来自宝马汽车的混合动力技术解析

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在宝马家族,目前上市的有小部分、部分和全混合动力车辆。这些车辆的区别在于电气系统的结构和动力性能。

部分和全混合动力车辆上电压和电流有危险。维修检测安全性与以往传统车型完全不同,整理此文,希望大家对宝马家族混合动力车型有一个初步认知。

BMW ActiveHybrid

第一批批量BMW ActiveHybrid 车型(BMW ActiveHybrid X6 和BMW

ActiveHybrid 7)已于2009 年底批量生产。

一、BMW ActiveHybrid混合动力车型概述

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只有车辆通过两种不同的动力总成驱动且拥有两个不同的蓄能器时,才能称之为混合动力车辆。

因此混合动力车辆通常装有一个内燃机和至少一个电机。

在混合动力车辆中,部分“制动能量”通过发电机转换为电能并存储在蓄电池内。

目前上市的有小部分、部分和全混合动力车辆。这些车辆的区别在于电气系统的结构和动力性能。

部分和全混合动力车辆上电压和电流有危险。

1.1 混合动力的高电压安全标签

除了驱动装置外,混合动力车辆还包括以下主要组件:

高电压蓄能器

高电压导线

大功率电子系统和电子控制系统

电机及发电机

所有高电压组件都通过安全标签标记出来。

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1.2 高电压的危险性

人体中的所有运动都通过电控制机制引发。所有肌肉反应(例如心跳)都通过电刺激控制。这种电刺激通过神经束在身体内传导,这种情况与电流在电线中流动类似。

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进行高电压组件方面工作的员工必须经过相应的培训认证。

小编提示,不严格依照维修车型的维修手册安全操作提示操作,会有触电危险,安全生产永远是第一位的。

1.3 BMW ActiveHybrid混合动力的警告标示

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1.4 BMW ActiveHybrid混合动力的橙色警告标示

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切勿损坏橙色高压线,否则高电压可能会危及生命。

进行高电压组件方面工作的员工必须经过相应的培训认证。

二、BMW ActiveHybrid混合动力的概念

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三、 BMW ActiveHybrid混合动力系统的功能

电动行驶:eDRIVE

——满足以下特定前提时,电动马达可以独立驱动车辆。

使用发动机行驶:DRIVE

——发动机驱动车辆,同时给高压蓄电池充电。混合动力系统会

在必要的时候自动启动发动机。

发动机助力系统:eBOOST

——发动机作为主要动力驱动车辆,电动马达会在必要时辅助发

动机,提供附加驱动功率。

能量回收利用系统:CHARGE

——车速降低的时候动能会转化为电能。

3.1 电动行驶:eDRIVE

满足以下特定前提时,电动马达可以独立驱动车辆。

最大约60公里/小时

高压蓄电池充电状态至少15%

变速箱位置D、R

驱动系统处于工作温度

没有猛的踩下加速踏板

驾驶员一侧的车门已经关闭

此时的车速

电动行驶能够到达的车速取决于高压蓄电池的充电状态:

如果充电状态显示15%-40%,最大车速为40公里/小时。

如果充电状态显示40%-100%,最大车速为65公里/小时。

加速时如果车速超过40公里/小时,为确保均匀加速,发动机会短时启动。

电动行驶时,电动马达释放的功率通过下图A中箭头标记:

根据加速踏板位置,最多4个箭头依次亮起。(下图1)

同时,转速表指针位于READY(准备就绪)位置。

如果所有4个箭头亮起,则表明要求附加驱动功率(例如加速时),接通发动机。

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特别注意:

电动模式行驶状态下,发动机并不启动,所以没有噪音。此时行人可能不容易注意到,泊车或者驶出的时候请特别注意。

3.2 发动机行驶:DRIVE

满足以下行驶条件时,发动机自动启动

变速箱挂入M/S

车速大于65公里/小时

充电量低或者高压蓄电池满负荷,例如下坡行驶

作为高压系统过热保护措施,例如下坡行驶

要求高功率时,例如油门踏板被踩到一定位置

行驶中自动停车:

车速减小时,如果满足电动行驶的条件,则发动机关闭。

发动机驱动车辆,同时给高压蓄电池充电。(如下图B所示)

混合动力系统会在必要的时候自动启动发动机。

此时的转速表指针表示内燃机转速。(如下图2所示)

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虽然使用了两种不同的动力源和两种不同的蓄能器,但BMW ActiveHybrid X6在

操作上与传统车辆没有任何区别。

所以对于车主而言,操作上没有特别的注意事项。

3.3 发动机助力系统:eBOOST

发动机作为主要动力驱动车辆,电动马达会在必要时辅助发动机,提供附加驱动功率。(如下图A所示)

急加速时,例如超车过程中,系统会调用两个电动马达的功率来辅助发动机。为此必须深深踩下加速踏板(强制降档)。

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当电动马达释放最大功率的时候,所有四个箭头同时亮起。(如左图1所示)

在所有运行状态下,中央显示屏可以显示能量/动力传递路线和高压蓄电池充电状态。驾驶员在不同行驶状态下了解混合动力系统工作概况。

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接通的内燃机显示为红色(否则为蓝色)。急加速时(助推功能)会同时调用内燃机和两个电动机的功率在驱动车辆,此时通过一个红色箭头(内燃机驱动部分)和一个稍小的蓝色箭头(电动机部分)进行显示。

主动变速箱内电动机的活动通过蓝色变速箱显示。五个区段表示高压蓄电池的充电状态。在前一页实例中完全亮起四个区段,相当于达到80%的充电状态。

由于同时通过内燃机和电动机驱动,因此输出轴上的动力传递路线分为两个部分,并且用两种颜色显示,箭头指向驱动轮方向。

前桥和后桥上的动力传递路径以同样方式显示。从高压蓄电池至电动机的能量流用两条蓝线表示。

3.4 能量回收利用系统:CHARGE

混合动力系统可在制动或滑行期间将制动能量转化为电能。通过这种能量回收利用功能为高压蓄电池充电(如下图B所示)。需要时,蓄电池重新将存储的电能输送给电动机。

在转速表内以带有“+”的箭头表示能量回收利用,即蓄电池充电状态(如下图2所示)。车速低于10公里/小时的时候,能量回收利用显示亮起,技师车辆正在滑行或刚刚制动。

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满足下列条件的时候即可回

收制动能量:

车辆在移动

选档杆已挂入位置D、

R、M/S

高压蓄电池未充满。

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上图展示了能量回收利用期间的能量/动力传递路线。从车轮至输出轴的动力传递路线通过运动的蓝色箭头显示。从电动机至高压蓄电池的能量流通过两条蓝线和大蓝箭头显示。内燃机显示为红色,因为车辆正在以高于60公里/小时的车速行驶。车速降低到60公里/小时以下时可关闭内燃机。

此时内燃机显示为灰色。

3.5 特有的故障信息

当E72出现故障的时候,车辆将会通过中央显示屏提示驾驶员。下表中,总结了混合动力特有的检查控制信息。

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四、BMW混合动力车型空调

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E72是首款采用电动空调压缩机的BMW量产车型。此压缩机带有一个电动传动装置,空调系统可以不通过内燃机驱动。因此无论在纯电动行驶期间还是正常状态下,空调系统都可以为客户提供相同的制冷效果。

高压蓄电池电量不足时,发动机会接通。

电动空调压缩机是一个高电压组件。

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售后服务人员进行高电压组件方面的工作前,必须通过执行安全规定关闭高电压系统。然后将所有高电压组件断电,从而确保安全地进行工作。

注意:

自动空调也用作高压系统的冷却装置。即使关闭了自动空调的制冷功能,空调压缩机也会自动打开。

车辆停驻之后,还会听到混合动力系统的运行噪音,此时可能是高压蓄电池的冷却系统仍然在工作,不是故障。

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此种结构的空调压缩机由Denso Automotive公司制造研发,查询ETK的时候请留意。

五、压力燃油箱

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注意:

BMW ActiveHybridX6装备了特殊的燃油箱。它是根据车辆中混合动力运行(即发动机或电动马达交替驱动)要求设计的。

由于汽油蒸汽会在燃油箱中形成较大压力,因此打开加油口盖板之前需要卸除压力。

5.1 加油按钮

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开始加油的时候,必须先操作“加油”按钮,位置就在驾驶员一侧,A柱附近(如上图所示)。按钮状态由混合动力压力燃油箱电子控制系统控制单元进行分析。

5.2 燃油箱盖

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注意:

BMW ActiveHybridX6的燃油箱盖上带有“ActiveHybrid”字样。

该燃油箱不能与“普通”燃油箱盖互换,及时尺寸允许也不可以。

因为E72压力燃油箱内的压力较高,燃油箱盖内的保护阀的开启压力也较高。

5.3 加油过程

驾驶员希望加油时,需要先通过加油按钮发出指令。

满足以下条件的时候,就会开始减少压力燃油箱内的压力:

车辆必须静止

总线端R必须接通

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混合动力压力燃油箱电子系统读取按钮状态并开始降低压力燃油箱内的压力。

压力信息会由电子系统中的压力和温度传感器接收。此时如果存在汽油蒸汽,就会通过活性碳罐和滤尘器排放到大气中去。

压力降低后,就会通过一个执行机构使压力燃油箱盖板开锁。

5.4 加油过程的仪表显示

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驾驶员可以从组合仪表和中央显示器看到燃油箱准备情况的信息。此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10-15分钟内完成。

加油后关闭燃油箱盖板时,传感器会识别出来。

大约2秒钟后,混合动力压力燃油箱电子系统会将燃油箱盖板上锁。

组合仪表和中央显示器恢复正常。加油过程结束。

5.5 加油系统维修注意事项

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打开加油口盖时,尽可能和车辆保持距离,因为汽油和汽油蒸汽在压力下可能会突然从燃油箱中溢出。

E72的压力燃油箱形状与E71燃油箱相似。但E72的压力燃油箱不是塑料材质,而是由未喷漆的不锈钢制成。压力燃油箱重约25kg,容积约85升。

压力燃油箱设计用于-150mbar至+350mbar的压力范围。在行驶期间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并使压力燃油箱内的压力降低。

在整个维修期间让燃油箱盖保持打开状态,以免压力重新升高。

六、BMW ActiveHybrid 锂电池技术

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BMW ActiveHybrid 7采用轻混合动力驱动装置,应用的是新型高效锂离子蓄电池。由于锂离子蓄电池是所有蓄电池类型中能量密度最高的一种,所以它的大小与传统12V蓄电池相差无几,重量仅为28kg左右。这种紧凑的结构使得蓄电池可以方便的集成到车内,占用后部空调系统的安装空间即可。

BMW ActiveHybrid 7和MercedesBenz S 400 Hybrid是全世界最先采用这种高效蓄电池技术的混合动力车型。

七、BMW ActiveHybrid 变速箱电机单方向旋转

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BMW ActiveHybrid 7 是轻混合动力车型,

无法实现纯电动行驶,在所有行驶状态下,曲轴、电动机和变速箱输入轴的转速均相同,电动机始终朝一个方向旋转,因而它的电动机与内燃机也就不需要连接。

八、混合动力组合仪表内显示

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混合动力特有的运行状态在组合仪表内以及在中央信息显示屏内均可显示。

以下是组合仪表中混合动力特有的状态显示:

行驶准备显示

助推功能显示

能量回收利用

8.1 混合动力组合仪表及CID显示

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如果转速表指针位于零位置,同时在下部区域内蓝色圆弧及“READY”(准备)

字样闪烁,则表明出于行驶准备状态。中央显示屏内以五个区段蓝色表示高压蓄电池当前的充电状态。

自动驻车功能启用时,只有踩下加速踏板才能启动内燃机。向左或者向右转动方向盘也可以启动内燃机,从而为驾驶员提供足够的转向助力。

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与F01或者F02相比,以恒定车速行驶期间组合仪表内的显示没有变化,仅多出

了蓄电池符号和“ActiveHybrid”字样。

CID中,按以下原则显示能量/动力传递路线方向

蓝色:电能

红色:内燃机能量

箭头:能量/动力传递路线方向

恒定高速行驶时,内燃机以最佳效率工作。因此通过内燃机提供绝大部分驱动力。此时,CID中通过红色驱动力箭头表示。

当高电压蓄电池充电状态不足时,内燃机的部分功率还用于为蓄电池充电。客户可以通过自动变速箱启用(蓝色)识别出来,而且,此时蓝色箭头指向蓄电池。

高压蓄电池充电状态足够时,可以从高压蓄电池获取支持车辆电动驱动所需的电能。因此内燃机能够以较低的转速运行。这种情况下箭头从指向蓄电池符号改为自动变速箱符号。

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急加速时(助推功能)会同时调用内燃机和电动机的功率来驱动车辆。组合仪表内蓄电池符号右侧出现一个箭头和“BOOST”来表示电能输出。此时转速表指针表示内燃机当前转速,红色显示内燃机耗油量。

CID内通过一个红色箭头(内燃机驱动部分)和一个稍小的蓝色箭头(电动机部分)表示助推功能。内燃机以红色表示,自动变速箱内的电动机工作时变速箱以蓝色显示。

五个区段表示高压蓄电池的充电状态。一个区段相当于20%的充电状态。

表示高压蓄电池充电状态的最后一个区段与其他蓝色不同,以形象化的表示0-20%范围内的中间档。

为表示从两个驱动源至后桥车轮的动力传递,此处以两种颜色表示动力传递路线。红色表示内燃机驱动部分,蓝色表示电动机部分。

【全文完】


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