21 luglio 2013

Nuova BMW i3, tutte le caratteristiche tecniche ufficiali

E' la prima vettura elettrica premium al mondo disegnata sin dall’inizio per questa forma di propulsione. Il risultato è un’auto che trasmette....

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La BMW i3 è la prima vettura elettrica premium del mondo disegnata sin dall’inizio per questa forma di propulsione. Il risultato è un’automobile che trasmette il tipico piacere di guida di una BMW, senza tuttavia produrre delle emissioni e regalando un divertimento finora mai raggiunto in una vettura ad alimentazione elettrica. Oltre all’architettura unica della vettura, realizzata con la struttura LifeDrive e l’abitacolo realizzato in materiale sintetico rinforzato con fibra di carbonio (CFRP), il BMW Group ha progettato e realizzato, nell’ambito di BMW eDrive, l’elettromotore, l’elettronica di potenza e la batteria agli ioni di litio ad alte prestazioni. Così, anche per quanto riguarda la prima vettura elettrica del brand BMW i, il tipico piacere di guida è una caratteristica di prodotto fondamentale.

Un contributo proviene dai sistemi di assistenza del guidatore e dai servizi di mobilità di BMW ConnectedDrive, sviluppati appositamente per la BMW i3, nonché dal progetto 360° ELECTRIC. Grazie al collegamento in rete intelligente, essi intensificano l’esperienza premium nel rapporto con la mobilità esclusivamente elettrica, vissuta nell’ambiente urbano.

Grazie alla ripartizione equilibrata delle masse tra gli assi nel rapporto 50 : 50, la posizione bassa e centrale dell’accumulatore di energia favorisce l’agilità della vettura. L’elettromotore, montato in prossimità dell’asse posteriore condotto, offre delle caratteristiche prestazionali uniche in questa tipologia di motori, assicurando la migliore trazione possibile. Le caratteristiche di guida della BMW i3 sono contraddistinte da una maneggevolezza su misura per la guida in città.

L’erogazione lineare di potenza dell’elettromotore e la taratura rigida dell’assetto, lo sterzo ad alta precisione e il diametro di sterzata decisamente piccolo di 9,86 metri creano un’interpretazione di elettromobilità tipica di BMW. L’elettromotore genera una potenza di 125 kW/170 CV e una coppia massima di 250 Newtonmetri, disponibile immediatamente al momento dell’avviamento da fermo. La potenza specifica e la rapidità di risposta dell’elettromotore dal peso di solo 50 chilogrammi raggiungono un livello finora unico nel campo dell’elettromobilità.

La costruzione specifica dell’elettromotore sincrono, sviluppato appositamente per la BMW i3, determina un’erogazione di potenza lineare fino ai campi di regime superiori. La BMW i3 accelera da 0 a 100 km/h in 7,2 secondi. Per l’accelerazione da 0 a 60 km/h la vettura impiega solo 3,7 secondi.

Il numero di giri massimo del motore sincrono sviluppato per la BMW i3, il cui nome ne descrive la tipologia particolare, è di 11 400 g/min. L’innovativo principio costruttivo consente all’elettromotore della BMW i3 di raggiungere un rendimento eccellente in ampi campi di carico. Soprattutto il consumo medio di corrente di solo 0,13 kilowattore per chilometro nel Nuovo ciclo di prova europeo, un valore estremamente basso in relazione alla coppia massima e alle prestazioni di punta, apporta un contributo fondamentale all’ottimizzazione dell’autonomia.

 

La BMW i3 è così la vettura elettrica di queste dimensioni e della propria classe di potenza dai consumi più bassi. Anche il rapporto peso/potenza del motore elettrico dal peso di solo 50 chilogrammi marca un livello finora mai raggiunto nel campo dell’elettromobilità. In più, il motore della BMW i3 si distingue per un esercizio silenzioso e povero di vibrazioni, così da soddisfare anche a livello di comfort acustico e vibrazionale gli elevati criteri qualitativi che caratterizzano un’automobile premium.

 

In allegato in alto la scheda tecnica.

 

Materiali

Grazie all’architettura LifeDrive sviluppata appositamente per le automobili BMW i, sono state create le premesse ideali per i concetti di vetture elettriche su misura. Un ruolo centrale lo assume l’utilizzo del materiale sintetico rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) per la costruzione dell’abitacolo (modulo Life). L’impiego del leggero materiale high-tech e anti-crash è unico nella produzione automobilistica di grande serie.

 

Anche il modulo Drive realizzato in alluminio e l’unione dei due elementi segue coerentemente il principio del lightweight design. La struttura della scocca, caratterizzata dall’architettura LifeDrive, consente di utilizzare un elemento finale della coda in materiale sintetico pressofuso rinforzato con fibre di vetro. Rispetto alla soluzione tradizionale in lamiera di acciaio questa variante determina una riduzione del peso del 30 percento. Nella coda della BMW i3, il collegamento diretto dell’elettronica di potenza al motore elettrico accorcia la lunghezza dei collegamenti cablati, abbassando il peso della catena cinematica di circa 1,5 chilogrammi.

 

 

Ma anche i componenti dello chassis della BMW i3 si distinguono per una costruzione a peso ottimizzato. Il risparmio di peso rispetto alla costruzione tradizionale raggiunto con bracci in alluminio fucinato è del 15 percento. L’albero condotto è cavo all’interno, così da essere del 18 percento più leggero di un albero tradizionale. E i cerchi di serie in alluminio fucinato da 19 pollici della BMW i3 pesano il 36 percento in meno di cerchi di acciaio comparabili delle stesse dimensioni. L’utilizzo di una struttura portante in magnesio per la plancia portastrumenti ha un doppio effetto di riduzione del peso. Grazie alle ottimali caratteristiche del materiale, superiori a quelle della normale lamiera di acciaio, i componenti possono essere costruiti seguendo una geometria ottimizzata che determina una riduzione del peso del 20 percento circa.

 

Inoltre, in conseguenza all’elevata resistenza alla giunzione, la struttura portante in magnesio esercita anche un effetto stabilizzante che permette di ridurre il numero dei componenti e così un ulteriore alleggerimento del peso del 10 percento. I rivestimenti interni delle porte, prodotti da materie prime rinnovabili, hanno un peso ridotto del 10 percento circa rispetto ai componenti tradizionali. L’applicazione coerente della strategia di lightweight design si estende anche a viti e perni, realizzati in alluminio. L’orientamento sul lightweight design fino all’ultimo dettaglio si riconosce anche nella struttura a nido d’ape delle spazzole dei tergicristalli. Inoltre, per la BMW i3 è stato sviluppato un supporto del tergicristalli in getto d’alluminio con una geometria ottimizzata a livello di accoppiamento di forza che contribuisce ad abbassare ulteriormente il peso.

 

 

Le misure dei pneumatici 155 / 70 R19 previsti per l’equipaggiamento di serie sono state sviluppate appositamente per la BMW i3. Le ruote grandi e relativamente sottili offrono un rapporto ottimizzato tra dinamica di guida e resistenza aerodinamica. Le caratteristiche di aerodinamica e la resistenza al rotolamento dei pneumatici perseguono l’obiettivo di una guida altamente efficiente. La loro superficie di appoggio però si distingue solo minimamente dai pneumatici di serie delle automobili tradizionali, così che anche quando la guida è decisamente sportiva, è sempre garantita una trasmissione perfetta delle forze di dinamica longitudinale e trasversale.
 
Nella BMW i3 gli interventi della regolazione della stabilità di guida DSC (Dynamic Stability Control) sono necessari solo in situazioni di guida estreme. I movimenti della sovrastruttura restano minimi. Oltre alle funzionalità note già dagli attuali modelli BMW, il sistema DSC di serie offre il sistema antibloccaggio (ABS), il supporto di frenata in curva Cornering Brake Control (CBC), il Dynamic Brake Control (DBC), l’assistente di frenata, la predisposizione freni, l’assistente di partenza, la compensazione del fading e la funzione freni asciutti. La modalità di guida DTC (Dynamic Traction Control), attivabile premendo un tasto, eleva le soglie d’intervento della regolazione di stabilità, consentendo al guidatore di una BMW i3 di sfruttare uno slittamento controllato delle ruote motrici per partire sulla neve o sulla sabbia oppure per una guida in curva particolarmente dinamica.

Autonomia

Nel momento in cui il guidatore rilascia il pedale dell’acceleratore viene attivata immediatamente la modalità di recupero di energia. L’elettromotore passa dalla funzione di alimentazione a quella di generatore, invia la corrente alla batteria agli ioni di litio, producendo contemporaneamente un effetto frenante controllabile dal guidatore con la massima precisione. La potenza di recupero dipende dalla velocità e, a velocità superiori, viene realizzato un “sailing” il più efficiente possibile, mentre a basse velocità il risultato è un elevato effetto frenante.

 

Nella guida giornaliera, la batteria agli ioni di litio dona alla BMW i3 un’autonomia di 130 – 160 chilometri. Nel modo ECO PRO l’autonomia è potenziabile di circa 20 chilometri e nel modo ECO PRO+ di ulteriori 20 chilometri. A richiesta, la BMW i3 è equipaggiabile con un range extender che durante la guida mantiene costante il livello di carica della batteria agli ioni di litio non appena esso è calato sotto un determinato valore.

 

Questa funzione la svolge un motore bicilindrico a benzina da 25 kW/34 CV montato sopra l’asse posteriore, vicino al motore elettrico. L’autonomia massima nella guida giornaliera aumenta così a circa 300 chilometri.

 

I servizi speciali di BMW ConnectedDrive sviluppati appositamente per BMW i si concentrano sulla navigazione e sulla gestione energetica. L’assistente di autonomia accompagna la pianificazione del percorso e la guida. Se la destinazione selezionata nel sistema di navigazione si trova al di fuori del raggio di autonomia della vettura, il guidatore viene supportato attraverso la proposta di guidare nel modo ECO PRO oppure ECO PRO+, oppure attraverso il calcolo di un percorso alternativo a maggiore efficienza.

 

Nel caso in cui si rendesse necessaria una ricarica a una stazione di carica pubblica, il sistema visualizza al guidatore le stazioni disponibili in zona. Il sistema di navigazione della BMW i3 offre inoltre un’indicazione dinamica dell’autonomia che informa il guidatore con un altissimo grado di precisione, di attualità e di affidabilità sulle possibilità di raggiungere la sua destinazione con le riserve di energia disponibili. Il calcolo considera tutti i fattori che influenzano l’autonomia. Il calcolo avviene su un server BMW e viene trasmesso al sistema di navigazione attraverso la carta SIM montata nella vettura. La rappresentazione dell’autonomia è particolarmente chiara e viene visualizzata sul display centrale d’informazione nella cartina di navigazione sotto forma di un cerchio (cosiddetta ragnatela dell’autonomia).

 

Nella BMW i3 anche il collegamento in rete tra guidatore e vettura si eleva a una dimensione completamente nuova. L’applicazione ufficiale BMW ConnectedDrive Remote App di BMW i mette a disposizione sullo smartphone del cliente i dati della vettura utili per la pianificazione della mobilità. Se la BMW i3 è collegata a una stazione di carica o alla BMW i Wallbox, l’alimentazione di energia è controllabile dallo smartphone.

 

Anche l’impianto di climatizzazione e il riscaldamento della batteria ad alta tensione sono attivabili a distanza. E, infine sarà possibile trasmettere delle destinazioni di navigazione dallo smartphone alla vettura. L’applicazione indica al guidatore le stazioni di carica libere ed occupate e se esse si trovano nel raggio di autonomia momentaneo della vettura. In più, per la BMW i3 saranno disponibili numerosi innovativi sistemi di assistenza del guidatore di BMW ConnectedDrive, sviluppati appositamente per aumentare il comfort e la sicurezza nella mobilità urbana, per esempio, l’assistente di parcheggio, la telecamera di retromarcia e la Speed Limit Info.

360° ELECTRIC come soluzione completa

L’obiettivo a livello di autonomia era di permettere al cliente della BMW i3 di coprire il tipico fabbisogno energetico attraverso due, al massimo tre processi di carica alla settimana. Gli studi eseguiti nell’ambito di project i, con oltre 1000 utilizzatori e circa 20 milioni di chilometri, hanno dimostrato che la distanza media percorsa ogni giorno è di circa 45 chilometri. In alternativa alla Wallbox offerta da BMW i può venire utilizzata anche la presa di corrente di casa. Per soddisfare le richieste personalizzate dei propri clienti nel campo dell’approvvigionamento elettrico e della pianificazione della mobilità, BMW i ha messo a punto un ampio pacchetto di prodotti e di servizi intitolato 360° ELECTRIC.

 

Il ventaglio di servizi varia dall’installazione della BMW i Wallbox nel garage del cliente ad offerte specifiche di approvvigionamento con energia di fonti rinnovabili, fino alla carta di ricarica che assicura un utilizzo confortevole dell’infrastruttura di carica pubblica e dei servizi supplementari di assistenza di BMW ConnectedDrive. Nel caso in cui non fosse possibile soddisfare una richiesta di mobilità attraverso il concetto automobilistico della BMW i3, 360° ELECTRIC offre le soluzioni Flexible Mobility, con vetture alternative della gamma di modelli di BMW e di DriveNow.

La batteria

 

L’approvvigionamento elettrico del motore viene assicurato da speciali celle di accumulo agli ioni di litio. Per assicurare un’ottimizzazione della batteria ad alta tensione, il BMW Group ha utilizzato la propria competenza tecnologica nello sviluppo di numerosi elementi del sistema di batterie. Questi sono dei componenti specifici che assicurano il collegamento delle celle tra di loro e del sistema di batteria con la vettura, la centralina integrata e dei componenti elettronici montati vicino alle celle, inclusi i sensori che monitorano la gestione della batteria. Ad eccezione delle celle della batteria, acquistate da un produttore specializzato, tutti i processi di sviluppo e di produzione sono stati eseguiti all’interno del BMW Group. La batteria ad alta tensione viene prodotta su una modernissima linea di assemblaggio nello stabilimento BMW di Dingolfing.
 
 
La batteria ad alta tensione della BMW i3 è composta da otto moduli di rispettivamente 12 singole celle che generano insieme una tensione nominale di 360 Volt e mettono a disposizione un quantitativo energetico di circa 22 kilowattore. Le celle agli ioni di litio utilizzate nella batteria si distinguono per offrire un’elevata densità energetica e un’alta resistenza ai cicli di carica e scarica. Le celle sono state sviluppate per soddisfare il loro compito di accumulatore di energia durante l’intero ciclo di vita della vettura. Per conservare le capacità prestazionali e di accumulo anche a lungo termine, la gestione della batteria controlla sia i processi di carica che di scarica, nonché la temperatura di esercizio delle celle. Durante l’esercizio della vettura tutte le celle contribuiscono nella stessa misura all’approvvigionamento energetico. In caso di un difetto, è prevista la possibilità di sostituire singoli moduli. Per assicurare un raffreddamento particolarmente efficiente dell’accumulatore ad alta tensione viene utilizzato il liquido di raffreddamento dell’impianto di climatizzazione.
 
Grazie a uno scambiatore di calore, il liquido è anche riscaldabile, così che anche in presenza di temperature esterne basse già prima della partenza viene raggiunta la temperatura ottimale di esercizio di 20 gradi Centigradi. Questo pre-condizionamento crea le condizioni di esercizio ottimali, indispensabili per assicurare le prestazioni, l’autonomia e la durata della batteria. BMW Group ha ideato e sviluppato la batteria in modo che essa abbia la durata di una vita di un’autovettura. I clienti ottengono per la batteria una garanzia di otto anni o 100.000 chilometri.
 
BMW Group ha sviluppato anche l’elettronica di potenza che assicura l’interazione tra batteria e motore elettrico. L’elettronica di potenza serve sia come inverter nell’approvvigionamento dell’elettromotore con corrente della batteria sia come convertitore di tensione nell’interazione tra la batteria ad alta tensione e la rete di bordo di 12 Volt. Il potente software regola inoltre il flusso possibilmente efficiente di corrente durante il ricupero di energia nelle fasi di rilascio. Inoltre, anche la funzione dell’unità di carica è integrata nell’elettronica di potenza. A seconda della fonte di corrente, durante la carica della batteria essa regola con una potenza tra i 3 e i 50 kW.
 
BMW i Wallbox 
 
Per offrire al guidatore una forma di carica delle scorte di energia più semplice e confortevole possibile, la BMW i3 è equipaggiata di un potente e flessibile sistema di carica. In alternativa alla presa di corrente di casa, il cliente può lasciarsi installare una BMW i Wallbox che utilizza per la carica la massima intensità di corrente disponibile in casa, così che nella configurazione di base egli dispone di una batteria carica dopo circa sei ore. A seconda dei paesi, verranno offerte diverse versioni della BMW i Wallbox, tarate in base all’intensità di corrente e la tensione locali. I tempi di carica varieranno a seconda della rete elettrica e della versione della Wallbox. Utilizzando un moderno dispositivo di carica veloce (50 kW), già dopo 30 minuti sarà disponibile l’80 percento della capacità della batteria.
 
 
Anche in caso di un’autonomia quasi completamente utilizzata, per eseguire una ricarica sarà sufficiente la pausa pranzo. Optional range extender come “tanica di scorta”. A richiesta, la BMW i3 può essere equipaggiata con un range extender che ne aumenta l’autonomia mantenendo costante il livello di carica della batteria agli ioni di litio durante la guida, non appena esso cala sotto un determinato livello. Questa funzione viene assolta da un motore bicilindrico a benzina da 650 centimetri cubi montato sull’asse posteriore, direttamente vicino all’elettromotore. L’equipaggiamento supplementare della vettura con il range extender non ha nessun effetto negativo sul volume del bagagliaio, perché il serbatoio da 9 litri è sistemato nella sezione frontale. Il motore a combustione interna eroga una potenza massima di 25 kW/34 CV e alimenta un generatore che produce della corrente elettrica. Il suo esercizio viene controllato in base al fabbisogno e avviene a carico ottimizzato e con un alto livello di efficienza.
 
Oltre alla possibilità di aumentare l’autonomia di rispettivamente 20 chilometri guidando nel modo ECO PRO e di altri 20 chilometri nel modo ECO PRO+, l’utilizzo del range extender permette di allungare l’autonomia di altri 100 chilometri. L’autonomia massima sale così a circa 300 chilometri. La BMW i3 è la prima vettura elettrica del mondo dotata di un range extender utilizzato esclusivamente per la produzione di corrente elettrica.
 
 

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