4.3 530Le/F18 PHEV

寶馬530Le的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由一臺(tái)渦輪增壓四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)（N20B20M0）、一個(gè)8速自動(dòng)變速器（GA8P75HZ）和一個(gè)電機(jī)組成。與采用傳統(tǒng)方式驅(qū)動(dòng)的寶馬525Li轎車相比，F(xiàn)18 PHEV所采用的ActiveHybrid技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于：在耗油量更低的同時(shí)進(jìn)一步提高了驅(qū)動(dòng)功率。530Le百公里加速用時(shí)7.1s，平均耗油量降低到百公里2.0L，CO₂排放量降至每公里49g（根據(jù)中國(guó)測(cè)試循環(huán)測(cè)得的數(shù)值，與所選輪胎規(guī)格有關(guān)）。

寶馬530Le的電驅(qū)動(dòng)裝置可以進(jìn)行純電動(dòng)行駛，因此能實(shí)現(xiàn)零排放，純電動(dòng)行駛時(shí)最高車速為120km/h，最大電動(dòng)續(xù)航里程為58km。530Le高壓組件與導(dǎo)線分布見圖4-15。

4.3.1 高壓電池（鋰離子）

高壓電池單元是一個(gè)整體系統(tǒng)，由以下基本組件構(gòu)成：

高壓電池單元主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)電能。此外，它還承擔(dān)有保障高壓系統(tǒng)安全的基本任務(wù)，例如進(jìn)行高壓觸點(diǎn)監(jiān)測(cè)等任務(wù)。通過制動(dòng)能量回收以及通過外部電力網(wǎng)絡(luò)可給高壓電池充電。

F18 PHEV的高壓電池單元由Bosch蘇州公司制造。高壓電池單元的單格電池由Samsung公司生產(chǎn)。高壓電池單元的研發(fā)同樣由Bosch公司進(jìn)行。

F18 PHEV高壓電池中使用的單格電池屬于鋰離子電池（電池型號(hào)：NMCo-/LMO-Blend）。鋰離子電池的正極材料是一種鋰金屬氧化物。

所選擇的正極材料可針對(duì)在電動(dòng)車中的使用而優(yōu)化高壓電池的各種特性（能量密度高、充電循環(huán)次數(shù)多）。和通常的蓄電池一樣，負(fù)極材料采用石墨，鋰離子在放電時(shí)嵌入石墨中。通過單格電池中使用的材料，總共可產(chǎn)生3.78V的額定電壓。

高壓電池單元安裝在行李箱內(nèi)后排座椅后面位置。要觸到高壓電池單元上的接口，必須拆下后排座椅靠背。電池模塊安裝位置與接口導(dǎo)線分布如圖4-16所示。

電動(dòng)冷卻液泵輸送冷卻液流過高壓電池單元。只要冷卻液溫度低于電池模塊，就可以只靠冷卻液循環(huán)來冷卻電池模塊。

借助一個(gè)冷卻液-制冷劑熱交換器（即冷卻裝置）降低冷卻液溫度。該冷卻裝置是高壓電池冷卻液循環(huán)和空調(diào)制冷劑循環(huán)之間的接口。

當(dāng)冷卻裝置上的組合式膨脹閥和單向閥打開時(shí)，液態(tài)制冷劑流入冷卻裝置并蒸發(fā)。此時(shí)，制冷劑從周圍環(huán)境中吸取熱量，也從在冷卻液循環(huán)管路中流過來的冷卻液中吸收熱量。電動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)重新壓縮制冷劑，然后輸送到冷凝器，制冷劑在這里恢復(fù)液態(tài)。高壓電池冷卻部件如圖4-17所示。

高壓電池單元冷卻液循環(huán)中的電動(dòng)冷卻液泵的功率為50W。它用一個(gè)支架固定在冷卻裝置上，位于行李箱凹槽右邊，見圖4-18。

冷卻裝置的任務(wù)是借助制冷劑冷卻高壓電池單元冷卻液循環(huán)管路中的冷卻液。因此，冷卻裝置由一個(gè)冷卻液-制冷劑熱交換器和一個(gè)組合式膨脹閥和單向閥組成，見圖4-19。組合式膨脹閥和單向閥由SME控制單元通過一根導(dǎo)線直接控制。電氣控制分為兩個(gè)狀態(tài)：

從圖4-20所示的電路圖可以看出，除了集中在8個(gè)電池模塊中的單格電池，F(xiàn)18 PHEV高壓電池單元還包含以下電氣/電子部件：

除了電氣組件，高壓電池單元還包括冷卻液管和冷卻通道，以及電池模塊的機(jī)械固定元件。

高壓電池單元由8個(gè)串聯(lián)的電池模塊組成，見圖4-21。每個(gè)電池模塊分配有一個(gè)電池監(jiān)控電子裝置。電池模塊本身由12個(gè)串聯(lián)的單格電池組成。每個(gè)單格電池的額定電壓為3.78V，額定電容量為40A·h。

為確保F18 PHEV中的鋰離子電池正常工作，必須達(dá)到特定的運(yùn)行條件：?jiǎn)胃耠姵仉妷汉蛦胃耠姵販囟炔辉试S高于和低于特定數(shù)值，否則電池可能永久受損。出于這個(gè)原因，高壓電池單元包含8個(gè)電池監(jiān)控電子裝置，它們被稱為Cell Supervisory Circuit，CSC。CSC電路如4-22所示。

4.3.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)

F18 PHEV中的電機(jī)是一臺(tái)永磁同步電機(jī)。它能將高壓電池的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，由此驅(qū)動(dòng)車輛。電機(jī)安裝位置和結(jié)構(gòu)見圖4-23。

F18 PHEV既能在電動(dòng)模式中以不超過120km/h的速度行駛，也能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提供支持，例如在超車過程中（加速功能），或者在換檔時(shí)主動(dòng)支持發(fā)動(dòng)機(jī)加大轉(zhuǎn)矩。

相反，在制動(dòng)模式和滑行模式中，電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能并提供給高壓電池（能量回收）。

電機(jī)主要組件有（圖4-23）：

F18 PHEV中的混合動(dòng)力系統(tǒng)是所謂的“并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)”。發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)均與驅(qū)動(dòng)輪機(jī)械連接。車輛驅(qū)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)既能單獨(dú)使用，也能同時(shí)使用。F18 PHEV中的電機(jī)（驅(qū)動(dòng)電機(jī)）結(jié)構(gòu)采用內(nèi)部轉(zhuǎn)子的形式。“內(nèi)部轉(zhuǎn)子”表示帶永久磁鐵的轉(zhuǎn)子呈環(huán)形排布在內(nèi)部。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)的繞組位于外部并構(gòu)成定子。F18 PHEV的電機(jī)有8對(duì)極偶。

定子固定在轉(zhuǎn)子空心軸上的一個(gè)法蘭上方，空心軸與變速器輸入軸嵌合連接。電機(jī)結(jié)構(gòu)、接口如圖4-24、圖4-25所示。

電機(jī)自帶一個(gè)節(jié)溫器，將冷卻液進(jìn)流溫度調(diào)到約80℃的最佳范圍，見圖4-26。由于電機(jī)工作溫度低于發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，因此這種調(diào)節(jié)是必要的。節(jié)溫器通過一個(gè)石蠟恒溫元件進(jìn)行調(diào)節(jié)，該石蠟恒溫元件隨著冷卻液溫度膨脹和收縮。此時(shí)不存在電動(dòng)控制。

4.3.3 電機(jī)電子控制系統(tǒng)的部件

電機(jī)電子控制系統(tǒng)（EME）內(nèi)部有4個(gè)部件：

中間電路電容器也是功率控制電路的組成部分，用于平整電壓并過濾高頻部分。電機(jī)電子控制系統(tǒng)由一個(gè)獨(dú)立的冷卻液循環(huán)進(jìn)行冷卻，見圖4-27。

4.3.4 電機(jī)電子控制系統(tǒng)的作用

電機(jī)電子控制系統(tǒng)（EME）用于電機(jī)的電子控制。它還負(fù)責(zé)將高壓電池中的直流電壓（最高約393V）轉(zhuǎn)換成三相交流電壓（最高約360V），從而控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)。相反，當(dāng)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作時(shí)，電機(jī)電子控制系統(tǒng)將電機(jī)的三相交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，以此給高壓電池充電。例如，在制動(dòng)能量回收時(shí)就是進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換。對(duì)于這兩種運(yùn)行模式，需要一個(gè)雙向DC/AC變換器用作逆變器和整流器。

同時(shí)，憑借同樣集成在電機(jī)電子控制系統(tǒng)中的DC/DC變換器確保12V車載網(wǎng)絡(luò)的電源供應(yīng)。

電機(jī)電子控制系統(tǒng)上的接口可分為4類（圖4-28）：

在電機(jī)電子控制系統(tǒng)上共有5個(gè)高壓接口，用于連接其他高壓組件導(dǎo)線，見圖4-30。它顯示了電機(jī)電子控制系統(tǒng)和其他高壓組件之間的高壓連接。

4.3.5 自動(dòng)變速器

自動(dòng)變速器GA8P75HZ由ZF公司生產(chǎn)。

GA8P75HZ變速器中的混合動(dòng)力部分由五個(gè)組件構(gòu)成（圖4-31）：

4.3.6 電動(dòng)行駛制動(dòng)

發(fā)動(dòng)機(jī)在純電動(dòng)行駛期間不運(yùn)行，因此不能驅(qū)動(dòng)機(jī)械真空泵。為了在這種行駛狀況還能確保制動(dòng)真空的供應(yīng)，在F18 PHEV中設(shè)置了一個(gè)輔助電動(dòng)真空泵。

制動(dòng)助力器中的真空由制動(dòng)真空傳感器記錄，并由數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)讀取。通過電機(jī)電子控制系統(tǒng)進(jìn)行電動(dòng)真空泵的控制和監(jiān)控。

動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（DSC）的硬件由Bosch公司提供。此系統(tǒng)的零件名稱為ESP9 HEV Premium。制動(dòng)系統(tǒng)布置如圖4-32所示。

這個(gè)名稱的具體含義如下：

再生制動(dòng)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收。此時(shí)，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作，并且通過自動(dòng)變速器→傳動(dòng)軸→后驅(qū)動(dòng)橋→輸出軸制動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪。使用此時(shí)產(chǎn)生的能量通過電機(jī)電子控制系統(tǒng)為高壓蓄能器充電，見圖4-33。

與F10H和F04不同，在串聯(lián)式制動(dòng)主缸上未安裝制動(dòng)踏板位移傳感器。取而代之的是直接在制動(dòng)踏板上使用了一個(gè)制動(dòng)踏板角度傳感器。通過這種安排，無需調(diào)整串聯(lián)式制動(dòng)主缸。

此外，制動(dòng)踏板的空行程總值擴(kuò)大到2.25mm。因此，輕微制動(dòng)完全可由后橋上的電機(jī)能量回收性能來承擔(dān)。在這種運(yùn)行狀態(tài)中，車輪制動(dòng)器的制動(dòng)摩擦片只是輕靠在制動(dòng)盤上，并不產(chǎn)生制動(dòng)效果。這可以提高驅(qū)動(dòng)裝置的效率，因?yàn)橛懈嗟目捎媚芰糠祷氐礁邏弘姵刂小?/p>

4.3.7 電動(dòng)制冷壓縮機(jī)

電動(dòng)制冷壓縮機(jī)（EKK）的功能原理與F30H中或F01H中使用的壓縮機(jī)原理一致。使用螺旋式壓縮機(jī)（也稱為渦流式）壓縮制冷劑。電動(dòng)制冷壓縮機(jī)的電功率約為5kW。

EKK的高電壓處于約288~400V的電壓范圍內(nèi)。如果電壓高于或低于這個(gè)范圍，就會(huì)降低功率或斷開EKK。

電動(dòng)制冷壓縮機(jī)的制造商為Sanden公司。電動(dòng)壓縮機(jī)連接管路如圖4-34所示。

4.3.8 電加熱裝置

由于是混合動(dòng)力汽車，530Le的發(fā)動(dòng)機(jī)在許多行駛狀況中產(chǎn)生的熱量損失明顯減少，并且發(fā)動(dòng)機(jī)無法將冷卻液循環(huán)加熱至供暖所需的溫度。出于這個(gè)原因，F(xiàn)18 PHEV配備一個(gè)電加熱裝置。這個(gè)裝置的功能在原理上和直通式加熱器相同。通過一個(gè)轉(zhuǎn)換閥可建立一個(gè)獨(dú)立的加熱回路，由電動(dòng)冷卻液泵維持回路的循環(huán)。電動(dòng)加熱系統(tǒng)見圖4-35。

電動(dòng)冷卻液泵、電動(dòng)轉(zhuǎn)換閥以及雙水閥為12V組件，通過接線盒電子裝置控制。

電加熱裝置的最大電功率為5.5kW（280V和20A）。電加熱功能通過3個(gè)加熱盤管實(shí)現(xiàn)，其功率分別約為0.75kW、1.5kW和2.25kW。在電加熱裝置內(nèi)部，通過電子開關(guān)（Power MOSFET）控制加熱盤管的接通（單個(gè)或共同接通），見圖3-36，圖3-37。