解密宝马i3 EV

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Munro & Associates公司从事精益工程设计，为企业节省数亿美元的开支。这家公司采购了一辆宝马i3电动车，然后彻彻底底地拆解了它，吸引了多方关注。通过拆解，这款车的工程设计给人们留下了深刻的印象。

Munro & Associates公司是一家创立于1988年，从事精益工程设计的咨询公司，为航空、海洋、医药、汽车等行业在研发和生产的环节中节省上亿的开支。Munro & Associates创始人Sandy Munro花了53000美元购买了一辆宝马i3，然后，他和的他的团队开展了一次大规模、全面而又细致的拆解工作。细致到何种程度？除非别人告诉你，不然你绝不会想象得出这些碎片出自一辆宝马i3。

当然，这不是Munro和他的团队第一次拆解和分析一款汽车，但是，这次拆解的宝马i3可以算是令他们印象最深刻的一款车。这场拆解吸引了众多媒体的关注，因为随着这样一款纯电动车被一点一点地拆开，可以从中窥见凝聚在其中的内涵――汽车产业在这过去20年的发展。从典型的非承载式车身结构到采用最新的碳纤维技术来取得轻量化的效果，i3结合了汽车工业的过去与现在于一身。

“从工程的角度，这款车经过了精心的设计。大部分我所看到的，处处显露着精打细算，非常聪明。”Munro对i3给予很高的评价，同时他也非常赞赏研发i3的宝马工程师们。

关于i3 ev

宝马i3于2013年底推出，对宝马公司而言，这款产品采用了全新设计方法，而不是从现有产品的基础上修改而来。i3有两大主要部分：驾乘座舱模块（Life Module）主要由乘员单元组成，以及驱动模块（Drive Module）：由重204kg的22kWh锂电池、电力传动（132kW的交流同步电机）、麦弗逊式独立悬架和五连杆后悬架系统、结构和碰撞部件组成。驾乘座舱模块的材料主要是碳纤维增强塑料（CFRP），驱动模块的材料主要是铝合金（其中仪表板横梁的材料是镁合金）。这种结构的理念其实与传统的非承载车身相似，不过高强度的碳纤维复合材料乘员舱是那些传统非承载车身的车厢所望尘莫及的。

i3在宝马的莱比锡工厂生产，电机在德国Landshut工厂生产，驱动模块的其它部分（包括铝制底盘、电子变速器及高压蓄电池）在德国丁格芬工厂生产。碳纤维材料则来自于SGL集团位于美国华盛顿州Moses Lake的工厂。

在i3制造中比较受关注的还有其环保和可持续的亮点。比如，用于制造i3的碳纤维材料有10%以上来自于回收材料；用于制造仪表板装饰件的材料来自于桉木，而且宝马每用一棵桉树的同时，都会再种植一棵以保持生态平衡；仪表板架和车门饰件由洋麻植物纤维制成。

整备质量1195kg的i3续驶里程130km，是一款大量采用碳纤维增强材料的纯电动车。Sandy Munro认为，它能够颠覆许多人们对采用碳纤维增强材料的电动车的普遍共识。

材料细节

可能有人会认为，这样一款大量采用碳纤维材料的汽车，还是基于这一前提下的纯电动车，根本无法让厂家盈利，那你就大错特错了。“这是一款很赚钱的产品，真的，”Munro强调说。

这背后当然有好几个理由。首先，i3的驾乘座舱模块在驱动模块上方，意味着i3并不是一体成型。“这一设计是为了每年不少于5万辆的生产规模，”Munro说道：“这也正是许多人的理解误区。许多人都希望采用一体成型的制造方式。为什么呢？因为他们考虑的是上百万的巨大生产规模。”

如果说过去的生产方式是一个序幕，那么人们对一体成型的期待放到今日也许效果并不如当初。“当你想要更换生产方式时，会发生什么呢？又或者如果你希望在市场上做出一点不一样的东西？”据估计，宝马莱比锡工厂的投资大约只相当于投资钢铁白车身制造工厂的三分之一。Munro认为，针对年产量低于5万或者希望具有灵活性的车型，选择承载式车体是最明智的选择。

在i3的案例中，其车身是粘合在框架上的。Munro指出，“框架是非常禁得起碰撞的部件。”它可以吸收所有的冲击和所有的负载。即使是将不同的车身放在上面，也不会影响其受到碰撞的效果。

在Munro眼中，宝马在其与SGL集团的合资企业SGL汽车碳纤维公司（SGL Automotive Carbon Fibers）中占有51%的股份，使其获益良多。早在2011年1月，宝马与SGL集团就成立了合资企业，并投入1亿美元建造碳纤维生产厂，为宝马车型供应轻质零部件。但是，仅仅是拥有一家工厂并不意味着在碳纤维的使用上就有着经济优势。

除了汽车工业，Munro & Associates的业务也涉及航天工业，这就意味着这家企业对于复合材料也相当熟悉。Munro通过拆解发现，宝马并没有使用标准型号的碳纤维材料，也就是成本42美元/磅，达到航空品质的碳纤维材料。“他们使用的全部是不同的复合材料。”

举例来说，航空级的碳纤维材料不能弯曲，而i3采用的材料可以弯曲，这使车辆在碰撞的情况下表现更出色。但是，并不是车辆的每一部分都需要如此高强度的材料。因此，i3的工程师选用了不同的材料来满足不同的场景。“这些工程师们熟知该用何种材料来搭配碳纤维，而不是‘从一而终’。”

此外，i3的工程师们还非常注重细节，甚至包括在驾乘座舱模块生产过程中产生的废料，这些废料被他们用来制造车顶。将这些废料碎片排列在一起，使用塑料线缝合，然后将其放置在模具中进行加热、融化、重塑，再注入树脂，车顶就这样生产出来了。

“当我们了解到这一过程之后，我觉得我们应该针对他们对碳纤维的使用制作一份报告。”Munro说道。事实上，Munro & Associates公司确实专门制作了一份关于拆解宝马i3的研究报告，包含了i3全部的成本、装配、零部件的材料分析、车辆的参数，以及电池的结构和设计等等。

创新电池设计

Mark Ellis是Munro & Associates公司的高级研究员，他曾在电池行业工作了30年，开设过17家工厂。在拆解i3的过程中，他发现，i3的电池包由8个模块组成，每一个模块又有12个单体电池，这给他留下了深刻的印象。“这种设计使电池能够简单维修。如果其中一个单体电池坏了，维修时只要取出其中一个模块，再更换一个新的模块进去。” Ellis说道。

能做到这一点，背后的秘诀在于每个电池模块上都有一个电路板，以链的方式连接到主板上，这样就可以跟踪每一个单体电池的充电和放电了。显然，宝马的工程师们在电池设计上下了很大的功夫。电机的层压材料也经过了精心的设计，体积非常小，在这一点上，Munro和Ellis再次对i3的设计表示敬佩。

在Munro & Associates拆解i3的这段时间里，美国的油价一度逼近2美元/加仑。这是不是可能意味着市场上将不那么需求纯电动车？Munro认为，即使油价低迷，以i3的结构设计，要推出内燃机版本也不需要做出很大的改变――简直就像工程师已经为将来这个可能考虑好了一样。而且，Munro相信，宝马也将把那些为i3而打造的技术用于其他车型上，不仅仅是i8。

“对i3的工程师们而言，从i3这里起步，未来的路将是康庄大道，因为最困难的部分他们已经克服了。”Munro说。这就是隐藏在i3这样一款轻量化电动车的背后，那些分量沉重的工程设计的故事。

小贴士

关于Munro & Associates公司

自1988年起，Munro & Associates已经帮助其客户节省了数十亿美元并产生了极大的利润和市场份额。Munro 帮助其客户进行源头利润设计。产品的设计决定了大部分公司的成本和回报。因为致力于设计，Munro 的客户实现了极大的利润增长和市场份额的增加。

Munro & Associates公司研发了复杂性管理工具Design Profit。Design Profit可用于包括航空航天、汽车、造船、消费品、国防、工业及医药在内的行业，通过评估设计中的浪费和风险来辅助设计工程师做出正确的决定，从而降低设计的复杂度和产品重量。

Design Profit计算生命周期成本，包括质量成本，甚至计算西格玛号码。设计权衡可以快速分析来发现其在“总成本”方面的影响。Munro 经证明的方法学最终建立了向其客户展示最高投资回报率的商业案例。