スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。

BMW iコンセプト

P90080213.jpg

P90080201.jpg

 BMWは、今年2月に脱化石燃料を指向したモビリティの展開を専門に行うサブ・ブランド「BMWi」を発足させた。
 しかしBMW i は、単にEVなどにシフトしたということではなく、新たなプレミアム・モビリティを提案するサブブランドとされ、この新しい分野でもプレミアム自動車メーカーとしての優位性を確保することが目的だ。
 BMW iブランドの象徴となるエンブレムは、これまでのBMWのバッジの外側に立体的なブルーのリングを加えたデザインになっている。
 BMW i は専用開発したクルマとその新車種に関連するサービスから成り、専用開発・生産から始まり、製品とサービスを展開する。より具体的には、BMW iブランドは最初から電動化されたモビリティにターゲットを絞り、テレマティックスや情報通信技術のサービスを展開するということだ。
 新サブブランドの第1弾として、2013年からBMW i3 、BMW i8 の2モデルの導入が決定されている。またBMWグループ自体も今後数年の間にモビリティ・サービスを大きく拡大する計画で、その布石として総額1億ドルを投じてニューヨーク市にベンチャー投資会社「BMW i ベンチャーズ社」を設立している。
 この戦略は2007年から将来の自動車社会に対する提案を模索していたBMWグループのシンクタンク「プロジェクトi」で煮詰められた結論だ。プロジェクトiとは、BMWナンバーワン戦略(質的にナンバーワンの企業であることを追求する)のもとで、持続可能で先駆的なモビリティ・コンセプトを開発し、企業とビークル・プロジェクトの両方に技術ノウハウを展開。そしてプロジェクトiの最終目標は、パーソナル・モビリティにプレミアムな製品とサービスを提供できるトップメーカーになるということだという。
 2011年7月、BMW iは2台のコンセプトカー、i3、i8の概要を公表した。なお現時点ではコンセプトカーとされているが、限りなく量産仕様に近く、すでに量産開発が進行しているといえる。

iコンセプト

 i3は、メガシティビークルという別称を持っている。メガシティビークルとは、人口800万人以上の都市での使用を想定した都市モビリティビークル、すなわち純粋のEVとされている。i3のコンセプトは、EVシステムとカーボンキャビンという新しいアーキテクチャーで実現した世界初のプレミアム電気自動車とされている。
 一方のi8はすでに公表されていたビジョン・エフィシェントダイナミックスのコンセプトカーデザインをそのまま使用し、未来志向、インテリジェンス、革新性を備えたスポーツカーで、プラグイン・ハブリッドカーとされている。

P90080247.jpg
↑i3

P90080251.jpg
↑i8

 いずれもクルマも「LifeDrive」コンセプトをキーワードに開発されている。
 従来のEV、BMWでいえばMINI EやBMW ActiveEなどは既存の内燃エンジン搭載車を改造してEVとしているが、これは重量などの点で大きなな制約が生じる。このため長期的に見るとEVとしては最良の回答とはなりえないというのがBMWの結論だった。
 したがってEV専用の、電気駆動システムのすべての技術的要件(大型バッテリーを含む)を満たしつつ、軽量化、航続距離の最大限の延長、余裕のあるスペース、走り、そしてバッテリーと乗員の安全性の確保を新たなパッケージング、コンポーネンツレイアウトを採用することで実現することにした。
 結果的に「LifeDrive」コンセプトでは、ふたつの独立ユニットから構成される。ひとつはドライブ・モジュールで、このモジュールには、サスペンション、電池、駆動システム、構造機能および耐衝撃機能をアルミニウム製のプラットフォームに組み込んだものだ。
 もうひとつはライフ・モジュールと呼ばれ、すべてがカーボン(CFRP)製の、高強度かつ超軽量のキャビンである。この超軽量構造のキャビンにより、航続距離の増大、動力性能のアップ、ハンドリングが大幅に向上し、ドライブ・モジュールとねじり剛性に優れたライフ・モジュールとの結合により、高レベルの運動性能が実現している。
 BMW i3コンセプトとBMW i8コンセプトのもうひとつの特徴は、同クラスの競合車よりも大径で幅の狭いホイールが上げられる。スリムなタイヤにより、空気抵抗と転がり抵抗が大幅に小さくなり、バネ下質量が軽減され、1回の充電での走行距離がさらに延長され、消費エネルギーロスを抑えているのだ。
 カーボン・キャビンとアルミ製のドライブモジュールを組み合わせるというコンセプトは、圧倒的な衝突安全性能を実現していることも注目に値する。これは、超軽量設計と安全性きわめて高いレベルで両立可能であることを証明している。
 F1マシンのコックピットと同様、CFRP製キャビンはきわめて強固な生存空間を作り出す。ポール衝突試験、側面衝突試験、横転試験などでカーボン素材の持つ高い安全性能が確認されたという。金属製の構造の場合、広い衝撃吸収ゾーンを追加する必要があるが、CFRP製の構造では特殊な変形エレメントを備えることで、驚くほど狭いエリアで高い衝撃を吸収することが可能で、大きな衝撃が集中しても、この素材はほとんど座屈することがない。こうした高強度なCFRP製キャビン、LifeDriveモジュールは、乗員と電池を最適に保護することができるのだ。

i3:電車に似たパワー制御

 i3はサイズ的にはCセグメントをベースにしながら完成度の高いパッケージングを実現している。キーワードはダイナミック・コンパクトだ。
 i3の構造は「LifeDrive」アーキテクチャーと呼ばれる。超軽量、安全、広い居住空間を実現するためのキーポイントで、革新的なCFRP(カーボン)を使用した軽量化設計のアッパーボディ/骨格を採用。これは世界初の完全な量産カーボンボディという意義も持っている。超軽量なカーボンボディは航続距離の伸延、ハイレベルの衝撃減衰性と高強度を両立させた高い衝突安全性以外に、ドライビング・ダイナミクスの向上にも寄与する。もちろん極めて軽量なボディ、シャシーは駆動用電池関連の重量、約300kgを相殺する狙いでもある。

P90080213.jpg

P90061166.jpg

 リヤ・アクスルに配置された出力125kW(170ps)の永久磁石ハイブリッド同期モーターは、すでにBMW ActiveEのプレ量産仕様車で採用済みだが、BMW i3コンセプト用は重量と動力性能の点でさらなるチョーニングが行われた。このモーター、パワーエレクトロニクスはBMW内製で、きわめて小型で高出力タイプになっている。このモーターは、発進時に250Nmのトルクを発生。なおi3とほぼ同じセグメントに属する日産リーフの駆動モーター出力が80kWだから、i3のモーターが50%以上強力でパワー重視型だ。
 i3コンセプトの発進加速タイムは、0→60km/hで4秒以下、0→100km/hで8秒以下としている。1速トランスミッションはリヤホイールに駆動力を伝達し、シフト動力の損失を生じるシフト操作は不要で、リミッターが作動する150km/hまで加速できる。 
 i3はアクセルペダルにも特徴がある。
 ドライバーがアクセルペダルから足を浮かせると、電気モーターがジェネレーター(発電機)として機能し、運動エネルギーを電流に変換して電池を充電する。このエネルギーの回生はブレーキ効果を生むため、減速に大きく貢献することはいうまでもない。市街地走行では、すべての減速操作の約75 %を、ブレーキペダルをまったく踏むことなく行うことができ、きわめて強力なブレーキ回生を行う点はこれまでのの電気自動車と異なる点だ。このブレーキ回生機能を積極的に利用した場合、航続距離は最大20%延長されるという。
 さらにアクセルペダルだけを使った加減速の「単一ペダル操作」以外に、フリーホイール(惰性走行)機能も持つ。BMW i3コンセプトにはアクセルペダルの「ニュートラル」ポジションが備わっているのだ。ペダルがこの位置にある限り、ドライバーがペダルから足を浮かせても回生に切り替わらず、電気モーターのゼロトルク・コントロールによりドライブトレインを切り離された状態に保つ。このため車両は出力を消費することなく、自分自身の運動エネルギーによって惰性走行を行う。これにより航続距離をいっそう延長することができる。
 電池はリチウムイオン電池を採用し、水冷&ウォーマーシステム採用。厳冬でも高気温の気候でも安定した出力を得られるようにしている。三菱iMiEVやテスラーは電池が過熱状態になるとフェイルモードになり、日産リーフの電池は冷却性は優れているが極寒地では電池ヒーターを使用する必要がある。i3は当初からウォーマー&クーリングを盛り込み済みということだ。
 i3は約150kmの航続距離を持つが、オプションとしてレンジエクステンダー(REx)が用意されているのもユニークだ。RExは小型のガソリン・エンジンで、これがジェネレーターを駆動することでバッテリー充電量を維持し、電気モーターの航続距離を延長する仕組みで、バッテリー充電量が危機的なレベルに達するとRExが必要なエネルギーを供給する。なおRExと付属のジェネレーターは、スペースに余裕のあるリヤアクスルに設置する。
この内燃エンジンはSULEV規格に適合し、オートスタート&ストップなどの機能を持っている。

 i3のライフ・モジュールは、最新の同クラス車と比較してもより広く感じられる室内パッケージを実現している。全長は4mを切るサイズだがロングホイールベース、高い全高で広いキャビンスペースを実現しているのだ。
 パッケージングの特徴は、駆動系コンポーネントはドライブモジュール内に格納されるのでフロアにはセンタートンネルが存在せず、フロントおよびリヤの左右席はウォークスルーとなっている。したがってドライバーはフロントの助手席側ドアから容易に乗り降りでき、たとえば、運転席側を壁に近づけて駐車する場合に便利になっている。

P90080553.jpg

 4シーターで、開度の大きな観音開きドア、約200Lのラゲージスペースを持つ。
 EVで大きな課題となる航続距離は、LifeDriveアーキテクチャーによる軽量設計のみでは、実現したわけではない。航続距離をアップするためブレーキエネルギー回生機能と航続距離延長を目的とした機能(ECO PROモード、ECO PRO+モード)も採用している。
 ECO PROモードをONにすると、すべての機能が最大効率で作動し、たとえばドライバーのアクセルペダル操作に対して出力を制限し、空調機能も可能な限り電力消費を節約する。同時に洗練された空力設計と幅が狭く転がり抵抗の低いホイールが走行抵抗を最小限におさえ、最大限の航続距離実現しているのだ。
 またi3は通信機能を装備しており、スマートフォンからアクセス可能なリモート機能により、ボタンをタッチするだけでドライバーに駐車位置を知らせたり、利用可能な最寄りの充電ステーションを示し、プレコンディショニング(事前エアコン稼動)を作動させ、車両の現在の状態を表示することができる。また、運転中はインテリジェントなアシスタンス・システムが単調な市街地運転のストレスを和らげるなどの機能を装備する。これらの点は限りなく日産リーフと同様の機能といえる。

i8:4WD、50:50のスポーツモデル

 BMW i8はiブランドの中でエモーショナルなスポーツカーと位置付けられる。低い全高、前後を流れるダイナミック、かつ空力的なデザインがi8のキャラクターを物語る。
 デザイン的には、前後のオーバーハングを切り詰め、電気モーターをアクスルに置いているがボンネットの高さはきわめて低い。
 また空力デザインを徹底し、ボディ表面の形状により気流をコントロールする手法を採用。例えばフロントのエアインテークから流入したエアはフロントのホイールアーチからホイール側面に流され、そのままボディサイドを流れることでエアカーテンを形成する。
ボディ側面全体もストリームフロー、つまり流速の早い気流をスムーズに導き、アンダーフロアは完全にフラットに整形しているなどエアロダイナミクスを極めており、Cd値は発表されていないものの、現在でトップレベルの仕上がりといえる。(コンセプトカーのビジョン・エフィシェントダイナミクスの段階でCd=0.22とされていたので現時点でもこれに近いと思われる)

P90080226.jpg

P90080180.jpg

 BMW i8コンセプトは、LifeDriveアーキテクチャー・コンセプトがスポーツカーにふさわしいタイプに変更され、トップレベルの動力性能と俊敏なダイナミクスを発揮できるようになっている。i8コンセプトはハイブリッド・コンセプト、すなわちフロントの電気駆動システムとリヤのエンジンとを連動させて、ハイレベルのドライビングプレジャーを実現しようというものだ。
 BMW i8コンセプトのLifeDriveアーキテクチャーは、フロントアクスル・モジュール、パッセンジャー用のキャビン、リヤアクスル・モジュールを組み合わせるというレイアウトを採用しているのだ。
 駆動システムは、フロントおよびリヤアクスル・モジュールに組み込まれており、この両者をCFRP製のライフ・モジュールが結合する形となる。プラグインハイブリッド車であるBMW i8コンセプトは、EVのBMW i3コンセプトより電池スペースは小さいので、トランスミッションが配置されるセンタートンネル状のライフ・モジュール内のエネルギートンネルの内部にレイアウトされている。
 こうして、フロントおよびリヤアクスル・モジュールは、キャビンや電池を含み、ひとつの機能ユニットを形成。耐荷重の役割を担うだけでなく、幅広い耐衝撃機能も担っている。もちろんエネルギートンネル内に高電圧の電池を配置することで、車両は低重心で、さらに各アクスルにモーターとエンジンを配置したことにより、50:50の前後重量配分も実現している。
 BMW i8コンセプトの前後アクスルは、i8がスポーツカーであることを前提に、ハンドリング特性を重視した設計となっている。フロントのマルチリンク・アクスルのジオメトリーは、キャンバー変化、トー変化ともにフラットに。また、前輪駆動により影響がステアリングに及ばないように配慮されている。
 CFRP製のキャビン内で、ドライバーはクラシックなスポーツカーのスタイルで着座するポジションとなる。キャビンはモーターとエンジンの間に囲まれ、またキャビンのフロア中央にはエネルギートンネルが縦通する。
 Aピラーに支点を持つ回転式ドアは広い開口部を生み出し、フロントシートとリヤシートの両方へのアクセスを容易にしている。BMW i8コンセプトは4座席を備えるため、スポーツカーとはいえ日常的な使用を前提にしている。
 電気自動車の駆動システム(モーターや電池)は、同等の内燃エンジンと燃料満タンのタンクよりも最大200 kg重くなる。優れた電気自動車とするためには、軽量設計はドライビング・プレジャー、アジリティ、安全性の向上に導く王道なのだ。
 そして軽量化技術のメインメニューになっているのがカーボン(CFRP)構造である。CFRPはスチールと同等の強度を備え、約50%軽量。アルミニウムの場合はスチールより30%
ほど軽量でしかないのだ。
 レジン樹脂加工された炭素繊維の織物からな成るCFRP製コンポーネントのほか、i8コンセプトでは場所によっては網上げ成形(フィラメント・ワインディング)の特殊な織り方をしたCFRP構造も使用されている。この場合、カーボン繊維は金型の上で編み物のように織られる。このため設計の自由度が高く、必要な接合箇所を減らすことができ、フラットに段差なく結合できる点も、高い強度の実現に貢献している。そのため網上成形の構造は、特に衝突時により高い強度が求められる場所、ドアシル、ドア、Aピラーなどに使用されていえう。
 金型の直径を調整する製造工程を加えることで肉厚を最適化することもきわめて容易だ。結合や連結部品を用いることなく、はるかに複雑な形状のものを作ることができ、何よりも切断による廃棄物もなくなるのである。

 i8のアルミ製シャシー&ベースフレーム、CFRP製のキャビンという構成はi3と共通だが、コンポーネンツのレイアウトとパッケージングはi8独自のものだ。
 すでに述べたように、i8はフロントアクスル(モーター駆動)モジュール、キャビン(ライフモジュール) 、エンジンで駆動されるリヤアクスル・モジュールで構成される。
またバッテリーはセンタートンネル内に配置される。
 フロントはi3に使用されているモーターを特性を変更して採用し、リヤは164kW/220ps、最大トルク300Nmのターボチャージャー付き1.5L・3気筒ガソリン・エンジンで駆動される。以前のコンセプトカー、ビジョン・エフィェエントダイナミクスの時点ではエンジンは3気筒ターボディーゼルであったが、i8はガソリンターボに変更したのだ。これはより厳しい排ガス規制をクリアするためにはディーゼルよりガソリンが有利と判断した結果だろう。しかし、いずれにしても1.5Lから220psを発生する超高性能エンジンである。
 またリヤのエンジンは、高電圧ジェネレーターを駆動する役割も果たしている。この発電機は電池を充電するために機能する。もちろん電池は家庭用電源で充電できるようになっており、プラグインハイブリッド機能を持つ。充電時間は約1.5時間で満充電できる。
 いずれにしてもシステム総合出力は260kW、最大トルク550Nmを発生し、0→100km/h加速は5秒以下、最高速はリミッター作動で250km/hというスポーツカーにふさわしい動力性能を発揮する。なおフロントのモーターは常時駆動し、なおかつ発電用のジェネレーターも備えているため機能的には2モーターのシリーズパラレルハイブリッドとなり、また同時に前後可変駆動トルク制御の4WDでもある。トヨタのシリーズパラレル・ハイブリッドの大きく異なるところは、コンパクトな3気筒エンジンとしながら220psと極めて高出力を引き出していることで、モーター駆動とエンジン駆動の比率はECUにより常に最適バラランスを得るとしているものの、イーブンと考えてよいだろう。
 燃費はEUテストモードで3L/100km、NEDCに近いモードで5~7L/100kmで、アッパーミディアムクラスのスポーツカーとしては傑出していることになる。
 またリチウムイオン電池でフロントのモーターを駆動し、リヤのエンジンを停止するEVモードで35kmを走行できるという。
 ブレーキエネルギー回生はフロントのモーターが担当する。もちろん積雪路やウエット路でも、車両安定性を損ねることなく最大限のブレーキエネルギー回生を行うようになってる。
 

コメント

非公開コメント

プロフィール

TASG

Author:TASG
Mail:songben.haru@gmail.com

最近の記事
月別アーカイブ
カテゴリー
FC2カウンター
メモリーの格安通販
秋葉原の「上海問屋」
PC関連パーツ COREGA DIRECT
COREGA
日本HPのオンラインストア 
日本ヒューレットパッカード
雑誌 MOOK通販 Fujisan.co.jp
カーシェアリング
三井のカーシェア|カレコ・カーシェアリングクラブ
FC2レンタルサーバーLite
メールフォーム

名前:
メール:
件名:
本文:

核心を追求する CAR サイト
ブログ内検索
リンク
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。