淺談BMW高效混合動(dòng)力

肖忠寶

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030060)

汽車機(jī)械

淺談BMW高效混合動(dòng)力

肖忠寶

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030060)

BMW高效動(dòng)力性是結(jié)合了大量技術(shù)和創(chuàng)新的總概念，這些技術(shù)和創(chuàng)新在提高功率和駕乘樂趣的同時(shí)還能降低排放量。通過實(shí)施BMW高效動(dòng)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(lǐng)先地位。

BMW；混合動(dòng)力低油耗；低排放

1 BMW電動(dòng)車輛發(fā)展歷史

自70年代初，BMW的工程師就已經(jīng)意識(shí)到電動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(yīng)，在慕尼黑奧運(yùn)會(huì)的競(jìng)走和馬拉松項(xiàng)目的服務(wù)用車中使用了兩輛基于BMW 1602的電動(dòng)原型車。當(dāng)時(shí)討論的主要議題是量產(chǎn)研發(fā)在技術(shù)上的可能性。因?yàn)楣馐擒囕d蓄電池的重量就達(dá)到了350 kg，可達(dá)里程為45～65 km，所能提供的發(fā)動(dòng)機(jī)功率也僅為12 kW/16 bhp。最高車速100 km/h。1981年公司重啟電動(dòng)車項(xiàng)目，標(biāo)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(shù)使8輛四輪驅(qū)動(dòng)的325ix試驗(yàn)車輛的行駛動(dòng)力性達(dá)到了可以接收的范圍，同時(shí)還提高了車輛的可達(dá)里程。通過新型電池技術(shù)所積累的經(jīng)驗(yàn)在電動(dòng)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(huì)上正式亮相的BMW E1是BMW公司推出的首輛電動(dòng)車。該款設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為3.4 m的輕型結(jié)構(gòu)城市用車使用了一種特殊的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置通過強(qiáng)勁的電機(jī)可提供32 kW/45 bhp的動(dòng)力。這款緊湊輕型汽車的最高車速可達(dá)125 km/h。能含量為20 kWh的高溫蓄電池(鈉硫)可以使可達(dá)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(dòng)車的基礎(chǔ)上開發(fā)出了當(dāng)時(shí)的3系轎跑車。1995年BMW品牌使用8輛試驗(yàn)車輛在呂根島參加了一次大型試驗(yàn)。由不同蓄電池制造商和汽車制造商共同合作，對(duì)零排放車輛驅(qū)動(dòng)方案的實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了高溫蓄電池系統(tǒng)可能會(huì)引起的問題。但是當(dāng)時(shí)蓄電池重量過大，可達(dá)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(dòng)車的批量生產(chǎn)。目前，隨著蓄電池技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，重量為260 kg的MINI E風(fēng)冷式蓄能器可提供的總電容量為35 kWh，這樣可以使電動(dòng)車的平均可達(dá)里程達(dá)到250 km。功率為150 kW/204 bhp的緊湊型電機(jī)可以提供380 V的直流電壓。

2 BMW混合動(dòng)力戰(zhàn)略

在BMW混合動(dòng)力戰(zhàn)略中，只有制造成本與節(jié)油潛力比例合理時(shí)才采用混合動(dòng)力。開始時(shí)推出帶大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的較大車型，如BMW ActiveHybrid X6和BMW ActiveHybrid 7，因?yàn)檫@樣可以實(shí)現(xiàn)最大的效率潛力。從中期角度來看，應(yīng)在較小車型中引入混合動(dòng)力技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，BMW使用了“最佳混合動(dòng)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(dòng)力組件。

3 混合動(dòng)力的優(yōu)勢(shì)

混合動(dòng)力總成的優(yōu)點(diǎn)主要是耗油量較低，同時(shí)在內(nèi)燃機(jī)的所有不利運(yùn)行范圍內(nèi)電機(jī)可以為其提供支持。此外還可以對(duì)所使用的電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的功率特性曲線進(jìn)行較好的補(bǔ)充，因?yàn)殡姍C(jī)的較高扭矩可以為(低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi))內(nèi)燃機(jī)的較小扭矩進(jìn)行最佳補(bǔ)充。因?yàn)殡姍C(jī)可以起到起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的功能，所以其它優(yōu)點(diǎn)是取消了起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)(以現(xiàn)有的混合動(dòng)力車型為依據(jù))。此外，制動(dòng)能量回收系統(tǒng)可以對(duì)制動(dòng)器磨損起到積極的影響(盡量減少現(xiàn)有的制動(dòng)器磨損)。

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

(1)全混合動(dòng)力具有動(dòng)力強(qiáng)勁的電動(dòng)動(dòng)力總成，可以以純電動(dòng)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(dòng)力組件和蓄電池造成質(zhì)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(dòng)力具有電機(jī)較小，用于為內(nèi)燃機(jī)提供支持(“助推”功能)，無法以純電動(dòng)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(dòng)力組件較小，因此重量和占用空間方面增加不多，與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力總成相比制造成本較高，但是比全混合動(dòng)力低。

4 BMW全混合動(dòng)力行駛情況

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

起步：起步時(shí)將使用電機(jī)在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)所提供的較高扭矩。從靜止?fàn)顟B(tài)到起步僅由電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，而且使用由高壓蓄電池提供的能量。內(nèi)燃機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，在該階段內(nèi)以純電動(dòng)方式移動(dòng)車輛。

加速(助推功能)：在交通信號(hào)燈處、斜坡或超車操作進(jìn)行調(diào)整加速時(shí)，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(jī)將其作為驅(qū)動(dòng)功率使用。此過程稱為Boost功能。通過內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)的功率組合可以實(shí)現(xiàn)與使用強(qiáng)勁發(fā)動(dòng)機(jī)車輛一樣的行駛動(dòng)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(nèi)燃機(jī)和電機(jī)的不同驅(qū)動(dòng)比例。在低速至中速時(shí)內(nèi)燃機(jī)無法在最佳范圍內(nèi)工作。電機(jī)正好相反可以在較低轉(zhuǎn)速時(shí)提供最大扭矩。當(dāng)高壓蓄電池處于足夠的充電狀態(tài)時(shí)可以從高壓蓄電池獲取車輛電動(dòng)驅(qū)動(dòng)所需的電能。只有當(dāng)高壓蓄電池處于較低的充電狀態(tài)時(shí)才會(huì)經(jīng)常啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，以便為高壓蓄電池充電。恒定高速行駛時(shí)內(nèi)燃機(jī)能夠以最佳效率進(jìn)行工作。而電機(jī)在該功率范圍內(nèi)則需要從高壓蓄電池獲取過多的能量。因此需通過內(nèi)燃機(jī)獲得大部分的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)高電壓蓄電池處于較低的充電狀態(tài)時(shí)內(nèi)燃機(jī)的部分功率還將通過電機(jī)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(shí)由電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)共同驅(qū)動(dòng)。

制動(dòng)：混合動(dòng)力傳動(dòng)裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是可以使用滑行或制動(dòng)時(shí)釋放出的動(dòng)能。這也被稱為能量回收利用或制動(dòng)能量回收。通過可作為發(fā)電機(jī)使用的電機(jī)將車輪制動(dòng)器上的無用能量轉(zhuǎn)換為電能以替代熱能轉(zhuǎn)換，并將所產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)在高壓蓄電池內(nèi)。

隨著混合動(dòng)力技術(shù)的不斷創(chuàng)新，發(fā)展進(jìn)程令人矚目，目前已經(jīng)在傳統(tǒng)的汽車制造業(yè)中呈現(xiàn)出新科技成果的生長(zhǎng)點(diǎn)。毫無疑問，在明天，在我們美好的生活中，各種類型的電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池汽車必將構(gòu)建并實(shí)現(xiàn)全球清潔汽車行動(dòng)計(jì)劃的美好藍(lán)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(shí)驗(yàn)師。研究方向：汽車運(yùn)用。

U

C

1008-3383(2017)01-0142-01