AUTO eDRIVE模式、MAX eDRIVE模式,以及Battery Control模式。

在AUTO eDRIVE模式下,混动系统将根据当前车速和电池电量调整工作模式,完全不用你去思考任何问题,它会根据当前的情况,自动匹配最优。在MAX eDRIVE模式下,车辆会优先纯电行驶。530Le的纯电续航里程升级到了61km,在纯电模式下的最高车速更是达到了140km/h。这个模式极为适合在市区行驶,尤其我们途径高峰期的海拉尔的时候,整个城市路况驾驶都在纯电动的模式下,把最耗油的情况都规避了。在Battery Control模式下,发动机可以为电池充电,并使电池电量保持在较高的水平。我们到了拥堵路段,驾驶者可以切换到其他模式,再次实现纯电驱动。

其实三种模式下来都极为智能,我们全程3千多公里路途,都在不断地尝试三种模式,即使我们忘记切换,系统都很聪明地帮我们安排了一切,油耗表现都很接近,全程下来,几乎没有怎么用充电桩充电(赶时间以及省道的原因),但油耗却保持在7.5-7.7 L/100km之间,这还是3人+三人份行李的装载情况下大部分非高速公路路况测得的油耗,节油效果出色。

带来的潜在意识和力量

以环保名义诞生的宝马新5系插电式混合动力,让我们已经不会诧异宝马在塑造同一个车系完全不同性格的功力,仅仅从设计上,从M5、普通5系,再到混动的5系,一切都是很高水准的再塑造。主动式进气格栅增加了象征着电能的蓝色条纹。此外,左前方增加了充电接口和“i家族”标识、车身两侧增加了“eDRIVE”标识,以彰显其插电式混动车型的特殊身份,很低调却恰到好处地引人注意,难怪进入满洲里和海拉尔之后,停在那里都还是很多人仔细端详并不断询问,不得不佩服其迷人魅力。

来到内饰部分,全新5系插电式混动版的内饰设计与在售燃油版车型基本保持一致,新车的内饰主要变化集中在仪表盘上,全液晶仪表盘显示内容会根据驾驶和驱动模式的不同灵活转换,同时右侧还增加了电量表显示。

回归到整辆车最让人心动的部分,就是它会让你在享受宝马车型的同时,尤其在它不知不觉让你处于纯电模式,极为安静地驾驶的时候,确实会把思路放到更多的地方,譬如自己开始更愿意在环保的各个细节上注意和发力,你会更愿意为了这个美丽的地球贡献更多力量,甚至会关注旁边的各种动物和植物,乃至山川河流,这是这辆车带来的一些潜在的意识和力量。在没有开这辆车的時候,说这些或许有人说矫情,但你跟它朝夕相处之后,这些就开始变得很自然。

环保男爵——全新宝马5系插电式混合动力对话环保科技先锋

林中鸟

汽车行业电动化的趋势非常明显,宝马的目标就是要超越所有现有竞争对手和行业新进入者,在高档电动车领域成为第一名,全新宝马5系插电式混合动力携带一系列黑科技亮相,让我们借此机会跟业界大咖,从不同角度、不同维度,深入浅出地了解混动和相关科技的信息。

张新房

中组部“干人计划”专家,日本学术振兴会外国人特别研究员,北京科技大学冶金与生态工程学院副院长

许鸿德

前拓璞新能源产业研究员,中嘉通资本副总裁,《汽车杂志》首席评论员

王加助

AceGear尚隐主编,530U(F18)车主

陈政义

《汽车杂志》执行总编辑&热火全媒体执行总编辑

01/明明没有纯电动那么“零排放”,甚至有人说多增加了一个电池的重量,为什么宝马和其他众多品牌依旧大力发展插电混合?

陈政义:以目前的使用环境来看,纯电动车的时机尚未成熟,而插电式混合动力具备一般市区行驶足够的纯电续航里程,一般人回到家之后,可以利用晚上的时间进行充电,来满足一天市区行驶的需求,同时它又不会有传统纯电动车的里程焦虑,尤其你在长途行驶或者在快要没电,又找不到充电设施的时候,那可能是一个比较大的问题,这个问题目前普遍存在,所以在纯电动车的环境成熟之前,PHEV插电式混合动力,我想是未来估计十年之内新能源车领域不可替代的主流。

许鸿德:电动车其实还是有产能问题,包括许多关键的元器件,像电动机,还有最重要的三元锂电池产能都严重不足。看看现在特斯拉Model 3遇到的问题就能理解我为何这么说。

像中国这么大市场消费者的需求,混合动力,尤其是PHEV插电式混合动力是目前最能够满足包括中国在内全球市场,对于电动车、电动出行需求的一个解决方案。事实上,过去汽车工程的数据也显示,其实多数时候内燃机发动机在运转的时候,最不经济就是在城市道路拥堵的情况,低速行驶是最没有效率的,如果在这个情况下能够使用电池动力模式来进行行驶呢?不论是减少对环境的污染还是提高整个使用车辆的能量效率,尤其是油耗上面来说,这是一个最完美的方式。

王加助:我之前体验过四个多月的电动车,每天开着上下班。给我最大的感觉是它虽然方便但其实充电对我来说是很大的问题,尽管我可以早上到公司充个电,下班之后晚上再开回家。但是一到周末我长途用车的时候,那个车大概能开200多公里吧,当电量还有30%的时候其实是会非常心慌的,如果去的目的地或者途中没有任何充电站,就会非常担心到底能不能回得了家。这时候就会发现传统汽车发动机的优势非常明显。纯电动车真的要在民间普及化,首先很多硬件设施就是首要问题,这个问题解决起来是要一段长的时间。这是为什么至少在我看来,未来的十年二十年,宝马和其他品牌还是会持续去做油电混合动力车型的原因。

02/我们这次测试宝马5系插电式混合动力,竟然驾驶乐趣依旧保持极高水准,甚至可以原厂状态下从容地进行赛道大幅度漂移,请谈谈宝马5系插电式混合动力与其他品牌混动的不同之处。

陈政义:5系PHEV在架构上有它先天的优势,就是因为它采用纵置发动机后轮驱动,让它的发动机跟变速箱在同一根轴上,变速箱受到的体积限制也相对较小,而且,5系PHEV在一开始设计时,就是针对插电式混合动力去规划整个架构,所以它的高密度锂电池组并不用牺牲太多行李箱空间,而且,除了可以更加平衡前后配重之外,整合在这个8AT变速箱里面的两部电机,它在跟内燃机协同运作的时候同样会透过变速箱输出动力,所以传统变速箱换挡的乐趣并不会消失,而且电动机又很好的弥补了2 0T内燃机原本在低转速较为不足的扭力,让它的整个动力输出更加随传随到,更加的均衡,我想这是宝马5系PHEV与市场上其他PHEV比较大的不同之处。

王加助:宝马插电式混合动力系统在操控上的优点超出我的预期,我是上代F18 530L的车主,它给我比较有趣的驾驶感受,因为我觉得宝马都是跟操控挂钩的,我非常喜欢宝马的操控性。早期宝马F18输出其实非常平顺,6秒多的百公里加速在日常也非常够用,在弯道里面(高速公路、环路上下降车道),它的表现非常平稳,除了对一些小弯的切弯可能没法做得更精准之外,我觉得从整体表现来看,宝马的操控性还是非常非常好的。这个新款插电混合动力等于额外增加一套动力系统(油电混合),是在四缸涡轮发动机的基础上进行额外动力输出,其在弯道里面的驾驶乐趣跟其他采用插电系统的车型其实不太一样的。

我觉得重点归于宝马天生运动基因的品牌特性,对于一些喜欢操控的人,我觉得宝马那种先天FR后驱车特性,即便是插电式油电混合,它还是不会失去原本的运动本质。

03/展望一下宝马在电动化发展,尤其在整体战略布局上,宝马新5系插电式混合动力是一个信号,拥有目前能量密度最高的插电混合动力电池包,能量密度111Wh/kg(比上代上升70%),重量117kg(比上代下降45%),这个进步其实非常大。

陈政义:电动车确实是宝马集团未来非常重要的一块版图,现在的Performance,跟M部门一样独立成为宝马旗下的子公司,从这不难发现,宝马是将整个电动车事业,包含电动车的周边、充电、车主服务、软硬件架构进行全盘化的考虑,所以在Performance的这个布局里面,不光是PHEV或者是纯电动车的研发,里面可能还包含着更多:新的电池技术、新的材料科技、新的充电科技等等,诸如此类的。我相信在不久的未来,我们可以看到更多iPerformance所提出关于电动未来的新概念。

许鸿德:事实上,对于插电式混合动力系统以及电动车来说,电池以及整个动力系统重量的降低,加上能量密度的优化,续航能力都有很明显的提升。所以工程师(包括电池化学工程师)在这里一直做着非常多的努力,包括改变三元锂电池配方,在不影响整个电池使用安全的前提之下,提高每个电芯里面能储存能量的上限。同时,也用体型更大的电池芯,让整个电池组的空间利用更加有效率,这个以后有机会可以再做更多的讨论。现在全球的油价因为美元通货膨胀等原因进一步上升,北海布伦特的原油每桶已经超过80美元了,可能还会继续上升。而全新530Le这个百公里综合油耗,官方数据只有1.9L。我们可以断定,整个插电式混动动力车辆尤其是宝马的530Le在市场上会得到大家更多关注,而随着油价的上升,插电式混合动力车辆的用户无疑会得到更多的实惠,也希望读者跟消费者都可以注意到这件事。

04/谈谈目前世界上混合动力和电动车发展的格局。

许鸿德:我想混合动力发展的整个趋势和格局,已经很明显了。首先就是混合动力出现商用化已经有将近20年的时间了,整个技术的演进是非常清楚的,就是随着成本的降低,锂电池的容量以及电动机的性能提升都一直在持续推动混合动力的发展,尤其是插电式混合动力也算是这里面的一支。

未来的趋势其实很清楚,就是延长续航里程,纯电动模式行驶的里程会越来越长,整个性能与电动机带来的效果也越来越好,更多消费者能逐渐适应电池动力车,更多消费者能够用更合理的价格来使用电池动力,这个局面是很清楚的。

不论是过去在混合动力上一开始就有先发优势的日本厂商,还是德国厂商以及欧洲厂商都在急起直追,包括比亚迪在内的许多厂商,过去四五年里累积了很丰富的经验。我相信,未来五年左右,整个市场上无论混合动力还是插电式混动动力占比都会很明显的提高。

王加助:大家可以看到目前世界上有两大派系,一个是油电混合系统,一个是纯电动车的发展格局。但至于未来哪一种才是趋势,我觉得这个很难说,因为电动车的后面还有后续的问题,包含电池的续航、续航里程、充电时间。油電混合动力,如果是进行长时间长距离的旅行,可能沿途有加油站可以很好解决旅行问题,但如果是纯电动车的话,长途、路况、季节以及年限等等问题都会影响很大,虽然现在有免征购置税以及上牌免摇号等优惠会觉得买电动车比较方便。但就日常实用性来说,其实我不认为电动车真的给我们日常生活带来多大的方便。做一个假设,如果当所有城市的居民都把车型换成电动车的话,那对于未来的发电站,不管是任何形式的发电站,白天需要供应整个城市正常的运行电力,到晚上还得给所有电动车来进行充电,那这个电量的分配也是一个很大问题。再者就是,因为我知道这些电池目前都没有办法被分解的,除非技术有突破,不然当电动车一旦普及之后,这些电动车电池寿命结束后的回收,那也是一个潜在问题。

新材料对于新能源发展的影响

张新房教授谈新能源的未来

1835年,美国人托马斯达文波特制造出最原始的靠电池和电机驱动的车辆。但最终电动车受到电池和电机技术的制约,发展陷入了停滞。直到1886年,公认的世界上第一辆汽车诞生,内燃机的时代到来!因此,电动车的诞生其实更早并非新鲜事物,中间也并没有完全中断发展,至今仍不能撼动内燃汽车的地位,其中电池的发展是很重要的一个制约因素。

AM:电池包追求的核心技术是什么?其中一个就是能量密度,大家希望能量密度更高,充一次电跑的里程重长(相同质量情况下),这主要由电芯决定。能从新材料的层面聊聊电池电芯的发展吗?(譬如公众比较熟悉的石墨烯电池、负极和正极材料硅碳负极、海面硅等等)

张新房:应用在电动汽车上的储能技术主要是电化学储能技术,即铅酸、镍氢、镲镉、锂离子、钠硫等电池储能技术。过去这些储能技术分别在比能量、比功率、充电技术、使用寿命、安全性和成本等几方面存在严重不足。就现今市场而言,锂离子电池性能最佳,且在电动汽车上已经得到了较好的应用,现今国内多采用锂离子电池作为电动汽车的主要动力电池,锂离子电池在技术上也不断取得较大的成就。虽然锂电池拥有较好的性能,但锂离子电池的价格及大功率锂离子电池使用的安全性也在一定程度上制约了锂电池电动汽车的发展。因此,新材料、新技术的开发迫在眉睫。石墨烯特殊的层状结构、超大的比表面积使石墨烯具有优良的电荷储存性能,并成为电池体系中重要的电极材料,这为其在储能领域的应用奠定了坚实的基础。许多机构都声称研制出了高性能的“石墨烯电池”,但其中存在着很多的争议。目前石墨烯主要作为添加剂加入到锂离子电池中,改善电极材料的性能。一些实验室取得具有显著性成果,但要应用到工业生产上也还有很长的路要走,其主要原因是因为石墨烯制备困难、价格昂贵。石墨烯电池的进一步发展还要依托于未来石墨烯制备技术的突破。关于锂离子正极材料,目前多是在传统正极材料(LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等)的基础上,发展相关的各类衍生材料,通过相关技术手段来综合提高其性能。而镍钻锰三元材料、富锂锰基钒基材料、性能优异的复合正极材料以及高效节能的聚阴离子团正极材料才是未来锂离子电池正极材料的主流。关于负极材料,研究主要是集中在碳基材料和非碳基材料上。如碳纳米管(CNT)、石墨烯,由于具有特殊的一维和二维柔性结构、优良的导热性和导电特性,这些特性可使得电池朝着高能量密度、高循环特性和低成本的方向发展。因此,它们成了碳基材料中的研究热点。而非碳基材料,如Fe、Ge、Sn、Si等金属或者半导体材料是现今研究的热点,这是由于这些材料的比容量较高,尤其是Si,因此Si是下一代锂离子电池的理想正极材料,Si作为负极材料存在体积膨胀和SEI膜不稳定的问题,至今没有较好的解决,这限制了S作为负极的应用。

AM:所谓的新能源汽车,这个产业链分成上游、中游和下游。上游简单来说,我们的区分第一个是电机材料,第二个是电池材料。电机材料的发展,也请张教授深入浅出地帮我们科普一下。

张新房:电机中起到决定性作用的两个部件分别是:定子(固定部分)、转子(旋转部分)。定子和转子的材料在很大程度上直接决定了电机的性能。普通电机的定子和转子的主要材料为铁芯(通常为硅钢)和绕组(铜漆包线),而在电动汽车中广泛应用的永磁无刷电机由永磁体充当转子。铁芯材料通常采用硅钢片,但随着产品效率化、小型化的要求促使高效电机钢快速发展,高效铁芯采用无取向硅钢,无取向硅钢片的使用提高了电机的效率。铁芯无取向硅钢片是电动汽车驱动电机的关键材料,其性能影响了驱动电机的驱动特性和服役表现,由于电动汽车的特殊性,对驱动电机中的硅钢要求也更高,既是要求磁性能的功能材料,也是要求强度和疲劳性能的结构材料。目前国外,如新日铁、川崎、NKK、住友和德国EBG等公司有着较为先进的无取向硅钢生产线,而国内,如武钢、宝钢、太钢、鞍钢和马钢等企业也有无取向硅钢生产线,但主要高性能产品主要还依靠进口。

永磁无刷电机由永磁体充当转子,其高的矫顽力才能保证电机输出所需的磁动势,使电机工作点靠近最大磁能积,充分利用硅钢的磁性能;高的剩余磁化强度,能确保电机有较高的转速,大的输出扭矩和大功率:高的内禀矯顽力,可保证电机较强的过载、退磁及抗老化、抗低温能力;高的磁能积,使得永磁体在电机中实际运行的工作系数大。常见的永磁体有:铁氧体永磁材料(钡铁氧体、锶铁氧体)、铝镍钻合金、钐钻稀土永磁和钕铁硼等,除了钕铁硼之外其他几种永磁体都由于其磁性能、稳定性、力学性能和价格因素等未得到广泛的应用,而钕铁硼自1983年研制成功以来,由于其优良的磁性能以及便宜的价格得到了广泛的应用。其磁能积最大可达400kJ/m3是铁氧体的12倍,是铝镍钴的8倍,是钐钴的2倍,剩磁和矫顽力很高。钕在稀土中含量是钐的十几倍,资源丰富,且铁、硼价格便宜。

在未来汽车行业对于钕铁硼等永磁材料的需求量将不断增长,有着广阔的发展前景。AM:新材料的创制是整个未来能源变革技术发展的重要基石,包括宝马,也有消息显示2026年有望将固态电池技术量产化,请张教授把新材料对能源变革的影响跟大家分享一下,方便让更多的人愿意投身其中作出应有的努力。

张新房:随着化石燃料储量的逐渐减少和环境污染的日益加剧,新能源技术的突破变得迫在眉睫,而新能源技术的变革依托的是新材料技术的变革。目前电池技术的发展主要是由于材料的限制,例如前面所提到的锂电池正负极材料,还有现在热门的燃料电池发展缓慢也是由于电极材料所限制,甚至,核能难以大规模应用也是由于各种材料的限制所导致的。因此,新材料在新能源变革中扮演着至关重要的角色。

猜你喜欢

电式宝马混合
全新梅赛德斯 - 奔驰 GLE 350 e 4MATIC 插电式混合动力SUV 及轿跑SUV上市
混合运算大篷车
插混也需要政策“关怀”
混合咖啡
宝马战阵