宝马汽车公司通过实施宝马高效动力战略，在降低油耗和 CO2 排放方面取得了一定的进展，其混合动力车型的CO2排放量已达到或低于 140 g/km。宝马高效动力性不仅体现在高精度燃油直喷、自动节能起停和制动能量回收等技术，从长远角度看，宝马高效动力性还包括利用氢燃料无排放行驶。但从中期来看，宝马ActiveHybrid 混合动力技术仍有一定的发展空间。我们在这里结合ActiveHybrid 车型中宝马X6 E72来简要介绍宝马的混合动力技术，希望广大读者能够通过这些介绍了解发动机与电机驱动的动力是如何“混合”的。
图1
宝马X6 E72车型实际上是在传统X6 车型上增加了电动机（主动变速器）、高压蓄电池和供电控制装置，从而实现了混合动力，起到节能和提高驾驶性能的作用。
图2
1．主动变速器
宝马E72的混合动力技术是通过主动变速器将发动机与电动机的动力输出进行混合的，主动变速器不再是单纯的传动系统，而是车辆的动力源之一。主动变速器与传统自动变速器从机械结构上看很相似（图1），但前者多了2个电动机（图2），这2个电动机的功能可根据需要在电动机、发电机和换挡元件间随时转换。传统的自动变速器是通过机械方式约束行星齿轮系中某些元件的转动来实现变速的，而主动变速器是通过电动机电磁场的变化以混入动力的方式来主动控制行星齿轮系中的元件来实现变速的。如图3所示，电动机A的转子与第1行星排的太阳轮及第2行星排的齿圈连为一体；电动机B的转子与第2行星排的太阳轮及第3行星排的太阳轮连为一体，只要控制2个电动机的转速，主动变速器的减速比就可从无穷大至0.723连续变化，而且这种变化是瞬息万变的，它能更好地实现驾驶者的操控愿望，这一点是任何机械变速器望尘莫及的。由于采用了主动变速器，传统车辆中的起动机、发电机、变矩器以及换挡品质改善装置都成为多余。
图3
图4
图5
图6
当发动机起动时，电动机B除了驱动车辆行驶并带动电机A发电外，其中有一部分动力用来起动发动机（图4），发动机起动后车辆便进入混合动力驱动方式。当发动机运转，而车辆静止时，由于变速器3个行星排的所有元件都未受到约束，所以发动机的输出动力不被传输（图5），此时变速器的减速比为无穷大。当电动机B输入一个转速，第2、3行星排的太阳轮被电动机B主动约束，此时发动机的输出动力可以被传递到车轮上，车辆开始行驶。随着电动机B的转速改变，变速器的减速比不断减小，这样便对发动机输出转速实现了连续变速（CVT），同时电动机B的动力与发动机的动力叠加后输出到车轮上（图6）。由于电动机的扭矩在零转速下就可达到最大值，这可以给车辆起步提供充足的动力。当发动机熄火后，车辆以纯电动方式行驶时，电动机B是唯一的动力源（图7）。当车辆制动时，发动机断油不输出动力，电动机A控制行星齿轮的转动，电动机B对车辆实施制动，同时将车辆的动能转换成电能存入高压蓄电池 （图8）。当车辆匀速行驶时，为降低能耗，以纯发动机方式进行驱动，此时2个电动机均不参与工作（图9）。
图7
图8
图9
2. 高压蓄电池单元
图10
图11
高压蓄电池是高电压系统的蓄能器，它通过串联 260 个基本单元（额定电压 1.2 V）得到312 V 额定电压。每10个电解槽组成一个模块。13 个模块并排布置，构成一列，2列叠加布置，构成整个高电压蓄电池套件（图10）。基本单元采用镍氢蓄电池技术，该技术具有能量密度、充电电流和放电电流较高的特点，这是在混合动力驱动车辆实现较高电功率的前提条件，其电气结构见图11。高压蓄电池的温度特性曲线如图12，在低温区及高温区蓄电池的输出输入功率会下降，尤其是在高温区还会降低蓄电池的使用寿命。通过蓄电池的冷却系统将电解液温度保持在 35 ~45℃，当常规冷却容量不足时，空调制冷系统也加入蓄电池冷却系统（图13）。
图12
图13
3. 供电系统
图14
图15
宝马E72车型有2个电压层面，一个是约300 V的高电压层面，另一个是大家熟悉的 14 V 低电压层面（图14）。辅助电源单元APM负责实现这两个电压层面间的能量转换（图15）。供电电控箱 PEB 控制所有运行状态下的高电压电网、电动机双向能量流动、两个电动机的转速和扭矩以及电动混合动力机油泵（图16）。这些单元的布置及走线情况见图17。
图16
图17
4. 混合动力制动系统
宝马E72车型的制动系统不仅仅用于使车辆可靠、稳定地减速，它还能使车辆的制动能量不转化为热量，而是通过主动变速器内的电动机将其转化为电能。为了配合 E72 全混合动力驱动方式获得最大燃油经济性，制动系统必须回收利用尽可能多的制动能量。同时，还要在所有车速范围和行驶情况下获得 BMW 独特的制动踏板感觉、准确的制动力定量控制以及出色的减速特性。
图18
为了满足这些要求，制动踏板与制动系统其他部分（制动助力器）之间不再永久保持机械联系（图18 ）。这是一种电子伺服制动控制系统，通过电子方式探测驾驶员的制动要求，随后将制动要求划分为电气部分和液压部分。电气部分通过主动变速器的电动机转化为电能并存储在高电压蓄电池内，液压部分通过传统行车制动器产生减速度（图19）。在所有行驶情况下宝马E72制动系统制动能量的80%~90%可以回收利用，反过来说，在所有制动能量中，只有 10% ～ 20% 通过行车制动器转化为无用热量。
图19
(戴家文 胡勇)
