FOTO: BMW Vision EfficientDynamics, supercar-ul BMW cu motor diesel de 1,5 litri

BMW va prezenta la jumatatea lunii septembrie, in cadrul Salonului Auto de la Frankfurt, conceptul BMW Vision EfficientDynamics – un supercar dotat cu un motor diesel de 1,5 litri, cu trei cilindri, care dezvolta 163 Cai Putere (CP). Secretul pentru ca masina sa atinga 250 de kilometri pe ora (limitat electronic) este altul.

BMW Vision EfficientDynamics, capabil sa transporte in total patru pasageri (2+2 locuri), are doua motoare electrice, cate unul pe fiecare punte, fata / spate, a caror putere variaza.

Ideea de baza este ca masina dezvolta, prin toate cele trei propulsoare, pentru un interval scurt (spre exemplu la depasire), 356 CP si un cuplu de 800 Newton-metri (Nm). In plus, acceleratia de la 0 la 100 de kilometri pe ora se realizeaza in 4,8 secunde, iar consumul mediu de carburant este de 3,76 litri pentru o suta de kilometri parcursi.

In pofida performantelor dinamice remarcabile, emisiile de dioxid de carbon sunt de numai 99 de grame pe kilometru.

BMW Vision EfficientDynamics este capabil sa ruleze numai cu energie electrica, doar cu puterea motorului turbodiesel sau printr-o combinatie infinita a celor trei surse de energie, spune BMW.

Dezvoltata pe baza tehnologiilor transferate din Formula 1, caroseria acestei masini sport unice foloseste materiale ultrausoare.

Cum functioneaza?

Dispunerea speciala celor trei propulsoare permite realizarea unei transmisii integrale si in modul 100% electric. Rezultatul este o pierdere minima de putere si, in acelasi timp, o transmisie armonioasa a puterii disponibile in orice situatie. Prin designul sau, BMW Vision EfficientDynamics transmite, in premiera, aspectul dinamic – atat de specific masinilor sport BMW – la un automobil hibrid.

Propulsorul de 1,5 litri urmeaza conceptul de downsizing (de reducere a capacitatii cilindrice si de marire in acelasi timp a puterii), prin utilizarea unui motor cu capacitate relativ redusa, combinat cu turbocompresie pentru scaderea consumului de combustibil.

Prin dimensiunile sale compacte, propulsorul cu trei cilindri este integrat perfect in fata puntii spate, ca la un model sport cu propulsor dispus central.

Combustibilul este furnizat de cea mai noua generatie a injectiei directe common-rail, iar turbocompresorul dispune de o geometrie varibila a admisiei pentru mai multa eficienta. Puterea maxima dezvoltata este de 163 CP, cu un maxim al cuplului de 290 Newton-metri. Coeficientul de putere per litru atins la acest motor este de 109 CP, un record pentru tehnologia diesel.

Puterea furnizata de propulsorul turbodiesel este transmisa catre puntea spate prin intermediul unei cutii de viteze cu dublu ambreiaj. BMW Vision EfficientDynamics vine echipat cu cea mai noua versiune a cutiei de viteze BMW cu dublu-ambreiaj si sase trepte.

Propulsorul cu combustie este completat de doua motoare electrice. Inginerii BMW au ales combinatia motorului hibrid sincron la puntea fata cu un sistem complet hibrid la cea spate.

Printr-o configuratie specifica a sistemului, ca un hibrid avansat ideal pentru utilizarea pe sosea, conducatorul beneficiaza de plusul de eficienta al motoarelor electrice pe o plaja mult mai larga a turatiilor decat la o masina hibrid conventionala.

Puntea spate dispune de a doua generatie a sistemului complet hibrid, care corespunde tehnologiei introdusa in premiera la modelul de serie BMW ActiveHybrid 7. Functionand ca un motor electric, unitatea compacta dintre motorul cu combustie si cutia de viteze cu dublu ambreiaj dezvolta o putere constanta de 25 kW si este capabila sa atinga un maxim de pana la 38 kW. Varful curbei de cuplu este, din nou, de 290 Nm, puterea dezvoltata in acest mod contribuind, in functie de conditii, fie la sustinerea motorului cu combustie, fie la condusul in modul complet electric.

La frana de motor sau la franare, motorul electric actioneaza ca generator de energie electrica pentru acumulatorul litiu-polimer din masina. Energia dezvoltata in acest mod este generata fara vreun consum suplimentar de combustibil, folosind la maximum principiul sistemului de recuperare a energiei la franare (Brake Energy Regeneration), disponibil la actuala gama de modele BMW.

Energia consumata la franare in cazul unui automobil conventional este astfel economisita.

Un al doilea motor electric actioneaza pentru puntea fata. Acest propulsor – un motor hibrid sincron – ofera o putere permanenta de 60 kW si un varf al cuplului de 220 Newton-metri. Un plus de putere de pana la 84 kW este disponibil pentru o perioada de pana la 30 de secunde, in timp ce pentru 10 secunde motorul electric este capabil sa dezvolte 104 kW. Puterea este transmisa prin intermediul unei cutii de viteze in doua faze, cu o singura treapta cu raport redus.

In functie de conditiile de trafic sau de stilul de condus, cele doua motoare electrice pot fi utilizate amandoua pentru accelerare sau pentru recuperarea energiei la franare sau la folosirea franei de motor.

Acest principiu asigura un nivel ridicat de eficienta pentru gestiunea energiei, pentru utilizarea la maxim a resurselor acumulatorului cu litiu-polimer ramane. La accelerare, motoarele electrice aduc un plus de performanta si asigura o reactie spontana si directa, precum si o reducere semnificativa a consumului.

Celulele de energie disponibile la BMW Vision EfficientDynamics sunt gazduite de un element al sasiului, din fata pana in spate, pe mijlocul masinii. Unitatea din fata este complexul litiu-polimer, o dezvoltare a acumulatorului litiu-ion, in prezent cea mai eficienta tehnologie de stocare a unui nivel ridicat de energie electrica pentru performante maxime. BMW Vision EfficientDynamics dispune de 98 de celule litiu-polimer, fiecare cu o capacitate de 30 A/h, si dezvolta o intensitate de 600 A la o tensiune de 3,7V.

Pentru un interval de 30 de secunde fiecare celula este capabila sa dezvolte o intensitate maxima de 1.200 A.

Dispunerea in serie a celulelor litiu-polimer contribuie la generarea unei tensiuni nominale de 364 V, iar capacitatea bruta de stocare a acumulatorului este de 10,8 kW/h.

Prin faptul ca ofera o capacitate neobisnuit de mare de descarcare (80%), bateria furnizeaza 8,6 kW/h pentru condusul automobilului.

Masa totatala a sistemului de stocare este de numai 85 kg. Prin constructie, modul de utilizare si calitatile acumulatorului litiu-polimer, este redusa incalzirea bateriei, fara a mai fi nevoie un sistem de racire.

Cum se incarca masina?

Sistemul se poate incarca de la o sursa de putere conventionala. Recuperarea energiei franelor transfera constant puterea electrica generata, in timpul condusului fara consum suplimentar de combustibil, catre acumulator, care ulterior poate fi utilizata la furnizarea puterii atat spre motoarele electrice, cat si spre reteaua de bord.

O alta optiune este aceea de a conecta celulele litiu-polimer la o sursa conventionala de curent pentru un proces simplu si eficient de incarcare, prin utilizarea conectorului plug-in din aripa dreapta fata a masinii. Conectat la o sursa clasica de curent, spre exemplu o priza din casa (220 V, 16 A), sistemul are nevoie de maximum doua ore si jumatate pentru incarcarea celulelor litiu-polimer. Iar atunci cand este disponibila o sursa de curent cu tensiune si amperaj mai mari (380 V, 32 A), timpul de incarcare este mult mai scurt, cel mult 44 minute.

Pe langa facilitatile de stocare a energiei electrice, BMW Vision EfficientDynamics dispune si de un rezervor conventional in partea din spate a tubului central al sasiului, cu o capacitate de 25 litri.

Cand functioneaza numai pe motorina, prototipul BMW Vision EfficientDynamics este capabil sa acopere o distanta de aproximativ 650 de kilometri numai prin utilizarea motorului cu combustie. Beneficiind de o raza suplimentara de actiune de pana la 50 kilometri in modul complet electric, masina poate parcurge in total aproximativ 700 kilometri.

Cum se calculeaza consumul?

Ca hibrid plug-in, BMW Vision EfficientDynamics este capabil sa acopere intregul ciclu pentru masurarea consumului si cu motorul cu combustie complet oprit. Pentru evaluarea consumului se realizeaza incarcarea celulelor litiu-polimer la acelasi nivel ca la pornire printr-o sursa externa de putere.

Pentru a determina consumul de putere electrica, singura cerinta este aceea de a compara nivelul de incarcare al acumulatorului inainte si dupa test. Prin aplicarea acestui proces de masurare, prototipul BMW Vision EfficientDynamics consuma 17,5 kW/h la 100 kilometri, echivalentul unui nivel al emisiilor de dioxid de carbon de 50 grame per kilometru in ciclul de testare european.

Pentru a determina volumul total al emisiilor de dioxid de carbon, cand se ruleaza in modul 100% electric, noile standarde legale de masurare a nivelului de consum sunt pregatite pentru modele hibrid si pentru cele integral electrice.

Prin aplicarea acestei metode de calcul, nivelul emisiilor CO2 generate de BMW Vision EfficientDynamics este redus la numai o treime din datele initiale de 99 grame pe kilometru.

Tehnologie din Formula 1

Cu o inaltime de numai 1,24 metri si o linie arcuita a acoperisului. Prin montarea motorului in fata puntii spate, designerii au reusit sa construiasca o parte frontala mult coborata si foarte subtire. Aerodinamica este influentata de fantele active ale radiatorului, care se pot inchide complet atunci cand nu este nevoie de o putere mare de racire.

Aceasta functie eficienta are la baza controlul activ al flapsurilor grilei radiatorului, parte a strategiei BMW EfficientDynamics utilizata la multe din modelele ale actualei game de masini BMW.

Numeroase detalii de design ale caroseriei sunt bazate pe cunostintele pe care BMW le-a dobandit in Formula 1, mai multe elemente ale caroseriei servind ca deflectoare de aer si aripi de ghidare, asa cum sunt cele de pe monopostul BMW Sauber F1. Spre exemplu, montantii A, conceputi ca niste tuburi, contribuie la directionarea curentului de aer in acelasi mod ca si stopurile cu profilul lor de aripa.

Partea de dedesubt a masinii este complet acoperita. Se mentine astfel o suprafata lina care evita realizarea oricarui curent turbionar ce poate creste consumul de combustibil. Fantele subtiri din spoilerul fata ghideaza curentul prin doua galerii inchise catre pasajele rotilor, unde aerul iese printr-o fanta foarte subtire, chiar langa flancurile exterioare ale pneurilor. Acest jet de aer ramane pe rotile fata precum o cortina, ca o perdea de aer cu un pronuntat efect stabilizator.

Pentru a optimiza suplimentar calitatile aerodinamice ale intregului automobil, BMW Vision EfficientDynamics este echipat cu pneuri si jante de dimensiuni neobisnuite pentru o masina sport. Pneurile masoara 195/55 in raport latime-inaltime, in timp ce jantele de 21 de toli ofera o suprafata de contact cu soseaua care altfel este disponibila doar la cauciucurile mai late.

In combinatie cu cinematica sofisticata a puntii, acestea asigura un comportament deosebit de agil. Capacele foarte largi ale jantelor, care se intind pana spre flancurile pneurilor, adauga prototipului BMW Vision EfficientDynamics un aspect unic, foarte diferit cand este privit din lateral.

Profilul lamelar integrat in jante contribuie la reducerea efectului negativ al rotilor pivotante asupra aerodinamicii generale a masinii. Per total, aceste caracteristici care optimizeaza calitatile aerodinamice ale automobilului ofera prototipului BMW Vision EfficientDynamics un coeficient aerodinamic (Cx) foarte redus, de numai 0,22.

Cu o lungime de 4,60 metri, o latime de 1,90 metri si o inaltime de 1,24 metri, masina ofera spatiu suficient pentru patru pasageri si bagajele acestora. Prin folosirea materialelor ultrausoare, masa automobilului este limitata la 1.395 kg, iar centrul de greutate ramane mult coborat, contrar confortului si dinamicii oferite.

Cu o sarcina maxima admisa de 445 kg masina are un volum al portbagajului mic, de 150 litri, dar care permite conducatorului si pasagerilor sa poata incarca pana la doi saci de golf. pentru a indeplini cerinte suplimentare de incarcare, spatarul scaunelor spate poate fi rabatat individual pentru a furniza spatiu de stocare suplimentar.

Scaunele foarte subtiri sunt realizate dintr-o scoica de kevlar, o structura cu tub central si tapiterie cu umplutura personalizata. Aceasta combinatie asigura un confort suprem cu o masa minima.

Scaunele conducatorului si ale pasagerului din fata sunt conectate la consola centrala pentru a forma „un peisaj” interior comun, in timp ce scaunele spate, ancorate de podea, vor da impresia ca plutesc. Materialele naturale si nuantele coloristice ale tapiteriei scaunelor si ale celei de interior subliniaza atmosfera simpla, dar sofisticata a habitaclului.

Portierele conceptului BMW Vision EfficientDynamics se deschid asemenea aripilor unui pescarus, rotindu-se pe pivoti aflati pe coloana fata a acoperisului, la nivelul semnalizatoarelor. Cum masina nu are montanti B, decupajele largi ale usilor asigura un acces facil catre toate cele patru scaune.

Perspectiva de viitor pentru BMW EfficientDynamics

Un obiectiv al inginerilor BMW a fost, oriunde era posibil, sa reduca suplimentar pierderea de energie – aflata inca la un nivel substantial – chiar si la cele mai eficiente motoare cu combustie.

Acesta este motivul pentru care un generator termoeletric (TEG), racit cu apa, a fost integrat in sistemul de evacuare al BMW Vision EfficientDynamics, contribuind la transfomarea unei parti importante a energiei termice inmagazinata in emisiile evacuate, in energie electrica. Aceasta tehnologie, folosita initial pentru alimentarea satelitilor, utilizeaza efectul Seebeck, care genereaza o tensiune la diferenta de temperatura intre doi conductori metalici.

La prototipul BMW Vision EfficientDynamics, generatorul termoelectric, care si-a dovedit deja calitatile practice la masina de teste din gama BMW Seria 5, dezvolta o putere maxima de pana la 200 W.

Galeriile si conductele sistemului de evacuare sunt concepute, in acest caz, pentru a mentine toata puterea si caracteristicile specifice motorului cu combustie chiar si atunci cand se foloseste acest sistem de generare.

Componentele individuale ale sistemului de la bordul BMW Vision EfficientDynamics sunt interconectate, existand premisele pentru implementarea unui sistem avansat pentru gestiunea energiei, prin utilizarea informatiilor culese de senzorii de la unitatile de asistenta a conducatorului montate in automobil.

Datele furnizate, spre exemplu, de senzorul de ploaie sau de Active Cruise Control (tempomatul activ) cu functia Stop & Go, precum si de sistemul de navigatie, sunt analizate ulterior de unitatea centrala de control. Prin evaluarea acestor date, computerul de bord este capabil sa prevada stilul de condus pe urmatoarea zona de drum, aceste calcule contribuind la pregatirea automobilului pentru cerintele viitoare si eficientizand utilizarea energiei disponibile prin operarea optima a tuturor sistemelor.

In cazul in care computerul central superperformant stabileste ca, de exemplu, conducatorul va intra pe o autostrada, puterea utilizata pentru sistemul de racire este redusa din timp pentru o anumita perioada, de la premiza ca o scurta crestere a temperaturii de racire, ce rezulta dintr-o asemenea masura de economisire a energiei, va fi eliminata rapid la o viteza mai mare a masinii pe autostrada. Un alt exemplu al acestei preconditionari este recuperarea energiei de la aerul conditionat, de la EPS Electronic Power Steering (servodirectie electronica) si de la Brake Assistant (asistarea franelor).