宝马的变色车是如何工作的

i5 Flow Nostokana 项目的经验教训可能有助于电子墨水技术走向主流。
the hood of a BMW painted with pink, grey, and purple colors
宝马 i5 Flow Nostokana 于今年首次亮相。宝马

2022 年,宝马曾发布了一款采用变色“油漆”的 SUV 概念车,引起了广泛关注。这家德国汽车制造商将其在电子墨水方面的知识提升了一个档次,上个月推出了 i5 Flow Nostokana,这是一款采用多色、电子控制面板包裹的艺术车。

南非著名艺术家 Esther Mahlangu 以其通常在南非林波波省和姆普马兰加省发现的恩德贝勒设计为 i5 Flow Nostokana 带来了灵感。三十多年前,Mahlangu 将她的艺术直接绘制在一辆全白的 525i 上,而宝马工程师 Stella Clarke 从未忘记它的样子。这启发 Clarke 将变色面板与 Mahlangu 的艺术相结合,打造出一款令人难忘的车辆。

two white sedans painted with bright colors
2024 年宝马艺术车采用电子墨水技术,旁边是 1991 年的手绘灵感之作。图片:宝马

变色汽车

电子墨水技术不仅能让汽车产生炫目的变色效果。当然,驾驶员可以自行选择汽车外部的颜色。但是,它还可以用于在汽车外部显示信息(例如轮胎压力或电池电量),甚至可以作为定位辅助。想象一下,如果您在拥挤的停车场找不到您的汽车。通过一个应用程序,您可以让汽车闪烁以方便您找到它,这比仅闪烁前大灯要好,尤其是在您不在射程内的情况下。

宝马的 Stella Clarke 在将电子墨水技术引入该汽车制造商方面发挥了关键作用,她领导了将电子墨水面板应用于全电动 iX 跨界车。大约一年前,Clarke 在一辆汽车外部安装了一些电子墨水面板,以在内部展示这项技术,她说宝马高管“非常兴奋”。存在一些挑战需要克服,包括如何将承载电子墨水的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,即塑料瓶)的不可弯曲薄片包裹在复杂的曲面上。

结果是一个名为 iX Flow 的特别项目,该项目于 2022 年在盛大的国际消费电子展上亮相。iX Flow 以黑白闪烁的颜色展示了外观如何通过按一下按钮即可改变。很容易想象 iX Flow 出现在科幻动作片中,通过改变颜色来躲避坏人。

1,349 块电子墨水面板,均具有变色功能

colorful car panels attached to wires
颜色灵感来自南非艺术家 Esther Mahlangu。图片:宝马

Clarke 在新南威尔士大学学习机电一体化,然后凭借奖学金进入宾夕法尼亚州立大学。之后,她在慕尼黑工业大学获得了研究博士学位(触觉输入设备的机器人遥控)。据《澳大利亚金融评论》杂志报道,Clarke 有一天拆开了她的 Kindle 电子阅读器,开始思考相同的技术——电子墨水——是否可以用于汽车内部。

她获得了宝马的资助来找出答案。

她注意到的第一件事是,电子阅读器(如 Kindle)和电子墨水面板一样,都是矩形的。Clarke 说,将 1,349 块薄膜粘贴并塑造成汽车的曲面具有挑战性,需要“折纸”和激光切割才能完美贴合。它们不会拉伸,也不具延展性。

她回忆说:“我们花了很长时间才弄清楚如何让它们变得灵活并固定在车上。”

总部位于台湾的 E Ink 公司提供其电子纸薄膜的技术,它通过一种称为电泳的过程将化学、物理和电子学结合在一起。每块电泳薄膜包含数百万个直径为一根头发的微胶囊。每个胶囊都包含带不同电荷的白色、黑色或彩色粒子,当施加电场时,这些粒子就会变得可见。Clarke 说,这就像彩色纸。

每块面板都需要来自控制器的电信号,控制器会发出导致特定颜色的电压。Clarke 解释说,薄膜面板的好处在于它们是双稳态的;它们仅需要约 20 瓦的功率,一旦施加电压,就不需要额外的能量来保持颜色。

宝马内部制造

目前,所有将信号发送到电子墨水面板的控制器都是由宝马内部制造的,都是定制的。

Clarke 说:“我们是一群创客。这是一个梦想。这是一个非常酷的项目。”

a person pushes a colorful panel down on the roof of a car
一名宝马工程师正在给车顶贴电子墨水面板。图片:宝马

她认为变色汽车可能会走向主流;双稳态的好处足以使其进一步发展。她说,自第一个电子墨水项目以来,团队已经学到了很多,Clarke 将其描述为“非常原型化”。以前,他们花时间边做边计划。对于 2024 年的项目,Clarke 估计他们分配了三名全职工程师,花费了大约四个月的时间进行规划和讨论如何制作,然后花费了两个月的时间将其组装起来。

对于 Clarke 来说,这是一次顿悟,她作为一名工程师,看到了工程与艺术的交汇点,创造出独特而美丽的东西。让一家主要汽车制造商接受一个会耗费其工程师大量时间的项目的想法可能很难推销,但 Clarke 看到了潜力。

Clarke 强调说:“推动创新并非易事,常常会遇到怀疑。不要放弃你的想法。”

 

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Kristin Shaw

特约撰稿人

Kristin Shaw自2022年起为Popular Science撰写汽车相关文章。在成为一名专注于汽车的记者之前,她在电信、科技和航空领域积累了丰富的经验。


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