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BMW i3系列报导(二)─BMW全球首座量产碳纤车体厂参访

BMW i3系列报导(二)─BMW全球首座量产碳纤车体厂参访

既然已经了解电池是电动车中最大的成本,要让i3的计划成真,这就是BMW所要解决最大的课题。各种基础设施的广泛布建,让电动车所需具有基本里程得以缩短,自然可以减少电池的搭载量,有效降低成本;然而更积极的想法则是,如果能提高电力的使用效率,让同样容量的电池电力,可以推动车辆行驶更多的里程,亦是能有效降低电池成本的方法。

进一步探索电池使用效率的议题,其又可以再分为软体面与硬体面。从软体面来说,就是透过行车电脑与各种辅助系统精密的控制,让电力的浪费降至最低,便能有效提高电池使用的效率。而这个方面的实作,BMW近10年所推动的EfficientDynamic高效动力系统,便已经累积了大量的知识与经验。

而硬体面的解决方案,就是轻量化。

一如传统内燃机引擎车辆,只要能降低车重,自然就能减少阻力,改善油耗。因此,车体的轻量化,便成为BMWi系列产品开发所要处理最主要的议题。而BMW为其选择的解决方案,便是现今最先进的轻量化科技材量─碳纤维。

轻量化的明星材料:碳纤维

碳纤维材料拥有轻量化及强韧的特性,随着纤维编织、堆叠、胶合、烘烤等製程的不同,其强度最高可以达到钢材的5倍之多,而重量却只有对应功能钢材的50%,是轻量化工程中的明星材料,大家所熟悉的F1一级方程式赛车与最新的波音787客机,都採用这种材料来达成兼顾高强度与轻量化的目标,也成为BMW工程团队所属意的选择。

而与F1赛车及波音客机不同,BMW的i系列产品目标是能与现有产品一样每年数以万计地在全球进行销售,因此不同于F1及波音787的小量手工生产,BMW必须为i系列打造系统化的生产线。为了实现电动车的理想,BMW投入了6亿欧元的资金,在德东的莱比锡 (Leipzig) 建立了碳纤维车体生产线,打造出全世界首座大量生产的碳纤维工厂,而且不仅止于生产线的建置,BMW亦同时投资上游的碳纤维原料公司,以完整掌握碳纤维生产的产业链,强化市场地位。

BMW莱比锡工厂所使用的,是来自于所投资公司:SGL ACF在美国Moses Lake所生产的碳纤维材料。在SGL ACF,素材被气化切割成仅0.0007公分直径、几乎由纯碳组成,具有稳定石墨结构的细小纤维,只有头髮1/7粗细而已,而该公司再将5万条这样的碳纤维丝绞缠在一起,成为所谓的碳纤维丝,这些碳纤维丝,再送过大西洋,来到BMW位于德国Wackersdorf的工厂进行编织,最后送至Landshut及莱比锡的工厂,製成i系列产品所需要的碳纤维组件。

广  告完整掌握材料,强化市场优势

一如控制系统实力的养成,这样的製造流程亦不是一蹴而成的,过去M3、M6的碳纤维车顶及零件,便是这样生产链下的产物。而BMW亦将其中累积的经验集大成,成为如今这个全球最大的碳纤维生产链。

在2011年年底起便已经持续运作的这条生产链,在2条生产线的合作下,生产量已达到每年3,000吨的碳纤维组件,是目前全球碳纤维组件产能的10%。

由于碳纤维组件生产方式与传统金属钣件生产方式的差异,让BMW得以生产体积及造型都超乎传统金属製造方式限制的元件。因此BMWi3的车体,仅需150个元件便可组成,较传统钢材打造的方式,减少1/3。而由于碳纤维元件的组合,是以特殊树脂胶合而成,不但没有传统钣件组装螺丝组装的噪音,亦不会有点焊时四射的火花。全部的组件,都透过BMW独家专利的全自动製程,以机械手臂精密地以1.5毫米间隙黏接的方式,无接触地组合在一起,所有的模组之间保持完美的间距,让所有碳纤维组件之间的力学结构,可以完美地组合在一起,每一辆i3上这些2公分宽的胶合区域,总长达到160公尺。

碳纤维材质的优势,可以从车门的例子中清楚看出,BMW表示:i3的单片车门,重量不到8公斤,不但可比同尺寸铝合金打造的车门减轻30%重量,比起钢板打造的车门更可减轻多达50%的重量;因此,BMW i3的车体部份,总重量仅有惊人的180公斤,其中黏着剂的重量就佔了12公斤,而量产版本的i3总车重更仅有1吨,相较于用以做为测试平台、以前代1系列Coupe双门车型改造而成ActiveE的1.7吨车重,轻量化成效十分明显,也让人更加期待BMW量产i系列车款的的效能表现。


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