Dodano 10 lat temu

Elektryczność nadchodzi – BMW C evolution

(Brak opinii)

Wymagania dotyczące koncepcji środków indywidualnego transportu ulegają radykalnym zmianom szczególnie, jeśli dotyczą pojazdów przeznaczonych dla dużych aglomeracji. Coraz częściej indywidualna motoryzacja jest oceniana z perspektywy jej wpływu na środowisko. Rosnące natężenie ruchu, coraz droższe paliwa, a także wciąż zaostrzane ograniczenia emisji CO2 przez pojazdy poruszające się w centrach miast – to zagadnienia, z którymi coraz skuteczniej będziemy musieli sobie radzić w przyszłości.

BMW Group mierzy się z takimi wyzwaniami przygotowując seryjną produkcję pojazdów zdolnych sprostać nie tylko wymogom dnia dzisiejszego, ale też gotowych na wyzwania, które pojawią się jutro. Jako integralna część BMW Group, BMW Motorrad pracuje nad jednośladami, które pozwolą zaspokoić potrzeby indywidualnych klientów, respektując przy tym przyszłe wymogi, jakie będą stawiane systemom i środkom transportu. W ramach tych działań BMW Motorrad rozszerzyło swoją działalność o program „Urban Mobility”, w ramach którego w roku 2011 zaprezentowano dwa seryjnie produkowane maksiskutery C 600 Sport oraz C 650 GT.

Zgodnie ze strategią zrównoważonego rozwoju realizowaną przez BMW Group, BMW Motorrad zamierza konsekwentnie zmierzać w stronę elektromobilności już na obecnym, wczesnym etapie rozwoju takich jednośladów, przydatnych zwłaszcza w środowisku miejskim. W sposób podobny, jak w przypadku modeli BMW i opracowywanych w samochodowym oddziale BMW Group, przyspieszony rozwój jednośladów BMW Motorrad również oparto na koncepcji wizjonerskich pojazdów i nowych usług mobilnych, starając się łączyć pełne inspiracji projekty ze szczególną filozofią zrównoważonego rozwoju obecną w całym łańcuchu tworzenia wartości.

BMW Motorrad planuje więc już w najbliższej przyszłości wprowadzać na rynek kolejne jednoślady klasy premium. W czasie Dni Innowacji 2011 zaprezentowano wynik pierwszego etapu tych prac – koncepcyjny pojazd E─Scooter. Do niedawna skutery z napędem całkowicie elektrycznym ze względu na swoje ograniczone osiągi i mały zasięg nadawały się niemal wyłącznie do poruszania się w centrach miast na niewielkich dystansach. Zastosowanie przez BMW przyjaznych środowisku, ale bardziej zaawansowanych rozwiązań technicznych sprawiło, że w koncepcyjnym BMW E─Scooter ograniczenia co do zasięgu stały się znacznie mniej dolegliwe. Niewiele później, jako efekt drugiego etapu prac, na targach IAA we Frankfurcie BMW Motorrad mogło zaprezentować studium projektowe elektrycznego skutera pod nazwą BMW Concept e. Była to przyciągająca wzrok wizja skutera z całkowicie elektrycznym napędem.

Owocem trzeciego etapu prac jest właśnie zaprezentowany przez BMW Motorrad pojazd „C  evolution”, który jest przedprodukcyjnym prototypem elektrycznego skutera, jaki może już wkrótce pojawić się w sprzedaży. Jako pojazd przeznaczony do podróży z przedmieść do centrów miast, na tym etapie prac musiał on spełniać dwa szczególnie istotne wymagania: osiągi powinny być bliskie możliwościom dużego skutera z napędem spalinowym, a zasięg musiał być zadowalający w warunkach realnej eksploatacji.

Opracowując pięć całkowicie funkcjonalnych skuterów ” C evolution „, BMW Motorrad zdobyło nowe doświadczenia w dziedzinie budowy elektrycznych jednośladów i osiągnęło nowy poziom wiedzy inżynierskiej potrzebnej do konstruowania takich pojazdów. BMW Motorrad wykorzystuje też liczne wydarzenia odbywające się na arenie publicznej w Europie, by podnieść świadomość i zainteresowanie elektrycznymi jednośladami, co pozwala przygotować rynek na pojawienie się takich pojazdów po ich wprowadzeniu do seryjnej produkcji. W pilotażowej fazie popularyzowania elektrycznych jednośladów są one eksploatowane w realnych warunkach i w na obszarach, które odpowiadają środowisku, w jakim będą jeździć seryjnie produkowane pojazdy. Celem tej akcji jest również doprowadzenie do rozwoju infrastruktury obejmującej wypożyczalnie elektrycznych pojazdów i organizacje zajmujące się wspólnym ich użytkowaniem.

 

Nowy pojazd w skrócie:

  • Innowacyjny elektryczny układ napędowy z przeniesieniem napędu we wnętrzu wahacza tylnego koła, z silnikiem elektrycznym chłodzonym cieczą, paskiem zębatym i przekładnią planetarną.
  • Moc ciągła 11 kW (według wymagań homologacyjnych ECE R85) oraz moc chwilowa 35 kW.
  • Prędkość maksymalna 120 km/h.
  • Duży zasięg – do 100 kilometrów, co wynika z odpowiedniej pojemności akumulatorów.
  • Wysokonapięciowe akumulatory o dużej pojemności (8 kWh) z innowacyjnym chłodzeniem powietrznym.
  • Inteligentny system odzysku energii kinetycznej w czasie jazdy wybiegiem oraz podczas hamowania.
  • Krótkie czasy ładowania akumulatorów.
  • Efekt synergii osiągnięty dzięki doświadczeniom BMW w budowie samochodów elektrycznych i doprowadzenie bezpieczeństwa systemów elektrycznych do standardu obowiązującego w samochodach.
  • Hybrydowe podwozie zapewniające znakomite prowadzenie się, a to dzięki nisko położonemu środkowi ciężkości.
  • Potężne hamulce z systemem ABS.
  • Lekkie opony Metzeler Feelgreen.
  • Wielofunkcyjny zestaw wskaźników z wyświetlaczem TFT i światła dzienne w technologii LED.
  • Innowacyjna koncepcja kolorystyczna i wizualna.

 

Technika i projekt.

Elektryczne możliwości na poziomie silników spalinowych.

Z mocą ciągłą wynoszącą 11 kW (określenie mocy według wymagań homologacyjnych ECE R85) oraz dysponując chwilową mocą 35 kW, „C evolution” jest wystarczająco mocny, by jazda na nim była prawdziwą przyjemnością. Prędkość maksymalną ograniczono elektronicznie do 120 km/h. Skuter znakomicie radzi sobie na drogach szybkiego ruchu, nie sprawia mu też kłopotów wyprzedzanie, nawet w czasie jazdy z pasażerem. Przyspieszanie od 0 do 60 km/h nie tylko nie stanowi problemu – elektryczny skuter dotrzymuje przy tym kroku swoim spalinowym konkurentom o pojemnościach silników przekraczających nawet 600 cm3.

Pozostając przy porównaniu do skuterów z silnikami spalinowymi, “C evolution” niesie ze sobą również inne zalety dające o sobie znać w czasie jazdy, szczególnie przy mniejszych prędkościach. Dzięki rozbudowanym systemom elektronicznym, silnik zapewnia natychmiastową, spontaniczną reakcję. Nie ma żadnych opóźnień w zwiększaniu momentu obrotowego, co jest typowe przy napędach spalinowych, chociażby ze względu na konieczność załączania i rozłączania sprzęgła.

 

Duży zasięg – do 100 kilometrów, dzięki dużej pojemności akumulatorów.

Przy pojemności akumulatorów wynoszącej 8 kWh, skuter dysponuje bardzo dużą ilością energii, co pozwala przejechać nim do 100 km bez potrzeby ładowania akumulatorów. Oznacza to, że w realnych warunkach i przy zerowej emisji spalin podróże po wielkich miastach i ich zurbanizowanych okolicach nie będą problemem. Tak jak i w innych obszarach, BMW Motorrad był w stanie wykorzystać synergię powstałą dzięki współpracy z samochodowym oddziałem BMW. Przykładowo – „C evolution” wykorzystuje takie same moduły akumulatorów litowo-jonowych, jak samochód BMW i3. W przypadku skutera szczególną uwagę zwrócono na jakość i trwałość modułów akumulatorów, które muszą zapewniać odpowiedni zasięg nawet po wielu latach eksploatacji i przy niskich temperaturach otoczenia.

Jednym z technologicznych wyznań było zapewnienie optymalnego chłodzenia wysokonapięciowych akumulatorów. Z jednej strony nie jest wskazane przechładzanie akumulatorów, ponieważ powoduje to istotny wzrost ich rezystancji wewnętrznej, co ogranicza dostępną moc, a jednocześnie nie wolno dopuścić do przegrzewania akumulatorów, wynikiem czego byłby spadek ich żywotności.

Mimo że w samochodach z napędem elektrycznym stosuje się zwykle chłodzenie akumulatorów cieczą, w skuterze „C evolution” zdecydowano się na chłodzenie powietrzem, co wynikało z ograniczeń wagowych i objętościowych. Ciepło wydzielane przez wysokonapięciowe akumulatory jest odbierane przez powietrze przepływające przez zoptymalizowany aerodynamicznie kanał znajdujący się w centralnej części obudowy akumulatorów, co zapewnia stały przepływ odpowiednich ilości powietrza. Uzyskanie intensywnej wymiany ciepła ułatwia wzdłużne użebrowanie podstawy mocowania akumulatorów.

Odlewana z aluminium obudowa akumulatorów zapewnia nie tylko odpowiednie rozmieszczenie ogniw, ale mieści także wszystkie układy elektroniczne służące monitorowaniu tych ogniw. Obudowa akumulatorów jest także elementem struktury nośnej podwozia.

Układy elektroniczne wysokiej mocy obsługujące elektryczny układ napędowy zostały umieszczone za obudową akumulatorów. Ich zadaniem jest sterowanie napięciem silnika w zakresie od 100 do 150 wolt, właściwe reagowanie na zmiany położenia manetki „gazu” oraz odbieranie sygnałów z układu hamulcowego i decydowanie o użyciu systemu odzyskiwania energii, ze szczególnym uwzględnieniem momentu hamującego, jakim ten system może obciążyć tylne koło.

 

Innowacyjny elektryczny układ napędowy z przeniesieniem napędu we wnętrzu wahacza tylnego koła, z silnikiem chłodzonym cieczą, paskiem zębatym i przekładnią planetarną.

Skuter „C evolution” posiada układ napędowy umieszczony w tylnym wahaczu. Silnik zamontowano za obudową akumulatorów i zintegrowano z wahaczem. Dzięki bliskości wału wyjściowego silnika i osi wahacza, moment bezwładności wokół osi wahacza został zminimalizowany. Pozwoliło to na optymalne dobranie parametrów zawieszenia i amortyzatora celem uzyskania precyzyjnej pracy całego zawieszenia.

Dalej napęd przekazywany jest za pomocą paska zębatego z silnika na tylne koło pasowe na wałku napędowym. Stąd moc jest przenoszona na tylne koła za pośrednictwem przekładni planetarnej. Sumaryczne redukcja przełożenia wynosi 1:8,4, a maksymalna prędkość obrotowa silnika, to 10.000 obr/min.

Silnik i elektronika wysokiej mocy chłodzone są cieczą.

 

Inteligentny system odzysku energii kinetycznej w czasie rozpędzania oraz podczas hamowania.

BMW Motorrad prowadziło liczne próby drogowe w celu opracowania systemu odzysku energii, który musiał być dedykowany dla jednośladów i działać w sposób bardzo przewidywalny dla kierowcy. Skuterem „C evolution” można jeździć w taki sam sposób, jak jego odpowiednikiem z silnikiem spalinowym. Kierowca nie musi aktywnie inicjować odzysku energii, ponieważ pojazd zrobi to automatycznie, jeśli tylko odzysk będzie możliwy.

Dla przykładu, odzysk energii rozpoczyna się, gdy manetka przyspieszenia znajdzie się w położeniu zerowym i – analogicznie jak przy napędzie spalinowym – praca silnika elektrycznego w trybie generatora prądu tworzy moment hamujący, który zależy od stopnia odzysku energii. Moment hamujący wytwarzany przez silnik działa tak, jak dobrze znane hamowanie silnikiem, które pojawia się po zwolnieniu manetki gazu w spalinowym jednośladzie.

Odzysk energii odbywa się również podczas hamowania, przekształcając energię kinetyczną na energię elektryczną ładującą akumulatory. W takiej sytuacji system czujników używany jest do monitorowania ciśnienia obwodów hamulcowych przedniego i tylnego koła. Kiedy elektronika wysokiej mocy otrzyma sygnał, że kierowca włączył hamulce, silnik wytworzy moment hamujący, wspomagając w ten sposób manewr hamowania i odzyskując przy tym energię. Poprzez odzysk energii podczas rozpędzania lub hamowania, zasięg skutera może być wydłużony o 10 do 20 procent, w zależności od stylu jazdy.

 

Krótkie czasy ładowania akumulatorów przy wykorzystaniu samochodowej technologii

Akumulatory są ładowane poprzez zintegrowaną ładowarkę, bądź to z wykorzystaniem typowego domowego gniazda elektrycznego, bądź korzystając ze stacji ładowania akumulatorów. Po całkowitym rozładowaniu akumulatorów, czas ładowania w optymalnych warunkach nie przekracza trzech godzin.

Gniazdo ładowania identyczne, jak stosowane w elektrycznych samochodach – obecnie jedyne tego typu rozwiązanie zastosowane w jednośladzie – znajduje się pod pokrywą przy kierownicy po lewej stronie pojazdu. Kabel do ładowania mieści się w schowku po prawej stronie. Jest on wyposażony we wtyczkę odpowiednią do standardów stosowanych w poszczególnych krajach.

Fakt, że gniazdo ładowania jest identyczne z gniazdami stosowanymi w samochodach ma tę zaletę, że akumulatory „C evolution” można będzie ładować na terytorium całych Stanów Zjednoczonych we wszystkich stacjach ładowania za pomocą zintegrowanych z nimi kabli i z wykorzystaniem standardowego gniazda w skuterze. Takiego rozwiązania nie oferuje obecnie żaden inny producent elektrycznych dwuśladów. Po uruchomieniu produkcji seryjnej, przewody ładowania w odpowiednich specyfikacjach umożliwią ładowanie akumulatorów w punktach ładowania w Europie.

 

Efekt synergii osiągnięty dzięki doświadczeniom BMW w budowie samochodów elektrycznych i doprowadzenie bezpieczeństwa systemów elektrycznych do standardu obowiązującego w samochodach

Jako część BMW Group, BMW Motorrad jest jednym z nielicznych producentów jednośladów mogących wykorzystać firmowe doświadczenie i wiedzę zdobyte przy opracowywaniu samochodów z napędem elektrycznym. Efekt synergii sięga tu od używania takich samych elementów, poprzez wykorzystanie dopracowanej już technologii wysokich napięć, aż po skorzystanie ze sprawdzonych standardów bezpieczeństwa obejmujących kable, gniazda, wtyczki, elektronikę akumulatorów i awaryjne wyłączanie napięcia.

Obejmuje to również układy monitorowania stanu izolacji, wskaźnik wysokiego napięcia, rozdział wysokiego napięcia oraz przetwornik prądu stałego umożliwiający zasilanie z wysokonapięciowych akumulatorów instalacji 12 V skutera, w tym elektronicznych jednostek sterujących.

Standardy bezpieczeństwa ustanowione przez wiodących producentów samochodowych (dla instalacji o napięciach powyżej 60 V prądu stałego) oraz wymogi co do funkcjonalnej bezawaryjności systemów zostały po raz pierwszy zastosowane w jednośladzie. Opracowanie takiego pojazdu zgodnie z wymogami normy ISO 26262, niemające dotychczas precedensu w branży elektrycznie napędzanych jednośladów, pozwoliło na doprowadzenie wszystkich funkcjonalnie istotnych cech skutera do najwyższego poziomu będącego wynikiem obecnego stanu rozwoju nauki i technologii.

 

Hybrydowe podwozie zapewniające znakomite prowadzenie się, dzięki nisko położonemu środkowi ciężkości

W przeciwieństwie do produkowanych obecnie maksiskuterów z napędem spalinowym, „C evolution” nie posiada jednolitej ramy w typowym znaczeniu. Opracowując podwozie tego pojazdu postawiono sobie za główny cel uzyskanie najlepszej możliwej stabilności kierunkowej przy dużych, autostradowych prędkościach, w połączeniu ze zwrotnością wymaganą w ruchu miejskim. Inżynierowie postanowili w tym celu wykorzystać do maksimum zalety płynące z wyjątkowo niskiego położenia środka ciężkości pojazdu, co wynikało z umieszczenia akumulatorów możliwie jak najbliżej asfaltu. Wykorzystując poosiadane atuty, konstrukcję podwozia oparto na zapewniającej wysoką sztywność skrętną, hybrydowej wielomateriałowej strukturze, na którą złożyła się przenosząca obciążenia, sztywna obudowa akumulatorów wykonana z aluminiowego odlewu ze zintegrowanym mocowaniem pojedynczego wahacza bocznego z wbudowanym w wahacz układem napędowym. Do obudowy akumulatorów przykręcany jest wspornik główki kierownicy oraz tylna rama wykonana ze stalowych rurek. W ruchu miejskim skuter wyróżnia się wyjątkowo łatwym prowadzeniem i wspaniałym zachowaniem przy małych prędkościach. Co ciekawe, masa „C evolution” pozostała na poziomie porównywalnym z maksiskuterami wyposażonymi w silniki spalinowe.

Starannie dopracowano geometrię skrętu, jak i zawieszenie przedniego koła oraz charakterystykę tłumienia. Zastosowano tu widelec w układzie upside-down z rurą o sporej średnicy wynoszącej 40 mm. W zawieszeniu tylnym użyto pojedynczego wahacza jednostronnego oraz kolumny ze sprężyną i amortyzatorem, którą umieszczono po lewej stronie pojazdu. Regulacja charakterystyki może być dokonywana bezpośrednio w miejscu mocowania sprężyny. Skoki zawieszenia z przodu i z tyłu wynoszą po 115 milimetrów, co zapewnia wysoki komfort jazdy skuterem.

 

Lekkie opony o obniżonych oporach toczenia

Z przodu „C evolution” wyposażono w pięcioramienną obręcz koła wykonaną z lekkiego stopu, o rozmiarze 3.5 x 15 cali, rozmiar tylnej obręczy, to 4.5 x 15 cali.

Celem obniżenia oporów toczenia, co umożliwia lepsze wykorzystanie dostępnych zasobów energii elektrycznej, „C evolution” otrzymał specjalne, lekkie opony. Są to opony firmy Metzeler o nazwie Feelgreen, charakteryzujące się niskimi oporami toczenia. Rozmiar opony przedniej, to 120/70 R15, a opony tylnej 160/60 R15. Opony te zostały opracowane z uwzględnieniem dwóch priorytetów: przyjaznej dla środowiska charakterystyki i wysokiej sprawności związanej z małymi oporami toczenia. Opony mają jednocześnie umożliwić osiąganie wyższych przebiegów. W porównaniu do opon Metzeler Feelfree, opory toczenia obniżono o 25 %, obniżając jednocześnie masę opon Metzeler Feelgreen, redukując ich histerezę i wprowadzając nową rzeźbę bieżnika, z rowkami pomagającymi w optymalizacji oporów toczenia.

 

Potężne hamulce z systemem ABS.

Zadanie hamowania przedniego koła powierzono podwójnym tarczom o średnicy 270 milimetrów współpracującym z dwutłoczkowymi pływającymi zaciskami. Taki układ zapewnia bezpieczne, skuteczne i płynne hamowanie. Z tyłu zastosowano pojedynczą tarczę, także o średnicy 270 milimetrów oraz dwutłoczkowy pływający zacisk. Chcąc zagwarantować stabilność ciśnień w układzie hamulcowym i maksymalną przewidywalność działania, wszystkie przewody hamulcowe umieszczono w stalowych oplotach.

Wysoki poziom aktywnego bezpieczeństwa gwarantuje system ABS stosowany przez BMW Motorrad. Ważące zaledwie 700 gramów urządzenie ma również bardzo małe wymiary geometryczne. Jest to dwukanałowy system ABS Bosch 9M pozwalający na osobne kontrolowanie zachowania przedniego i tylnego koła. Oprogramowanie systemu zostało dostosowane do współpracy z systemem odzyskiwania energii oraz do innych specyficznych charakterystyk skutera „C evolution”. Podobnie jak w innych dużych skuterach BMW Motorrad – C 600 Sport oraz C 650 GT, hamulec postojowy jest załączany automatycznie po rozłożeniu podpórki bocznej.

 

Wielofunkcyjny zestaw wskaźników i światła dzienne w technologii LED

Zestaw wskaźników skutera „C evolution” wyposażono w duży wyświetlacz wykonany w technologii TFT, koncepcyjnie wywodzący się z wyświetlacza zastosowanego w samochodzie BMW i3. Na wyświetlaczu oprócz stale pokazywanej prędkości jazdy, można obserwować bardzo wiele innych parametrów. Wśród nich znajduje się informacja o stanie naładowania akumulatorów (SOC = State of Charge) oraz aktualny stan równowagi energetycznej. To ostatnie wskazanie ujęto w formie paska, który pozwala ocenić, czy i w jakim stopniu w danym momencie energia z akumulatorów jest zużywana na przyspieszanie lub utrzymywanie prędkości, czy też energia jest odzyskiwana. Informacja ta jest bardzo przydatna kierowcy, który chce korzystać z akumulatorów w sposób maksymalnie efektywny.

Oprócz typowych wskaźników, na wyświetlaczu „C evolution” pokazywane są wszystkie informacje wymagane prawem w pojazdach napędzanych elektrycznie. Są to między innymi lampki ostrzegające o potencjalnych problemach ze sprawnością izolacji, czy informacje dotyczące ograniczenia mocy w przypadku przeładowania akumulatorów (zgodnie z ECE R 100 – Pojazdy elektryczne/akumulatory).

Oświetlenie z przodu pojazdu obejmuje reflektory spełniające rolę świateł drogowych i świateł mijania. „C evolution” posiada także centralnie umieszczone światło do jazdy dziennej. Oświetlenie tylne wykonano w technice LED.

 

Innowacyjna koncepcja kolorystyczna i wizualna

Innowacyjną stylizację „C evolution” oparto o koncepcję znaną z innych jednośladów rodziny BMW Motorrad. Fascynujący, pełen inspiracji wygląd wzbudza emocjonalnie pozytywną reakcję na nową technologię napędu skutera. Podobnie jak w innych motocyklach BMW, tak zwana linia podziału przebiega poprzez górną część nadwozia, nadając skuterowi szczególnego, bardzo dynamicznego wyglądu w widoku z przodu.

Styl projektów BMW Motorrad znalazł także wyraz w podwójnym spojlerze z przodu i w przypominającym swoim kształtem bumerang, aerodynamicznie ukształtowanym panelu bocznym. Krótki, sportowy tył w wersji produkcyjnej będzie posiadał schowek mieszczący kask, co dodatkowo podkreśli proaktywny charakter skutera „C evolution”.

Łączny efekt głównej, białej barwy nadwozia „Light white” oraz wyrazistych akcentów w zielonym kolorze „Electric green” powoduje natychmiastowe skojarzenie ze szczególnie przyjaznym środowisku charakterem pojazdu, podkreślając także jego dynamikę i łatwość prowadzenia. Efektownie prezentują się podświetlane inskrypcje „e” na obu stronach osłon akumulatorów oraz na osłonie silnika, nie pozostawiając wątpliwości co do technicznej natury skutera z napędem elektrycznym.

 

Dodaj komentarz