宝马50周年纪念:回顾当时在慕尼黑总部对面举行的奥运会上,宝马首次推出了其首款电动汽车

宝马50周年纪念:回顾当时在慕尼黑总部对面举行的奥运会上,宝马首次推出了其首款电动汽车-有驾

没有哪个行业愿意被监管,汽车制造商当然也不喜欢监管。然而,即使是那些最反对监管的汽车制造商也不得不承认,监管可以促使他们生产更安全、更高效的汽车,甚至开发全新的产品线。

1966年之后,加州颁布了世界上第一部车辆排放法规,紧接着1970年,联邦《清洁空气法》出台,要求从1972年起所有新车都必须进行尾气排放测试。为了响应这项法规,宝马开始用燃油喷射系统取代化油器,打造了2002款tii等车型,这些车型不仅污染物排放量更少,而且油耗更低,动力输出也比化油器车型更强。

减少机动车排放是朝着正确方向迈出的一步,但彻底消除排放则更好。为了实现这一目标,至少在尾气排放方面,汽车制造商需要从内燃机转向19世纪末20世纪初流行的电池电动动力系统,但随着汽油的普及,这种动力系统逐渐淡出人们的视野。

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在第一个电动汽车时代,宝马并没有生产汽车。它成立于1916年,最初是一家航空发动机制造商,直到1923年和1928年才分别开始生产摩托车和汽车。直到1972年,宝马才首次涉足电动汽车领域,当时在慕尼黑总部对面举行的奥运会上,宝马首次推出了其首款电动汽车。

乍一看,Elektro 1602 就像一辆普通的宝马双门跑车,因此它不如同样在慕尼黑奥运会上亮相的宝马未来主义 Turbo 概念车引人注目。然而,作为未来汽车的先驱 , Elektro 的意义远不止于此,它几乎无声无息地完成了奥运会马拉松和竞走项目的领跑,并且实现了零排放。

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Elektro 1602 由 12 块铅酸电池供电,续航里程限制在 44 英里左右。这或许是一个乐观的估计:宝马制造了两辆 Elektro 1602,而不是一辆。据说,在马拉松穿越隧道时,一辆会取代另一辆继续行驶。无论如何,如果不增加电池重量,这款车的续航里程就无法提升,因此宝马开始探索液氢作为其实现零排放出行的首选途径。

与此同时,美国政府1976年颁布的《电动和混合动力汽车研究、开发和示范法案》极大地推动了电动汽车的发展。该法案为电池电动动力系统的开发提供了资金,而这种动力系统在1990年加利福尼亚州颁布零排放汽车强制规定后变得越来越重要。从1998年起,零排放汽车必须占到加利福尼亚州汽车销量的2%。加利福尼亚州是美国最大的汽车市场,也是全球最大的汽车市场之一。

即使专注于氢动力,宝马也尝试开发符合加州零排放法规的电动汽车。1991年的E1和E2概念车使用钠硫电池,理论续航里程为155英里,但这些车型是超轻量级城市汽车,这项技术在量产宝马中表现不佳。1995年,该公司打造了一支小型3系轿跑车车队,使用标准的四缸内燃机并非用于驱动后轮,而是为钠镍氯化物电池充电,将汽车续航里程延长至27英里以上。但这项计划并未取得成功。

“E36 电动汽车太糟糕了,”时任宝马北美产品规划与战略主管的里奇·布雷库斯 (Rich Brekus) 说。“卡尔-海因茨·齐维卡 (Karl-Heinz Ziwica) 是合规部门的主管,我问他,是否有可能制造出氮氧化物和碳氢化合物排放量与发电厂同等的汽油车。理论上是可行的,所以我们与加州空气资源委员会会面,委员会同意,如果我们生产部分零排放汽车,其排放量仅为美国标准十分之一,且实现零蒸发排放并提供十年保修,他们就不再执行电动汽车强制规定。”

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事实上,当加州2003年将零排放汽车(ZEV)比例提高到10%时,州政府对这一数字进行了调整,允许部分零排放汽车(PZEV)获得积分,例如宝马新款超级低排放汽车(Super Ultra Low Emissions Vehicle)。“现在,数百万辆PZEV在路上行驶,这对加州的空气质量产生了巨大的影响,”布雷库斯说。

2007年,宝马宣布了其新的“高效动力”计划,董事长诺伯特·雷瑟夫表示,该计划将在2020年前将宝马车队的整体排放量减少25%。(值得注意的是,宝马与欧盟一样,专注于减少与燃油消耗直接相关的二氧化碳排放,而忽略了美国及其各州监管的氮氧化物排放。)与此同时,宝马结束了液氢实验,因为事实证明液氢作为汽车燃料并不实用。取而代之的是,该公司将专注于通过减轻车辆重量来提高效率——这是一个有点不切实际的目标——并提供更高效的内燃机以及新型混合动力汽车和纯电动汽车。

后者将作为“项目i”的组成部分单独开发。项目i是由乌尔里希·克兰兹博士领导的内部智库,其目标不仅仅是开发一款可行的电动汽车,更在于理解在不远的将来,我们将如何生活和出行。项目i发现,人口正日益集中在人口超过1500万的“特大城市”,因此着手打造一款所谓的“超大城市汽车”,它既不会产生噪音,也不会污染环境,并且在拥挤的城市环境中占用尽可能少的空间。

通过专注于城市出行,项目i成功规避了电动汽车最大的心理缺陷之一:续航里程焦虑。正如Elektro 1602和之后的3系车型所展现的那样,电动汽车的续航里程长期以来一直受到电池容量限制的制约。幸运的是,相关研究正在进行中,有望解决这一问题。

自 20 世纪 70 年代以来,工程师们一直在开发锂离子电池,这种电池兼具高容量、相对较轻的重量和可充电性。到 1991 年,这些新电池已广泛应用于消费电子产品,并于 1998 年首次应用于汽车领域,即日产的实验性 Altra EV。2003 年,汤姆·盖奇 (Tom Gage) 设计了使用锂离子电池的 AC Propulsion T-Zero,这启发了特斯拉汽车公司的工程师马丁·埃伯哈德 (Martin Eberhard) 和马克·特彭宁 (Marc Terpenning) 在特斯拉跑车 (Tesla Roadster) 上也采用了同样的设计,并于 2008 年上市。特斯拉跑车的 EPA 额定续航里程为 244 英里,几乎可以与内燃机汽车相媲美,速度与任何超级跑车不相上下。

锂离子电池将为 Project i 团队正在开发的超大城市汽车提供动力,这款汽车已进入其第一个原型阶段,即 MINI E。选择 MINI 是因为它的体积小巧,与计划中的超大城市汽车相符,并且在拆除后排座椅后能够容纳 Gage 的 AC Propulsion 电池电动动力系统。

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该动力系统使用1088个锂离子电池串联在一个重达573磅的电池组内,为MINI E提供了相当于201马力的动力。它能在8.5秒内从零加速到62英里/小时,最高时速可达95英里/小时。毋庸置疑,要想达到其宣称的156英里续航里程,驾驶它必须更加平稳。

尽管宝马在慕尼黑和柏林测试了50辆MINI E原型车,但另有450辆将在美国进行测试——具体地点是洛杉矶、纽约市和新泽西州——而且测试的并非工程师,而是普通客户。时任宝马北美电动汽车项目负责人的里奇·斯坦伯格表示,选择这些地点是因为靠近宝马北美维修站,以便车辆在需要时可以在那里进行维修。“经销商还没有接受过高压方面的培训。我们还有‘飞行医生’,如果需要,他们会被派往当地经销商处进行车辆维修。”

在加州测试车辆的另一个好处是,该计划将帮助北美宝马公司获得大量零排放汽车积分,并降低宝马在美国企业平均车队经济性评级。

这也会吸引大量渴望电动汽车的消费者的兴趣。该项目宣布后,宝马收到了数千份申请,并根据参与者的驾驶习惯和在自家车库安装充电系统的能力进行筛选。由于这些汽车使用的是欧洲研发的插头,所以这个因素比预想的要复杂得多。“它没有获得UL认证,而且当地的电气检查员让安装过程变得非常繁琐,”斯坦伯格说。

这些汽车将租给客户一年,但后来延长一年。价格定为每月850美元,客户需要提供使用体验的反馈。

2009 年 5 月,加州太平洋帕利塞德居民 Peter Trepp 成为第一位接收 MINI E 的客户。Trepp 是一位专注于清洁能源融资的风险投资家,他在博客中记录了他的经历,从他接受该计划到在自家车库安装 50 安培充电插座。这一点至关重要,因为当时公共充电设施基本不存在。接收车辆后,Trepp 注意到 MINI E 的操控性就像一辆跑车,尽管与标准 MINI 相比,它增加了约 600 磅的电池重量,而且它的再生制动功能使得除紧急情况外无需踩刹车踏板。Trepp 驾驶热情很高,报告称充满电后可行驶 95-100 英里,他没有错过内燃机的声音,也没有停车加油。

特雷普生活在阳光明媚的南加州,没有体验到纯电动汽车驾驶的最大弊端:寒冷天气下续航里程和性能的大幅下降。“在寒冷的日子里,它们简直糟透了,”时任MINI美国公司负责人的吉姆·麦克道尔说道。“如果使用暖风,续航里程会非常短,这意味着你只能在暖风和回家之间做出选择。”

这一缺陷在项目i测试的第二阶段得到了解决,测试地点并非MINI,而是宝马ActiveE——1系双门轿跑车的纯电动版。ActiveE搭载了与三星和博世的合资公司SB LiMotive合作开发的升级版电池。该电池拥有独立的液冷系统,无论外界温度如何,都能保持电池容量,并且可在车辆接入电网时启动。“这样一来,你就可以通过智能手机预热或预冷车厢,而无需使用汽车电池,”斯坦伯格说道。

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电池实际上是三个“储能单元”,位于普通车辆发动机缸体、变速箱和油箱的位置。电动机直接位于后轴上方,车辆像其他1系轿跑车一样由后轮驱动。然而,即使热管理更加完善,ActiveE 的续航里程在正常驾驶条件下仍未能超过 MINI E 约 100 英里(约 160 公里)的水平,不过使用新的 ECO PRO 模式可以略微延长续航里程。ActiveE 比 MINI E 更重,其从零到 62 英里/小时(约 100 公里/小时)的加速时间略慢,为 9.0 秒。

宝马生产了约1000辆ActiveE原型车,其中700辆来到美国进行实车测试。MINI e试车手Trepp选择续签第二年的MINI e租约,这使他在2012年ActiveE试车名单中名列前茅。他没有在博客上分享驾驶体验,但在提车后表示,ActiveE“更加精致,配置更多,更具宝马风格。MINI E很棒,但ActiveE无疑更胜一筹。”

并非所有测试 ActiveE 的人都是从宝马租来的。使用宝马 DriveNow 汽车共享服务的用户也可以使用这些汽车。DriveNow 是 Project i 的另一个组成部分,该项目于 2011 年至 2019 年在旧金山和多个欧洲城市运营。(2016 年至 2019 年,该项目以 ReachNow 的名称在西雅图、波特兰和布鲁克林运营。)汽车共享是 Project i 使命的重要组成部分,因为它可以让宝马将其客户群扩展到传统所有权模式之外。不幸的是,当地的停车法规使得在城市中投放汽车变得异常困难,几乎在所有重要市场都注定了该项目的失败。

凭借这两款原型电动车,北美宝马及其客户在新型动力系统的开发中发挥了重要作用,而这种动力系统在宝马内部乃至全球都将日益重要。这两款车型还助力宝马发展“循环”产品经济,退役车辆的电池被重新利用,用于提供固定式储能,尤其是在利用太阳能或风能发电的情况下。

客户帮助完善了这项技术,他们的反馈也让宝马了解了客户对汽车的需求和期望,并在公司纯电动汽车投产时实现了这些需求。“在里程焦虑方面,他们需要什么?他们需要公共充电网络提供什么?”斯坦伯格问道。

宝马还了解了客户的充电习惯,发现各国充电习惯各不相同。“在欧洲,他们等到需要充电时才充电,但美国司机每天都会充电,”2007年至2010年负责宝马集团电气化项目的赫伯特·内格勒博士说道。“也许这就是‘狂野西部’……你知道,只要有水,就需要储备!”

有点违反直觉的是,这种做法有助于缓解公用事业公司对电网负担过重的担忧,同时也鼓励了风能和太阳能等可再生能源的使用。“在全美范围内拥有大量电动汽车,可以吸收和消耗风能等可再生能源的能源,这对公用事业公司有利,反之亦然,”斯坦伯格说。“如果真的出现了峰值需求负荷,并且有很多电动汽车接入电网,电网就会允许这些电动汽车补充的电能回流到电网中,这样它们就不必启动发电厂来发电了。”

这在2012年听起来几乎是天方夜谭,但如今它已成为电动汽车的现实。相当一部分电动汽车驾驶员在自家屋顶安装了太阳能电池板,这不仅有助于减少尾气排放,还有助于降低整体能源消耗。几十年来,这一直是加州乃至全球监管机构的目标,而电动汽车对于实现这一目标至关重要。

值得注意的是,这些梦想很大程度上要归功于特斯拉,即便在 2012 年特斯拉推出全尺寸 Model S 时,宝马也没有认真对待这家公司。凭借使用美国能源部 4.65 亿美元贷款开发的 Model S,特斯拉实现了传统汽车制造商长期以来认为不可能实现的目标:300 英里的续航里程。这使得 Model S 的行驶范围比当时的任何电动汽车都更远,借助特斯拉庞大的充电网络,甚至可以穿越美国。最近,该公司开始提供太阳能屋顶瓦片,可为驾驶和日常生活提供电力,并提供电池储存系统来储存电力。无论人们在 2025 年如何看待这家公司,或者它一直以来的安全记录,特斯拉汽车公司都值得称赞,因为它使电动汽车变得可行,并进一步提高了驾驶者对电动汽车的接受度。

宝马50周年纪念:回顾当时在慕尼黑总部对面举行的奥运会上,宝马首次推出了其首款电动汽车-有驾

BMW i3 概念车和 BMW i8 概念车(2011 年 7 月)

与此同时,宝马继续推进其超大城市汽车(Megacity Vehicle)——宝马i3,这款车的续航里程与MINI E和ActiveE一样有限。克服这些限制还需要十年时间,而且需要新一代车型的出现。

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