宝马汽车的新技术发展与运用

◆文/江苏　吴书龙

宝马汽车的新技术发展与运用

◆文/江苏吴书龙

随着科技的不断发展，汽车技术也发生了翻天覆地的变化，驾驶员辅助系统在汽车上的应用也越来越多。究竟这些新技术是什么，又能给我们的生活带来什么变化？本文以宝马(BMW)为例进行汽车新技术发展和运用的介绍，希望对读者有所帮助。

一、全新车桥独立驱动

插电式混合动力(全混合)汽车将成为主流技术路线。BMW i8(研发代码I12)采用了全新开发的驱动装置，如图1所示。这种创新型驱动方案在车上组合使用了两种高效的驱动装置。由一个高效的3缸汽油发动机配合一个6挡自动变速器进行后桥驱动。由一个电机配合一个2挡手动变速器进行前桥驱动。两个驱动装置的巧妙配合使得I12同时兼具了跑车的动力性能和紧凑型轿车的效率。

图1　i8驱动装置布局

在 BMW 上首次采用的车桥混合动力形式，在没有附加组件的情况下实现了可独立调节的四轮驱动系统。前部和后部驱动力矩相互协调可确保传动系统高效性能，可根据不同行驶情况进行具体调节。与其他混合动力系统不同，采用车桥混合动力时对车辆各车桥进行独立驱动。路面是两车桥间唯一的联系。驱动车辆时可单独也可同时使用两种传动系统。电蓄能器电量充足时可通过电动驱动装置以零排放和低噪音方式行驶较长距离。采取相应设计的内燃机在配合电动驱动装置使用的情况下也可实现较长可达里程并可在低油耗的情况下实现运动型驾驶方式。安装两个电机可针对运行策略设计确保最大灵活性。因此这种混合动力系统形式特别适于应对将来的城市环境挑战。

二、 Drive 模块

BMW i3是全球首款豪华电动汽车，由驱动系统、高电压蓄电池和铝合金框架(Drive模块)的底盘组成，如图2所示。电机、供电电子装置以及高电压蓄电池也均由BMW 集团自行研发而成。

图2　i3纯电动汽车的组成

BMW i3的底盘即所谓的 Drive 模块由铝合金制成并且形成了用于安装高电压蓄电池的稳定基础。此外，Drive 模块还包括整个底盘和驱动组件。Drive 模块中，根据部件要求例如强度和碰撞性能，使用不同的铝合金。通过合金添加物例如镁或硅，使铝合金达到与钢材相近的材料特性。高电压蓄电池的位置较低且位于中部，这种做法有利于车辆的灵活性。Drive模块中所有组件的布置方式实现了 50：50 的轴负荷分配。即使在碰撞安全方面，被铝合金成型件包裹的高电压蓄电池也被置于特别有利的位置。

三、Life Drive 框架

在节能、环保要求的驱使下，汽车正朝着小型化、轻量化方向发展。BMW i3为了平衡高电压蓄电池的较大重量，采用了碳结构、铝合金和塑料相结合的智能型轻量化结构。

BMW i3的Life Drive 框架是碳纤维增强塑料(碳结构)和铝合金的一种材料组合，且是两个相互独立的单元。在生产过程中通过螺栓和粘接连接将 Life 模块和 Drive 模块固定连接在一起，在维修过程中只能作为白车身整体订购，如图3所示。

图3　BMW i3白车身

1. Life 模块

BMW i3的乘员区即所谓的 Life 模块，主要由碳纤维增强塑料(简称碳结构)制成。碳在工业中用于生产碳纤维。通过碳纤维与纤维周围材料(例如环氧树脂即热固性塑料)的结合，形成碳纤维增强塑料(CFK)。在不牺牲安全性的前提下，碳纤维是车身生产所用材料中最轻的。此外，这种材料具有极强的耐侯性并且在极轻的重量下具有非常高的强度。使用碳的一大优点是可以有针对性地强化车身特定位置的强度并因此提供非常出色的碰撞安全和乘员安全，即在事故中提供最佳的保护。

2.外部面板方案

BMW i3外部面板几乎完全由热塑性塑料制成(材料名称：PP+EPDM)。外部面板部件不会被腐蚀，而且比类似钢制部件轻很多。另一个特点是行李厢盖外部面板首次采用了玻璃材质。通过附加塑料固定条卡住外部面板部件并且通过连接元件与车身螺栓连接或粘接到一起。通过这种扣合或用螺栓固定的塑料外部面板结构，可以吸收较小的撞击，而不像普通钢板部件那样留下凹痕。外部面板车漆损伤也不会导致腐蚀。

四、驾驶员辅助智能化

近5年来，汽车产业领域超过90%的创新都与汽车智能化系统相关，智能化是未来汽车发展的趋势。汽车智能化被认为是汽车技术发展进程中的一次革命，是夺取未来汽车市场重要而有效的手段。汽车已经从传统的代步工具逐渐向信息平台、娱乐平台转化。在这个基础上，车联网的概念也应运而生，它几乎涵盖了已有和未来的关于汽车智能化的所有技术。由于车联网技术尚未成熟，目前很多智能系统和预警系统也被作为主动安全系统使用，这些产品不仅能提示驾驶员潜在的威胁，还可以帮助驾驶员采取保护措施。这些驾驶员辅助系统大同小异，下面从换车道警告、驻车辅助系统、远光灯辅助系统等几个方面进行介绍。

1.换车道警告系统

BMW长期提供了多种多样的驾驶员辅助系统。这些系统可以通过为驾驶员提供信息、为驾驶员提供操作建议或在行驶过程中进行自动干预等方式辅助驾驶员操控车辆。换车道警告系统是一个新型系统，BMW 首次将其应用于 F01/F02 车辆。换车道过程中该功能可为驾驶员提供支持。为此，换车道警告功能通过两个雷达传感器监控后方和侧面路况，如图4所示。

换车道警告系统可识别出本车换车道时可能存在危险的交通情况。随后分两个等级提醒和警告驾驶员。这种交通情况包括例如远处车辆快速从后方驶近本车。这些车辆随即进入图4的“换车道区域”。驾驶员自己很难对这些情况做出判断，特别是在光线阴暗的情况下。雷达传感器工作时完全不依赖于光线强度。因此换车道警告系统可为驾驶员提供有效支持。其它车辆进入死角区域时也会存在危险。只有非常谨慎小心的驾驶员才会发现这些车辆。如果驾驶员疏忽大意，可能就会忽视此处的车辆。

图4　使用换车道警告功能时的典型路况

换车道警告系统的雷达传感器可在直至本车中间区域范围内识别出相邻车道上的其他车辆。在此换车道警告系统还能为驾驶员提供一项非常有益的帮助。只要系统已接通且处于准备工作状态，就会在出现危险换车道情况时通过第一等级“提醒”驾驶员注意。信息通过控制车外后视镜内的警告灯发出。如果在这种情况下驾驶员想要换车道且通过操作转向信号灯做出指示，就会触发第二个较严重的“警告”等级。相应警告灯随即以高亮度闪烁且方向盘开始振动。以此提醒驾驶员注意必须使用哪些操作元件，以消除危险情况：驾驶员必须停止换道操作并在必要时返回初始车道。

2.驻车距离监控系统(主动 PDC)

在BMW全新7系车辆上，不仅在挂入倒车挡R位的情况下，而且在挂入行驶挡D位的情况下也会启用驻车距离监控系统。另外在车速不超过约 5 km/h也会自动启用PDC。驾驶员以约 50 km/h 车速沿道路行驶，长时间行驶后接近位于道路右侧的大门入口。大门入口宽 2.8m，左右两侧各有一堵墙。此时车辆向右转弯以便驶入大门入口。假设在上述示例中空间非常有限且由于转弯半径条件不利车辆以不足约 0.6 m距离接近大门入口左侧围墙。在此情况下会在车辆接近围墙时车速未超过约4 km/h 的情况下自动启用驻车距离监控系统 PDC。

在中央信息显示屏 CID 内自动启用停车牌。驻车距离监控系统 PDC 的启用距离根据具体情况而定，因此可变。将行驶挡位切换到空挡位置时，不会自动启用驻车距离监控系统PDC，从而同样避免例如在自动洗车设备内接通。

只有所识别目标(车辆前方或后方)直接位于车道内(有碰撞危险)时才会发出声音。如果所识别目标不直接在车道内，仅在中央信息显示屏 CID 内发出视觉反馈。

驻车距离监控系统无法替代驾驶员本人对停车入位过程负责。驾驶员需通过直接观察来监控停车位和停车入位过程并在必要时进行干预，否则有发生事故的危险。

3.遥控驻车系统

全新BMW7系首次采用了遥控驻车功能。这种新型辅助系统可通过 BMW 显示屏钥匙遥控车辆驶入和驶出停车位。通过这种方式，系统可在无法实现驾驶员舒适上下车的狭窄正向停车位(例如车库和停车楼内)为驾驶员提供支持，这样可以避免上下车困难、避免上下车时撞到车门、更有效地利用停车空间，如图5所示。

由驻车距离监控系统和驻车操作辅助系统的超声波传感器以及环视系统摄像机在其系统限制内监控整个驻车过程。在此过程中驾驶员位于车外。驾驶员负责通过直接观察监督车辆周围情况并能够随时通过显示屏钥匙终止驻车过程。如果驾驶员离开了操作范围，车辆就会自动停止。

图5　遥控驻车系统

在驻车过程中可通过 BMW 显示屏钥匙使车辆移动其车辆长度的 1.5 倍距离。在此过程中车速约为1.8km/h。只能“向前”停车入位 ，“向前”和“向后”驶出停车位以及5°坡度停车。在通过遥控驻车功能驶出停车位过程中不进行转向干预，因此只能以直线方式驶出停车位，如图6所示。

图6　遥控驻车方式

遥控驶入和驶出停车位并非强制关联。因此，驾驶员可自行驶入停车位，之后遥控驶出停车位，反之亦然，但只能向前遥控驶入停车位。

五、小结

随着人们对驾乘体验要求的提高，汽车新技术的发展，尤其是智能化方向的运用如互联驾驶技术、实景实时导航与车载传感技术、无人驾驶技术将会逐步应用在车辆上。通过智能化交通信息平台，车与车、车与路之间能够及时获取有效信息，进而实现对行程的智能化管理，汽车拥堵与停车难现象将能够得到有效解决，由此带来的排放问题、能源消耗问题也可得到缓解。

(作者吴书龙单位：江苏省无锡汽车工程中等专业学校)