宝马E72底盘车型Active Hybrid X6混合动力系统功能解析
BMWCHE/2015-11-11/技术解析/阅读:次
概述
宝马高效动力战略的短期目标通过能量管理、优化辅助单元等措施来实现，中期目标通过混合动力技术来实现，长期目标通过开发清洁能源来实现。
宝马高效动力战略的短期目标通过能量管理、优化辅助单元等措施来实现，中期目标通过混合动力技术来实现，长期目标通过开发清洁能源来实现。
通过两种不同的动力总成进行驱动且拥有两个不同蓄能器的车型称为混合动力车型。因此，混合动力车型通常装有一个内燃机和至少一个电动机。在混合动力车型中，一部分制动能量通过发电机转换为电能并存在蓄电池内。目前上市的有小部分、部分和全混合动力车型，这些车型的区别在于电气系统的结构和动力性能。宝马 Active Hybrid X6是全混合动力车型，其底盘型号为 E72。
除了驱动装置外，混合动力车型还包括以下主要组件：高电压蓄电池、高电压导线、电动机、发电机、大功率电子系统和电子控制系统。
由于部分和全混合动力车型的电压和电流有危险，因此所有高电压组件都用安全标签标记出来。进行高电压组件方面工作的人员必须经过相应的培训。混合动力车型的警告标识见下图。
混合动力车型的警告标志图
切勿损坏橙色高压线，否则可能会危及生命。橙色高压线见下图。
橙色高压线图
1. 带有电动机和发电机的高效变速器 2.大功能电子系统和电子控制系统
3.高电压蓄电池 4.高效内燃机 5.高电压导线
3.高电压蓄电池 4.高效内燃机 5.高电压导线
Active Hybrid X6混合动力系统图
(一)电动行驶模式(eDRIVE)
在满足以下特定前提条件时，电动机可以独立驱动车辆：车速不超过60km/h，高电压蓄电池充电状态显示至少为：15%、变速器处于 D或 R挡位，驱动系统工作温度正常，没有快速踩下加速踏板，驾驶员车门关闭。
电动行驶模式的车速取决于高电压蓄电池的充电状态。如果充电状态显示为15% ~ 40% ，那么最高车速可达40km/h；如果充电状态显示为40% ~100%，那么最高车速可达65km/h。在进行加速时，如果车速超过40km/h ，为了确保均匀加速，发动机会短时启动。
电动机释放的功率通过仪表板的箭头标记来表示，见下图。
1.箭头标记
电动机释放功能的箭头标记
根据加速踏板位置，最多会有4个箭头依次亮起。发动机转速表指针位于 READY(准备就绪)位置。如果4个箭头都亮起，那么说明需要接通发动机，增加驱动功率(例如加速时)。
需要说明的是，在电动行驶模式下，发动机并不启动，没有噪音，行人不容易注意到，停车和行驶时要特别注意安全。
(二)使用发动机行驶模式(DRIVR)
在满足以下行驶条件时，混合动力系统将启动发动机：变速器挂入M/s挡位，车速高于65km/h，充电量低或高电压蓄电池满负荷(例如下坡行驶)，进行高压系统过热保护(例如下坡行驶)，功率需求较高(加速踏板被踩到一定位置)。此后发动机参与驱动车辆，同时对高电压蓄电池充电，发动机转速表指示当前发动机转速，见下图。
2.发动机转速表指针
发动机行驶模式下的发动机转速表指示图
当车速降低至规定值且满足电动行驶条件时，发动机会自动关闭。虽然 Active Hybrid X6车型使用两种不同的动力源和两种不同的蓄电池，但在驾驶操作上与传统车型没有区别。
(三)发动机助力系统(eB00ST)
发动机作为主动动力驱动车辆，电动机在必要时辅助发动机并提供附加驱动功率。当急加速(超车)时，系统会调用两个电动机来辅助发动机。此时需要深深踩下加速踏板，以便激活强制降挡功能。
在所有运行状态下，中央信息显示屏都可以显示能量/动力传递路线和高电压蓄电池充电状态，以便驾驶员及时了解混合动力系统的工作状况。发动机助力状态下的混合动力系统示意图见下图。
1.内燃机驱动力箭头(红色)和电动机驱动力箭头
2.内燃机 3.带有两个电动机的双模式主动变速器
4.高电压蓄电池的充电状态5.变速器输出轴的动力传递路线
6.后桥的动力传递路线 7.从高电压蓄电池至电动机的能量传递路线
8.前桥的动力传速路线
2.内燃机 3.带有两个电动机的双模式主动变速器
4.高电压蓄电池的充电状态5.变速器输出轴的动力传递路线
6.后桥的动力传递路线 7.从高电压蓄电池至电动机的能量传递路线
8.前桥的动力传速路线
发动机助力状态下的混合动力系统示意图
能量/动力传递路线用颜色表示能量类型: 蓝色表示电能，红色表示内燃机能量。箭头表示能量/动力传递路线的方向。接通的内燃机显示为红色 (否则为蓝色)。急加速时 (助力功能) 混合动力系统会同时调用内燃机和两个电动机来驱动车辆，此时中央信息显示屏通过一个红色箭头(内燃机驱动)和一个稍小的蓝色箭头(电动机驱动)进行显示。高电压蓄电池的充电状态用5个区段表示，例如，4个区段点亮，表示80%的充电状态。
由于同时通过内燃机和电动机驱动车辆，因此变速器输出轴的动力传递路线分为两个部分，并且用两种颜色显示，箭头指向驱动轮。前桥和后桥的动力传递路线以同样方向显示。从高电压蓄电池至电动机的能量流用两条蓝色线表示。
(四)能量回收利用系统(CHARGE)
混合动力系统可在车辆制动或滑行期间将制动能量转化为电能，使用这种能量回收及利用功能能够为高电压蓄电池充电。需要时高电压蓄电池将存储的电能再输送给电动机。在满足以下条件时即可回收制动能量: 车辆在移动，变速杆已挂入 D、R或 M/S挡位，高电压蓄电池未充满电。能量回收利用状态下的仪表板显示见下图。
2.能量回收利用箭头
能量回收利用状态下的仪表板显示图
发动机转速表内带 “+” 的箭头表示能量回收利用，即高电压蓄电池处于充电状态。一般来说，车速低于10km/h时“+”箭头符号点亮。中央信息显示屏同样可以显示能量回收利用状态下的混合动力系统，见下图。
1.内燃机 2.能量回收利用箭头
3.变速器输出轴的动力传递路线 4.前桥/后桥的动力传递路线
3.变速器输出轴的动力传递路线 4.前桥/后桥的动力传递路线
能量回收利用状态下的混合动力系统图
从车轮至变速器输出轴的动力传递路线通过活动的蓝色箭头来显示。从电动机至高电压蓄电池的能量流通过两条蓝色线和大的蓝色箭头来显示。内燃机工作时 (车速高于60km/h) 显示为红色，内燃机关闭时显示为灰色。
(五)自动空调系统
E72是首款采用电动空调压缩机的宝马量产底盘车型，这种压缩机带有一个电动传动装置，可以不通过内燃机驱动。因此，无论是在纯电动行驶期间，还是在其他模式行驶期间，白动空调系统都能够提供相同的制冷效果。E72底盘的电动空调压缩机见图。
1·EKK高电圧插头 2. EKK控制模块和 DC/AC转換器
3.电动空调压缩机 4.消音器
3.电动空调压缩机 4.消音器
E72底盘的电动空调压缩机图
这种结构的空调压缩机由 Denso Automotive公司制造。电动空调压缩机是一个高电压组件。当进行高电压组件方面的工作前，必须按安全规程关闭高电压系统，将所有高电压组件断开，确保安全。电动空调压缩机的结构见下图。
1·EKK控制模块和 DC/AC转換器 2.低温和低压气态制冷剂接口(制冷剂输入端)
3三相交流电动机 4.输人轴
3三相交流电动机 4.输人轴
5.螺旋截面盘片 6.油气分离器
7.高温和高圧气态制冷剂接口(制冷剂输出端)
7.高温和高圧气态制冷剂接口(制冷剂输出端)
电动空调压缩机的结构图
(六)燃油供给系统
1、压力燃油箱
Active Hybrid X6装备特殊的燃油箱，该燃油箱是根据混合动力运行要求设计的，称为压力燃油箱。由于汽油蒸气会在燃油箱内形成较大压力，因此打开加油口盖板前需要卸除压力。Active Hybrid X6压力燃油箱见下图。
1.压力燃油箱 2.燃油压力和温度传感器
Active Hybrid X6车型的压力燃油箱图
2、加油按钮
加油前必须先按下加油按钮，该按钮位于驾驶员侧A柱处，该按钮信号由混合动力圧力燃油箱控制模块(TFE控制模模块)接收并进行分析、处理。Active Hybrid X6车型的加油按钮见下图。
Active Hybrid X6车型的加油按钮
3、燃油箱盖
Active Hybrid X6的燃油箱盖带有 “Active Hybrid” 字样，该燃油箱盖不能与普通燃油箱盖互换，这是因为 E72底盘车型的圧力燃油箱内的圧力较高，燃油箱盖内的保护阀的开启压力也较高。此外，压力燃油箱的燃油箱盖在尺寸方面与普通燃油箱盖也不同。 Active Hybrid X6的燃油箱盖见下图。
1.燃油箱盖 2.必须在10min内完成加油的说明
Active Hybrid X6的燃油箱盖图
4、加油过程
当驾驶员希望加油时，需要先通过加油按钮发出指令。当满足以下条件时，系统将开始降低压力燃油箱内的压力：车辆静止，总线端R接通。混合动力压力燃油箱控制模块读取并发出降低压力燃油箱压力的指令。压力燃油箱内的压力由混合动力压力燃油箱电子系统的压力和温度传感器读取并被传送至混合动力压力燃油箱控制模块。此时若存在燃油蒸气，那么将通过活性炭罐和滤尘器被排放到大气中去。在压力降低后，混合动力压力燃油箱控制模块将利用一个执行机构使压力燃油箱盖板开锁。Active Hybrid X6 的混合动力压力燃油箱控制模块见下图。
1.混合动力压力燃油箱控制模块 (TFE控制模块)
Active Hybrid X6的混合动力压力燃油箱控制模块
5、加油过程的信息显示
可以通过仪表板和中央信息显示屏来观察燃油箱准备状态。当允许加油信息显示出来时，可以打开燃油箱盖板和燃油箱盖进行加油。加油过程应在10~ l5min内完成。当加完油并关闭燃油箱盖板时，相关传感器将识别出燃油箱盖板关闭。大约2s后混合动力压力燃油箱电子系统就会将燃油箱盖板上锁。仪表板和中央信息显示屏恢复正常，加油过程结束。Active Hybrid X6 的燃油箱准备状态信息见下图。
1. 仪表板的检査控制信息 2.可以加油或可以在几秒后加油
Active Hybrid X6的燃油箱准备状态信息图
6、加油及维修注意事项
打开加油口盖时尽可能和车辆保护距离，这是因为燃油和燃油蒸气在压力下可能会突然从燃油箱中溢出。
虽然 E72的压力燃油箱形状与 E71的燃油箱相似，但 E72的压力燃油箱不是塑料材质制成的，面是由来喷漆的不锈钢制成的压力燃油箱质量约为25kg，容积约为85L。压力燃油箱内的设计压力范围为-15 ~ 35kPa。在行驶期问压力范围会略微缩小。
对加油系统进行维修前必须启动加油程序，使压力燃油箱内的压力降低。在整个维修期问，燃油箱盖应保持打开状态，以免压力重新升高。
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