BMW Efficient Dynamics 1970 – 2015 – Elektromobilita

Málokdo si pamatuje, že vývoj elektrických pohonů BMW začal před více než čtyřiceti lety...

První vlaštovkou byly dva přestavěné kousky BMW 1602 Electric, které posloužily organizátorům nešťastných Olympijských her 1972 v Mnichově hlavně jako filmové vozy při dálkových disciplínách (maratony). S olověnými akumulátory o hmotnosti 350 kg a dojezdem jen 60 km (mimo město) se však pro běžný provoz naprosto nehodily. Zahájení sériové výroby BMW i3 v Lipsku koncem roku 2013 bylo tedy vyvrcholením vývoje elektromobility s modrobílým znakem BMW. Podívejme se na milníky tohoto vývoje. Od roku 1967 se v Mnichově zabývali myšlenkou elektrického automobilu, na projektu pracoval Dipl. Ing. Manfred Huber, šéf vývoje elektrických systémů (nastoupil u BMW v roce 1951), druhý muž v této funkci v historii značky, a Dipl. Ing. Günter Hofele, hlavní inženýr elektrického oddělení.

BMW 1602 Electric (projekt E7), postavený v roce 1970 na základě typu 1602 (114) se zážehovým čtyřválcem a pohonem zadních kol, zachoval klasickou koncepci pohonu, ale pod přední kapotou se ukrývala sada dvanácti olověných akumulátorů Varta 12 V; 12,6 kWh (společnost Varta patřila do Quandtova impéria stejně jako BMW); která napájela stejnosměrný trakční elektromotor Bosch 12/32 kW o hmotnosti 85 kilogramů, uložený podélně v tunelu s redukčním převodem místo obvyklé převodové skříně. Celá paleta akumulátorů o hmotnosti 350 kg mohla být vyjmuta a nahrazena čerstvě nabitou, o správnou provozní teplotu se staral termostatem spínaný radiální ventilátor 140 W. Čtyř- až pětimístný elektromobil zrychloval 0 – 50 km/h za 8 sekund, dosahoval největší rychlosti 100 km/h a jeho akční radius se zvýšil ze 30 km na dvojnásobek při ustálené jízdě trvalou rychlostí 50 km/h. Pozoruhodné jistě je, že se už tehdy využívalo regenerativní brzdění, kdy se elektromotor proměnil na generátor a dobíjel akumulátory.

Olympijské zkušební nasazení 1972 přineslo první poznatky, z nichž vyplynulo, že největší slabinou je akumulace elektrické energie. Vznikly dva prototypy. Manfred Huber se nevzdal, projekt E7/2 zatím zůstal jen na papíře (1974), měl to být menší elektrický automobil ve stylu BMW 700 (typ 107, resp. 119), který však už dávno vyběhl ze sériové výroby (1959 – 1965). Nakonec se přece jen elektrický BMW 700 zrodil, pod novým kódovým označením jako Projekt E29 v červnu 1975, jízdní zkoušky v upravené karoserii vyřazeného BMW 700 LS začaly v prosinci 1976. Namísto plochého vzduchem chlazeného dvouválce boxer 697 cm³ byl v zádi modernější stejnosměrný elektromotor Bosch 8 kW, napájený sadou lepších, byť nadále olověných akumulátorů Varta (deset kusů; 10,8 kWh a 12 V; celkem 318 kg!) s prodlouženou životností. Dobíjelo se palubní nabíječkou z běžné sítě za čtrnáct hodin! Bubnové brzdy originálu zůstaly zachovány, takže bylo lépe spoléhat na zpomalování rekuperací elektrické energie! Vůz zrychloval 0 – 50 km/h za 11,4 sekundy, dosahoval 65 km/h a v městském provozu ujel 30 km.

Následovaly další pokusy, víceméně utajené, k nimž patřil projekt elektrického City Coupé (E29/2) s novou elegantní karoserií, náklady však byly příliš vysoké, a tak se pokračovalo přestavbami různých vozů tehdy nejmenší a nejoblíbenější řady 3. Na řadu přišly nové typy akumulátorů, zkoušely se články Na/S, tedy sodík/síra (ty vyvíjel Ford už od šedesátých let). Vozy druhé generace BMW 3 (E30) byly upraveny na několik elektromobilů tím, že vycházely z typu BMW 325iX s pohonem všech kol, zadní však byl odpojen, a tak už v roce 1987 jezdily poprvé automobily BMW jen s předním pohonem! V rámci programu Electric Car with High-Energy Battery (elektromobil s vysokovýkonným akumulátorem), vyhlášeného v roce 1981, u BMW postavili zkušební stanoviště pro elektrické vozy s počítačovou analýzou, celkem vzniklo osm vozů na základě BMW 325iX, a to s dvou- i čtyřdveřovou karoserií a jako kombi Touring (testovala je německá pošta). Akumulátory Na/S vyvinula švýcarská firma BBC (Brown Boveri & Cie), po fúzi se švédskou ASEA v roce 1988 známá jako ABB (Asea Brown Boveri); měly trojnásobnou energetickou hustotu ve srovnání s olověnými, navíc byly bezúdržbové. Poprvé se uplatnila vyspělá řídicí elektronika s monitoringem dobíjení, vybíjení a kontroly teploty. Zkoušky probíhaly do roku 1990, nejen u Deutsche Bundespost, ale také u jiných organizací. Stejnosměrný elektromotor BBC/ABB měl výkon jen 17/22 kW, což jistě poštovním doručovatelům na pojíždění stačilo, akumulátory Na/S HEV (High-Energy Battery) kapacitu 22 kWh a hmotnost 265 kilogramů, vůz dosahoval 100 km/h, zrychloval na padesát za 9 sekund a akční radius v městském provozu byl dokonce 150 km. To konstruktéry povzbudilo k další práci. Na autosalonu IAA 1991 ve Frankfurtu se představil čtyřmístný miniautomobil BMW E1, první bavorské značky, konstruovaný od základu jako elektromobil.

Byl postaven za pouhých deset měsíců novou dceřinou společností BMW Technik GmbH jako lehký vůz pro městský provoz (880 kg), karoserie byla z hliníku a pokrokových plastů, sada akumulátorů Na/S 19,2 kWh o hmotnosti 200 kg uložena v bezpečnostním rámu pod zadními sedadly, za ní umístěn trakční (poprvé střídavý) elektromotor 32 kW (150 N.m) konstrukce BMW s redukčním převodem přímo na poháněné zadní nápravě. Kompaktní rozměry 3640 x 1648 x 1500 mm při rozvoru náprav 2325 mm, největší rychlost 120 km/h a dojezd 160 km by jistě vyhovovaly klientům v městskému provozu ještě dnes, stejně jako nadčasový design. Odpadní teplo z akumulátorů se využívalo pro vytápění interiéru, ve stanici se akumulátory dobily za dvě hodiny, ze zásuvky za šest hodin. Druhá generace BMW E1 byla představena na Frankfurtském autosalonu IAA 1993, dostala účinnější akumulátory ZEBRA, Na-Ni-Cl₂ (sodík-nikl-chlorid), lépe vyhovující rekuperaci brzdné energie, základní parametry se změnily jen mírně (19,0 kWh; 125 km/h a zrychlení 0 – 50 km/h ze 6,0 na 5,6 sekundy). V roce 1992 byla v Kalifornii uvedena studie BMW E2, vycházející z první E1, vlastně úprava pro americký trh. Kromě pěti prototypů E1 pokračovaly od roku 1992 přestavby řady 3, nyní už třetí generace BMW 325 (E36); celkem 25 vozů, z nichž osm se zkoušelo ve známém projektu elek-tromobility na ostrově Rujana (Rügen).

Automobilka BMW tam získala velké množství informací z provozu, testovala různé motory, převodovky a akumulátory (projekt ukončil BMW 3 Electric v roce 1997). Experimentální elektrická série BMW 325 (E36) začínala s akumulátory Na/S, pak lepšími jako ve druhé generaci E1 (nejprve 21,7 kWh, u BMW 3 Electric 29 kWh) a u jednoho vozu pokračovala nikl-kadmiovými (Ni-Cd). Elektromotor na střídavý proud dosahoval trvalého výkonu 32 (45) kW, hmotnost sady sodíko-niklo-chloridových akumulátorů činila 260 (350) kg, vozy dosahovaly 128 (135) km/h, zrychlovaly na padesát za 8,0 (6,0) sekundy a ujely na jedno nabití 120 (150) km. V letech 1995 – 1997 vzniklo dalších deset zmíněných elektromobilů řady 3 s řadou zlepšení, známých jako BMW 3 -Electric v typické jasně žluté barvě. Další vývoj už je dobře známý, BMW Group v roce 2008 uvedla elektrický Mini E s akumulátorem Li-Ion 35 kWh (260 kg), elektromotorem 150 kW a dojezdem 250 kilometrů, vyrobený v sérii přes 600 vozů, jež v každodenním provozu vyzkoušeli vybraní klienti na celém světě (z toho 450 v USA). V té době se však u mateřské značky už rodila koncepce elektrického BMW i3, ještě pod označením Megacity Vehicle (MCV), která už v roce 2007 určila sestavu hliníkového rámu Drive a kompozitového modulu karoserie Life. Největší kritiku sklidil Mini E za dvousedadlový interiér a omezený prostor pro zavazadla; klienti také dobíjeli baterie většinou doma v garáži, infrastruktura byla nedostatečná. Následujícím krokem se stala série BMW ActiveE na základě kupé řady 1, přestavěného na elektrický pohon (kódové označení E82 E). Nejprve vznikla studie Concept ActiveE (2010), jejíž vnitřní prostor nebyl omezen zástavbou elektropohonu, následovala více než tisícikusová série, uvedená do zkušebního provozu v roce 2011.

Ve standardní karoserii se zkoušely elektrické skupiny pro BMW i3, zejména trakční elektro-motor/generátor o výkonu 125 kW (170 k), vesměs výrobky z vlastního vývoje BMW Group. Akumulátory Li-Ion 32 kWh (450 kg) už dovolovaly největší rychlost 145 km/h, zrychlení 0 – 100km/h za 9,0 s a akční radius v městském provozu 160 km. Pokrok se zrychlil, poháněcí soustava prakticky shodného výkonu potřebuje v BMW i3 pro zástavbu o 40 % menší prostor, než tomu bylo v Mini E, a to jen o pět let později. Snížení hmotnosti pro MCV (i3) přineslo rozsáhlé využití hliníkových slitin a uhlíkových kompozitů CFRP (Carbon-Fiber Reinforced Plastic), pro jejichž produkci založila BMW Group v roce 2009 společný podnik s americkou SGL Automotive, který v Moses Lake (Washington) vyrábí uhlíková vlákna, z nichž v německém Wackersdorfu vzniká tkanina, jež se zpracuje v Landshutu na karosářské panely i3 (a hybridu i8) pro finální montáž v Lipsku.

V roce 2012 byla oznámena smlouva o spolupráci s firmou Boeing Commercial Airplanes, výrobcem prvního celokompozitového obřího dopravního letadla Boeing 787 Dreamliner, o následné recyklaci kompozitových materiálů po ukončení životnosti vozidel. Koncem února 2011 bylo oznámeno, že vznikne sub-brand BMW i, tedy podřízená značka pro elektrické a hybridní vozy BMW, které nebudou odvozeny od jiných automobilů BMW, ale konstruovány zcela nezávisle pro elektrická pohonná soustrojí. Šéfem projektu se stal Ulrich Kranz, který byl v devadesátých letech vedoucím vývoje X5 a X3, ale od roku 2007 vede Projekt i (jeho prvotinou je Mini E), a tak si vybral spolupracovníky. Patří k nim francouzský šéfdesigner Benoit Jacob, jenž vede BMW i Design od roku 2010 (dříve u Renaultu); Manuel Sattig, šéf plánování a komunikace; Antony Douglas, vedoucí služeb mobility; Uwe Dreher, šéf marketingu; Simone Lempa-Kindlerová, která má na starosti uplatnění ekologických materiálů, atd. Jejich prvním dílem je BMW i3, uvedený na trh 2013, loni v létě následovaný hybridním kupé BMW i8. Tím zatím více než čtyřicetiletý vývoj vyvrcholil. Další překvapení se připravují.

Převzato z časopisu

Fotogalerie