BMW i4 动力系统篇，智能轻量化设计和优化空气动力学

最近宝马发布了宝马I品牌最新的Gran coupe车型I4 E驱动器40和i4 M50。

而i4 M50是BMW M GmbH的首款纯电动性能车型。i4将Gran coupe优异的功能性和空间与BMW最新第5代eDrive电力驱动系统的瞬时动力传输相结合。一流的驾驶动态和长途舒适性、优雅的设计、不妥协的做工、尖端的用户车辆界面，以及先进的信息娱乐和驾驶辅助技术，所有这些都结合在一起，提供了无愧于终极驾驶机器称号的零排放BMW。

第5代eDrive动力技术结合了电动马达、电力电子设备、充电系统和高压电池。电动马达、电力电子设备和变速器共享一个紧凑的外壳，而高压电池的高度仅有4.3寸，安装在地板较低处，以降低整体重心提高操控的灵活性。其中，i4的最新一代电池具有高达200kW的最大直流快速充电能力，以及交流充电功率可达11kW。

可持续性和减少碳足迹

可持续性是全新i4开发不可或缺的一部分，从材料采购到i4本身的生产，再到未来组件的回收利用。价值链的每一步都经过细致研究，以将i4的碳足迹降低到绝对最低的水平。BMW集团采取的措施包括所有电池供货商承诺所提供部件的生产，仅使用可再生能源电力。其中，铝制电动马达外壳也是由纯绿色能源制造。而BMW集团慕尼黑工厂的i4生产线，则仅使用当地提供的水力发电。

此外，i4的高压NMC-811电池的钴含量低于10%。BMW集团自行采购电池生产所需的钴，然后将其提供给电池供货商。电池生产所需的锂同样是在BMW集团监控的透明条件下获得的。BMW集团从澳洲的硬岩矿床中采购用于i4上的高压电池组的锂，并将其转交给电池制造商。

然而，i4的电动马达未使用稀土材料制造，因此BMW集团不必受限于稀土的供应缺点。i4中使用的再生铝高比例有助于使制造更具可持续性，此法可以大大减少原铝传统制造的能源密集使用，避免产生大量的二氧化碳排放。除此之外，许多i4组件中还大量使用了再生塑料。

驾驶动态

构成BMW驾驶体验的要素包括瞬时动力输出、出色的牵引力和方向稳定性、中性转向表现、即使在最大横向加速度下也能精确控制操控性、出色的制动力，以及日常驾驶/长途旅行中运动性和乘坐舒适性之间的出色平衡一样。得益于电池模块的低位摆放，i4 eDrive40的重心比3系列低34mm，i4 M50则低了21mm。

坚固的车身结构和精致的底盘设计赋予了卓越的敏捷性，尤其是新i4 M50，底盘技术包括与抬升抑制功能的减震器、后气压式悬吊、带伺服电子功能的机电转向系统、集成制动系统、DSC动态稳定控制和ARB限滑控制(near-actuator wheel slip limitation)。

i4 M50还拥有纯电动全轮驱动、自适应M悬吊、特别设计的防倾杆和前端额外的弹簧支柱塔支架，以及可变的运动转向系统、M Sport制动器和M轻合金轮圈，圈直径最大为20寸，并配备前后混合尺寸轮胎。

全新i4 M50前后轴均各配有一具电动马达，成为电动全轮驱动系统，可在所有路况下增加牵引力，并可透过直接调整驱动扭力优化牵引力和操纵稳定性，无需较多的牵引力控制干预。

全可变系统可以选择精确的所需分配，从高效的纯后轮驱动到最大牵引力的全轮驱动。一般和缓行驶，驱动力仅传递到后轮，以提高其效率和续航里程。在较高水平的横向加速度或响应轮圈打滑时，作用在前轮上的电动马达承担所需的驱动功率传输，以优化驾驶动态和方向稳定性。

BMW最先使用在i3的ARB轮圈限滑控制与电动全轮驱动相结合，使汽车能够在直线上保持最佳牵引力。该牵引力控制系统专为电动马达的瞬时功率传输而配置，已集成到电动马达管理中。这项机制不会使用到DSC动态稳定控制单元的长信号路径，这意味着应用校正输入的速度比传统系统快十倍。

而后轮驱动的i4 eDrive40和全轮驱动的BMW i4 M50都安装了ARB轮圈限滑控制。近驱动器轮圈打滑限制能将后轮驱动的优势带入i4 eDrive40而有中性的转向反应；而在i4 M50中，它可将驱动扭力调整成最佳后偏置，分配在前后轴之间。

新i4也有提供Launch Control弹射起步加速功能。启用它可以让驾驶在加速踏板贴在地板上的情况，施以最佳牵引力加速冲刺。启用后，静止状态时的扭力振荡表明驱动系统已准备好启动，此时即可立即提供最优化的前后轴动力组合输出。

刚体结构和底盘

坚固的车身结构对于出色的操控性和舒适性至关重要。i4将高压电池集成到车身结构中，进一步提高了其抗扭刚度。高压电池组透过22个螺栓连接到地板总成上，而电池外壳也直接连接到前轴副车架上。

i4配备了用于增强后部车身刚度的支撑套件，并在前部配备整体式减震塔到前端支柱，其中铝制剪切板与高压电池外壳结合形成承重结构元素提供更大的刚度。为了提供i4 M50所期望的超清晰驾驶动态，还在两个支柱塔之间安装了一个额外的支架，有助于表现出M款车型更高的转向精度。

双接头弹簧支柱前轴具有由铝制成的旋转轴承和控制臂，从而减轻了重量，改善了在不平坦路面上的冲击响应。车轴运动学、轮距宽度和外倾角均经过特殊配置，可在横向加速期间提高转向精度和吸收横向力。特定于i4的弹性运动学设计有助于确保精确的轮胎动态引导，并提高主要的乘坐舒适性。这包括使用液压阻尼扭力支柱轴承来减少振荡和振动。而i4 M50还在前轴副车架中为前驱动单元配备了弹性轴承，这亦有助于提高隔音效果。

后五连杆后轴采用创新钢板结构的控制臂以及铝制轮圈和上支臂，以减少簧下质量。后轴抗扭控制臂和特定型号的弹性运动学设计，也有助于精确的轮胎摆动的引导。后电动马达的双弹性轴承完全集成在后轴副车架中，与副车架的大型支撑底座相结合，同时提供有效的隔音效果。

精确转向

车身和底盘支架的结构刚度提供了急转弯反应而有出色过弯动态。机电转向提供出色的方向精度和对来自不平坦路面的破坏力的低灵敏度。它始终为驾驶提供准确的反馈，并且不会发生扭力转向，即使在急加速或急减速期间也是如此。而标配的Servotronic速度感应动力辅助转向系统还提供了非常直接和舒适两种设置。

i4 M50的标配的可变运动转向系统(i4 eDrive40为选配)将Servotronic速度感应功能和与速度相关的可变齿比调整功能结合，这使停车时更加轻松、灵活，同时提高了中等速度下的敏捷性和较高速度下的转向稳定性。

然而，转向并不是唯一影响直线平衡和过弯稳定性的因素。i4均标配抬升抑制减震系统，可根据不断变化的弹簧行程产生线性增加的阻尼力，从而改善阻尼响应。随着颠簸路面引起的振动，车身运动会明显减少。前轴和后轴回弹的额外液压阻尼则可防止在大颠簸行驶时过度下沉，避免产生不舒适的冲击感。

可选配的自适应M悬吊(i4 M50为标准配置)允许驾驶根据驾驶情况和个人喜好调整减震设置。每个轮圈的前后减震器均透过电子方式单独控制，这增加了过弯时的敏捷性和车身稳定性，同时也提高了乘坐舒适性。阻尼力透过连续可调的阀门进行调整，在考虑纵向和横向加速度、车速、转向角、车身加速度，以及前轮加速度后，这些阀门被控制在几毫秒内来根据需要调节阻尼力。

另外，这两款i4车型还配备了后气压式悬吊，其自动水平调整功能可使其在承载重物时，都能随时保持恒定的行驶高度。而气压式悬吊的配置还能透过大大降低车身俯仰和侧倾，来提高乘坐舒适性并提高操控能力。

集成式电子制动系统

集成制动系统有助于消除制动能回收过程中不需要的踏板反馈。它可在i4 M50 上以195kW的最大功率回收动能，i4 eDrive40则为116kW，从而提高效率和行驶里程。得益于尖端技术，制动启动、制动助力器和制动控制功能结合在同一个紧凑的模块中，所需的制动压力是透过电动执行器触发的，这种工作原理可以更线性动态地产生制动压力，并确保驾驶稳定性控制系统更快、更精确地控制刹车。集成制动系统可根据驾驶的不同踩踏速度与深浅精确调整制动力，同时产生一致的踏板感觉，不受潮湿路面产生的任何影响。

轻合金轮圈和更先进的TPM系统

i4 eDrive40配备的18寸轻合金轮圈，而19寸为选配。i4 M50包括带有前后混合尺寸轮胎的19寸M轻合金轮圈。并有其他19寸和20寸轮圈选配。而i4还配置了高阶的轮胎压力监测器，此系统的传感器传递每个轮圈的轮胎压力和温度数据，然后处理这些数据以在控制显示屏中生成相应的读数。

轮胎压力监测器还考虑了所安装轮胎的特定数据，包括制造商、尺寸和生产日期，并且首次在i4可以在工厂或服务合作伙伴处透过二维码进行扫描。该系统是BMW独有的，简化了iDrive选单中轮胎压力指示器的使用。在轮胎选单项目中，驾驶只需设定车辆是部分装载还是满载，即可查看理想和当前轮胎压力的信息，并决定是否需要对其进行调整。

另外，数字轮胎诊断功能透过处理来自BMW后端轮胎压力监测器的数据，以及压力、温度和轮圈速度读数来预测轮胎的剩余寿命，从而帮助车主提供轮胎磨损的建议。如果当检测到需要更换，还可以透过My BMW App应用程序通知车主。

智能轻量化设计和优化空气动力学

车身和底盘的智能轻量化设计使相关部件的重量和功能特性得到优化，以获得卓越的刚性和碰撞安全性。i4使用由挤压铝和压铸铝弹簧支柱制成的动力单元侧梁。车头盖和前叶子板由铝制成。极其坚固的乘客舱由热冲压钢和铝合金制成。

无稀土电动马达

BMW在i4 eDrive40中配备一个同步电机马达驱动于后轴，i4 M50则配备两个电动马达驱动各于前后轴。驱动系统的高效率和尖端的NMC-811电池技术为其提供了很长的续航里程和卓越的日常可用性。极强的充电技术，可实现200kW大功率直流快速充电。

i4 M50由一个前部255ps的电动马达和一个后部308ps的电动马达提供动力，它们的总输出功率为536ps。i4 eDrive40单后置电动马达则可提供335ps的最大马力。动力透过单速变速箱传递到相应的驱动轴，而变速箱与电动马达安装在同一个紧凑的外壳中。此款BMW集团内部开发的电动马达，其动能效率转换高达93%，比目前内燃引擎的不到40%极有效率。

i4 M50的运动加速性能

每当启用SPORT模式时，都可以根据驾驶的需要启用专门设计的升压功能，用于释放两个电动马达的最大输出以实现最快加速度。Sport Boost功能可将系统的综合驱动功率提高67ps，最高可达536ps，持续时间超过10秒。同时，组合扭力增加了65Nm，达到795Nm。额外的加速爆发还伴随着M专属的「电音配乐」。

自适应动能回收

自适应和单独调节的动能回收意味着制动能量回收的强度可以根据行驶情况进行调整，这透过来自导航系统和驾驶辅助系统的传感器数据进行检测。能在即将到达转弯之前，例如：路口或路段的交通限速较低时，一旦驾驶松开加速踏板，就会启用非常高的回收效能。

当接近前方车辆时，驱动单元可切换启用电动马达的发电功能，以便将能量反馈到高压电池中。当与预期的驾驶风格相结合时，自适应回收功能最多可允许超过90%的减速需求，可仅使用制动能量回收功能启用时同步执行，而无需启动液压制动系统造成电力消耗。

自适应回收功能在使用D挡时启用的标准设置之一。并且，可以在iDrive选单中选择高、中或低制动能量回收设定。i4 eDrive40的最大回收功率达116kW，i4 M50 则为195kW。在D挡模式下，只要松开制动踏板，i4就会以最低速度起步，从而提高了机动和停车时的舒适度。当驾驶松开加速踏板时，并使用B挡就可切换最大的动能回收量，在这模式可使i4可在几乎不使用制动踏板的情况下，在城市拥挤交通中「单踏板」行驶。

高压电池

第5代BMW eDrive技术包括采用最先进电池技术的高压电池。与2020款i3的电池相比，电池单元的体积能量密度提高了40%。并且最新一代高压电池在性能、充放电、耐用性和安全性方面都表现出卓越的质量。另外，第5代BMW eDrive 高压电池特别适合原材料的再利用，所使用的材料及其设计使回收率可高达90%。

i4配备的高压电池由四个模块组成，一个72节电池模块和三个12节电池模块。它们一起分别提供了83.9kWh的净能量和81.5kWh的净能量，这使得i4 eDrive40的估计续航里程约为300英里(约483公里)，而 i4 M50的估计续航里程为245英里(约394公里)。

具有热泵功能的集成加热和冷却系统

i4为座舱配备了标准的集成加热和冷却系统，以及其高压电池和使用极其高效的热泵功能运行的驱动系统。该系统包括三个冷却/加热回路，这些回路可以透过电动阀与共享膨胀水箱互连。在较低的室外温度下行驶时，驱动单元产生的多余热量用于加热高压电池。

BMW开发的高度集成的热泵版本比2020款i3中的系统节能高出75%。其包含了一个两级冷却模块、一个制冷压缩机、两个蒸发器、水冷式冷凝器和高性能控制单元，共同确保了BMW eDrive动力组件和车内在任何运行状态和所有常规天气条件下的最佳温度控制。

在极低的环境温度下，热泵由一对强大的连续流加热器辅助，每个加热器提供9 kW的加热功率。这确保了在任何情况下都可以非常有效地提供与传统内燃动力BMW车型相当的热舒适性。而最新版本的热泵还能利用环境热量、除湿热量、 以及电动马达的废热实现节能运行。

集成的加热和冷却系统还确保在高功率要求的高动态驾驶情况下，以及在直流充电站快速充电时对高压电池进行最佳温度控制。如果导航系统的路线引导功能已启用并已安排i4在快速充电站停靠，则预期热管理会预先自动对电池进行预处理。意味着在到达充电站时将处于最佳工作温度，以便以最大容量进行快速有效的充电。而热管理还会即使考虑了几个因素，包括当前电池温度、剩余里程，以及车外温度等等。

高达200kW的高速充电

i4中的组合充电单元(CCU)在使用充电站时具有极高的灵活性。将高压电池连接到2级Wall Box，可以11kW的充电功率为其供电。如此，i4可在8.0小时内将其电池从完全耗尽充电至100%。

使用直流快速充电站可以获得显著更高的充电输出和更短的充电时间。i4可以高达200kW的功率充电。当连接到这种类型的大功率充电站时，i4可以在短短10分钟内吸收足够的电量，将续航里程增加多达90英里(约145公里)。