新世代量產車體技術─BMW碳纖維車體科技 | U-CAR

編輯部

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2014

2月

3

BMW i品牌的正式推出,是2013年全球汽車市場的大事,其象徵談論多年的電動車科技,正式被傳統汽車產業認可,具有大量生產的價值。電力驅動系統、電池科技的成熟,自是其中的要項;但是全新的碳纖維量產科技,才是BMW i與現有電動車產品截然不同之處。

BMW i電動車品牌的正式推出,是2013年全球汽車市場的大事,但不同於現有的電動車產品均是在傳統金屬車體上加裝電力驅動系統的設計,BMW不論是走超級跑車路線的i8或是鎖定3系列價格帶的i3,均以純碳纖維材料打造車體。

不同於現有的電動車產品均是在傳統金屬車體上加裝電力驅動系統的設計,BMW不論是走超級跑車路線的i8或是鎖定3系列價格帶的i3,均以純碳纖維材料打造車體,以兼具金屬車體強度、重量卻僅有50%的先進材料,讓i產品在現有的電池技術之下,得以達到理想的行駛里程,讓其達到量產與市售的標準。為了實現量產電動車的理想,BMW投入6億歐元,在德東的萊比錫建立了碳纖維車體生產線,打造出全世界首座大量生產的碳纖維工廠。

BMW對碳纖維的製程,從原料開始,除了由所投資的SGL ACF公司在美國Moses Lake生產碳纖維材料,也將這些碳纖維絲運送至德國Wackersdorf工廠進行編織,最後送至Landshut及萊比錫的工廠,製成i系列產品所需要的碳纖維組件。

BMW對碳纖維的製程,從原料開始。BMW所投資的SGL ACF公司,在美國Moses Lake生產碳纖維材料。素材被氣化切割成直徑僅0.0007公分、只有頭髮1/7粗細、幾乎由純碳組成、具有穩定石墨結構的細小纖維,該公司再將5萬條纖維絞纏在一起,成為碳纖維絲。碳纖維絲運送至德國Wackersdorf工廠進行編織,最後送至Landshut及萊比錫的工廠,製成i系列產品所需要的碳纖維組件。

BMW i3的車體,僅需150個元件便可組成,較傳統鋼材打造的方式,減少1/3。而由於碳纖維元件的組合,是以特殊樹脂膠合而成,不但沒有傳統鈑件組裝螺絲組裝的噪音,亦不會有點焊時四射的火花。

由於碳纖維組件生產方式與傳統金屬鈑件生產方式的差異,讓BMW得以生產體積及造型都超乎傳統金屬製造方式限制的元件。因此BMW i3的車體,僅需150個元件便可組成,較傳統鋼材打造的方式,減少1/3。而由於碳纖維元件的組合,是以特殊樹脂膠合而成,不但沒有傳統鈑件組裝螺絲組裝的噪音,亦不會有點焊時四射的火花。全部的組件,都透過BMW獨家專利的全自動製程,以機械手臂精密地以1.5毫米間隙黏接的方式,無接觸地組合在一起,所有的模組之間保持完美的間距,讓所有碳纖維組件之間的力學結構,可以完美地組合在一起,每一輛i3上這些2公分寬的膠合區域,總長達到160公尺。

量產版本的i3總車重更僅有1噸,相較於用以做為測試平臺、以前代1系列Coupe雙門車型改造而成ActiveE的1.7噸車重,輕量化成效十分明顯。(本圖為ActiveE)

BMW表示:i3的單片車門,重量不到8公斤,較同尺寸鋁合金打造的車門減輕30%重量,比起鋼板打造的車門更可減輕達50%的重量;因此,BMW i3的車體部份,總重量僅有180公斤,其中12公斤為黏著劑,而量產版本的i3總車重更僅有1噸,相較於用以做為測試平臺、以前代1系列Coupe雙門車型改造而成ActiveE的1.7噸車重,輕量化成效十分明顯。

廣  告

達成輕量化的目標後,車體的安全性能自然也是現代汽車產品重要的一環。對於撞擊安全的部份,BMW表示,在反覆測試中,i3的車體結構強度是足以通過全球各種安全測試的標準,安全水準與品牌中堅5-Series相當,在前方每小時64公里碰撞、後方每小時80公里速度追撞試驗中,乘員與電池都受到良好的保護。而在每小時32公里的側面撞擊中,在蜂巢結構的吸收下,車體幾乎沒有任何的變形。

車體的安全性能自然也是現代汽車產品重要的一環,BMW i3在每小時32公里的側面撞擊中,在蜂巢結構的吸收下,車體幾乎沒有任何的變形。

為確保用車人的安全,BMW與Munich的消防救護單位合作,以現有標準的車禍救援配備,對一輛 i3進行模擬重大撞擊之後的救援工作。救難人員使用原本的電鋸、油壓剪等標準救援工具,均能順利完成救援行動,援救時間及難易度,甚至易於一般金屬車體,讓乘員的安全,獲得了確認。

至於維修部份,BMW表示,95%的車輛事故,均為時速15公里以下的撞擊,車體的損害主要在外圍的鈑件部份,並未傷及車體結構,僅需進行部分組件的更換即可回復原貌,而且在BMW專為i3所設計的維修流程之下,其施工的難度並不較傳統維修來得高。

至於5%嚴重的車輛事故,BMW亦已開發出車體結構的修復流程,透過專用的加熱工具,BMW的技師能夠順利取下受損的蜂巢結構,並以同樣的部品進行更換,成功完成的修復的工作,讓事故後的i3亦能回復至與傳統車輛相當的強度。

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