肖忠寶

(山西交通職業(yè)技術學院，山西 太原 030060)

汽車機械

淺談BMW高效混合動力

肖忠寶

(山西交通職業(yè)技術學院，山西 太原 030060)

BMW高效動力性是結合了大量技術和創(chuàng)新的總概念，這些技術和創(chuàng)新在提高功率和駕乘樂趣的同時還能降低排放量。通過實施BMW高效動力性戰(zhàn)略，BMW在降低耗油量措施和CO2減排措施方面占據(jù)了世界領先地位。

BMW；混合動力低油耗；低排放

1 BMW電動車輛發(fā)展歷史

自70年代初，BMW的工程師就已經意識到電動驅動裝置在人口稠密地區(qū)的發(fā)展前景。為了能夠引起公眾效應，在慕尼黑奧運會的競走和馬拉松項目的服務用車中使用了兩輛基于BMW 1602的電動原型車。當時討論的主要議題是量產研發(fā)在技術上的可能性。因為光是車載蓄電池的重量就達到了350 kg，可達里程為45～65 km，所能提供的發(fā)動機功率也僅為12 kW/16 bhp。最高車速100 km/h。1981年公司重啟電動車項目，標志著BMW邁出的第一步。這使用了基于鈉硫原理效率更高的高電壓蓄電池。借助該技術使8輛四輪驅動的325ix試驗車輛的行駛動力性達到了可以接收的范圍，同時還提高了車輛的可達里程。通過新型電池技術所積累的經驗在電動車的發(fā)展史中具有里程碑式的意義。1991年在法蘭克福汽車展覽會上正式亮相的BMW E1是BMW公司推出的首輛電動車。該款設計長度為3.4 m的輕型結構城市用車使用了一種特殊的電動驅動裝置，該驅動裝置通過強勁的電機可提供32 kW/45 bhp的動力。這款緊湊輕型汽車的最高車速可達125 km/h。能含量為20 kWh的高溫蓄電池(鈉硫)可以使可達里程提升至大約140 km。90年代初，根據(jù)后續(xù)研發(fā)方案在小型系列電動車的基礎上開發(fā)出了當時的3系轎跑車。1995年BMW品牌使用8輛試驗車輛在呂根島參加了一次大型試驗。由不同蓄電池制造商和汽車制造商共同合作，對零排放車輛驅動方案的實際運用進行驗證，同時還發(fā)現(xiàn)了高溫蓄電池系統(tǒng)可能會引起的問題。但是當時蓄電池重量過大，可達里程和能量密度過小以及蓄電池使用壽命等問題都限制了電動車的批量生產。目前，隨著蓄電池技術的發(fā)展和進步，重量為260 kg的MINI E風冷式蓄能器可提供的總電容量為35 kWh，這樣可以使電動車的平均可達里程達到250 km。功率為150 kW/204 bhp的緊湊型電機可以提供380 V的直流電壓。

2 BMW混合動力戰(zhàn)略

在BMW混合動力戰(zhàn)略中，只有制造成本與節(jié)油潛力比例合理時才采用混合動力。開始時推出帶大功率發(fā)動機的較大車型，如BMW ActiveHybrid X6和BMW ActiveHybrid 7，因為這樣可以實現(xiàn)最大的效率潛力。從中期角度來看，應在較小車型中引入混合動力技術。為了實現(xiàn)這一目標，BMW使用了“最佳混合動力”模塊化系統(tǒng)，即在不同車輛方案中集成各種最佳混合動力組件。

3 混合動力的優(yōu)勢

混合動力總成的優(yōu)點主要是耗油量較低，同時在內燃機的所有不利運行范圍內電機可以為其提供支持。此外還可以對所使用的電機和內燃機的功率特性曲線進行較好的補充，因為電機的較高扭矩可以為(低轉速范圍內)內燃機的較小扭矩進行最佳補充。因為電機可以起到起動機和發(fā)電機的功能，所以其它優(yōu)點是取消了起動機和發(fā)電機(以現(xiàn)有的混合動力車型為依據(jù))。此外，制動能量回收系統(tǒng)可以對制動器磨損起到積極的影響(盡量減少現(xiàn)有的制動器磨損)。

BMW ActiveHybrid包括了兩種不同的混合動力形式：全混合動力和部分混合動力。

(1)全混合動力具有動力強勁的電動動力總成，可以以純電動方式行駛，在降低耗油量和排放量方面潛力很大，特別是在城市交通中。但混合動力組件和蓄電池造成質量增加和行李箱容積減少，組件和制造成本較高。

(2)部分混合動力具有電機較小，用于為內燃機提供支持(“助推”功能)，無法以純電動方式行駛，在降低耗油量方面有一定潛力，特別適合城市交通。由于混合動力組件較小，因此重量和占用空間方面增加不多，與標準動力總成相比制造成本較高，但是比全混合動力低。

4 BMW全混合動力行駛情況

全混合動力車輛的行駛狀態(tài)可以分為五個階段：起步、加速、行駛、超車、制動。

起步：起步時將使用電機在低轉速范圍內所提供的較高扭矩。從靜止狀態(tài)到起步僅由電機驅動車輛，而且使用由高壓蓄電池提供的能量。內燃機處于關閉狀態(tài)，在該階段內以純電動方式移動車輛。

加速(助推功能)：在交通信號燈處、斜坡或超車操作進行調整加速時，如果高壓蓄電池處于足夠的充電狀態(tài)則可以為其提供額外能量并且通過電機將其作為驅動功率使用。此過程稱為Boost功能。通過內燃機和電機的功率組合可以實現(xiàn)與使用強勁發(fā)動機車輛一樣的行駛動力性和高速加速度。

行駛：行駛過程中根據(jù)車速和蓄電池充電狀態(tài)確定內燃機和電機的不同驅動比例。在低速至中速時內燃機無法在最佳范圍內工作。電機正好相反可以在較低轉速時提供最大扭矩。當高壓蓄電池處于足夠的充電狀態(tài)時可以從高壓蓄電池獲取車輛電動驅動所需的電能。只有當高壓蓄電池處于較低的充電狀態(tài)時才會經常啟動內燃機，以便為高壓蓄電池充電。恒定高速行駛時內燃機能夠以最佳效率進行工作。而電機在該功率范圍內則需要從高壓蓄電池獲取過多的能量。因此需通過內燃機獲得大部分的驅動力。當高電壓蓄電池處于較低的充電狀態(tài)時內燃機的部分功率還將通過電機用于蓄電池充電。

超車：為了能夠提供較高的總功率，在超車或加速時由電機和內燃機共同驅動。

制動：混合動力傳動裝置的主要優(yōu)點是可以使用滑行或制動時釋放出的動能。這也被稱為能量回收利用或制動能量回收。通過可作為發(fā)電機使用的電機將車輪制動器上的無用能量轉換為電能以替代熱能轉換，并將所產生的電能存儲在高壓蓄電池內。

隨著混合動力技術的不斷創(chuàng)新，發(fā)展進程令人矚目，目前已經在傳統(tǒng)的汽車制造業(yè)中呈現(xiàn)出新科技成果的生長點。毫無疑問，在明天，在我們美好的生活中，各種類型的電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池汽車必將構建并實現(xiàn)全球清潔汽車行動計劃的美好藍圖。

Introduction to the BMW efficient hybrid

XIAO Zhong-bao

(Shanxi Traffic Vocational and Technical College，Taiyuan，Shanxi 030060，China)

The BMW efficient power performance is combined with a large number of technology and innovation concept, the technology and innovation in improving power and driving pleasure at the same time also can reduce emissions. Through the implementation of the strategy for the BMW efficient dynamic BMW in reducing fuel consumption and CO2emission reduction measures the world's leading position.

BMW；hybrid low fuel consumption；low emissions

2016-04-01

肖忠寶(1976-)，男，山西太原人，實驗師。研究方向：汽車運用。

U

C

1008-3383(2017)01-0142-01