Active Hybrid X6(研发代码E72)是宝马(BMW)公司在2009年年底推出的一款采用混合动力驱动装置的全能轿跑车,这也是宝马公司推出的第一款应用混合动力技术的量产车型。这款车不只效率高,功率和敏捷性出色,而且在几乎同样出色的动力性能下将宝马X6 xDrive50i的标准油耗降低20%。 宝马 Active Hybrid在外观上具有自己独特的标志,与其他Ⅹ6车型有诸多不同之处如图5-1所示。 宝马 Active Hybrid在内部设计上和其他X6车型也存在一些不同之处,如图5-2所示。
宝马 Active Hybrid可以通过纯电动方式、发动机动力或结合使用两种驱动方式行驶采用纯电动、无CO2排放的驱动方式时,最高车速达60km/h。发动机会根据负荷要求启动并在低于65km/h的滑行阶段自动关闭。作为全混合动力驱动的全能轿跑车,宝马 ActiHybrid X6的驱动系统结合使用V8汽油发动机与电动驱动装置,采用宝马 TwinPower涡轮增压技术300kW/407米制马力大功率V8发动机以及67kW/91米制马力或63kW/86米制马力两个电动机,其最大可用系统功率为357kW/485米制马力,最大转矩达到780N·m。
0~100km/h加速时间为5.6s,在符合EU5要求的循环工况试验中耗油量是9.9L,相当于CO2排放量为231g/km。
(1)双模式主动变速器 如图5-3所示,两个大功率电动机(67kW/91米制马力与63kW/86米制马力)和双模式主动变速器集成在一个与传统自动变速器体积相似的壳体内,通过将两个电动机集成在宝马 Active Hybrid X6双模式主动变速器内,可以实现两种驱动方式。双模式主动变速器以无级ECVT变速器(电动连续可变变速器)作为基础,该变速器可在两种功率分支式运行状态下工作。双模式主动变速器能够明显改变电动和机械传输功率的比例。根据行驶情况,可以通过电动机、发动机或以可变比例使用两种驱动装置驱动。
处于模式1时,主要在低速行驶状态下通过使用电动机明显降低耗油量,同时产生附加驱动力。
处于模式2时,在高速行驶状态下减小电动传输功率,同时提高发动机效率(通过负荷点调节)以及燃油效率。处于这种模式时,两个电动机也以不同方式工作,除了提供电动驱动助力和发电机功能外,还特别负责以最高效率划分挡位。
两种电动机运行模式都采用固定传动比。所以实际上有7个挡位可供使用,通过这些挡位可在保证宝马特有动力性能的同时,在车辆整个运行范围内实现完全、高效的混合动力功能。
(2)镍-氢蓄电池 它是全混合动力驱动装置最重要的组件之一,因它决定了功率和可达里程。因为这种类型的蓄电池存储容量较大且较成熟,所以目前所有宝马全混合动力车型都采用这种蓄电池,如图5-4所示。
宝马 Active Hybrid X6使用的288V蓄电池质量为83kg,容量为2.4kW·h。高电压蓄电池通过冷却液散热,必要时还通过空调系统冷却。所以,在极端车外温度情况下,宝马Active Hybrid X6的蓄电池可以更加高强度地使用并实现更长久的功率输出。
(3)行驶情况①起步。在发动机达到运行温度且高电压蓄电池电量充足的情况下踩下加速踏板,宝马 Active Hybrid X6就会以电动方式起步。起步时在低转速范围内采用电动机提供较高转矩。从静止状态起步时只由电动机驱动车辆,由高电压蓄电池提供所需能量。发动机仍然处于关闭状态(发动机处于运行温度)。
②行驶。宝马 Active Hybrid X6在行驶过程中会依据车速和蓄电池充电状态以不同比例驱动发动机和电动机。当车速不大于60km/h时,通过纯电动方式最多可行驶2.5km;当车速更低时,则可行驶更远。这种电动行驶方式不会排放废气,而且几乎没有噪声。当在低速到中速行驶时,电动机可输出最大转矩来实现电动驱动方式,此时的发动机不在最佳范围内运行;而只有在只依靠两个电动机的功率不足以驱动车辆时,才会启动发动机。
宝马 Active Hybrid X6电动驱动所需的电能来源于电量充足的高电压蓄电池。当高电压蓄电池电量不足时,发动机将频繁启动为高电压蓄电池充电。所以,实际上,发动机提供绝大部分驱动力,只有高电压蓄电池温度大于10℃时,才允许以纯电动方式行驶。
③加速。电动机的突出优势在于车辆在起步和交通信号灯处、斜坡上起步以及超车过程中急加速时,可以提供非常直接而且强大的功率输出。这种以电动机作为驱动功率使用的方式,是通过电量充足的高电压蓄电池来提供额外能量的,此功能称为助推功能。通过结合使用发动机和电动机的功率,实现与使用更大功率发动机车辆相同的行驶动力和加速度。这时电动机相当于一种“电动涡轮”,在加速过程中为发动机提供助力而且不会带来额外的燃油消耗。
④制动能量回收利用。松开加速踏板后,电动机的作用相当于发电机,能够产生电流,将滑行车辆的动能转化为电能。
混合动力驱动装置的主要优点是能够利用下坡行驶或制动时释放出的动能。多余动能不再转化成车轮制动器上的热能,而是通过作为发电机工作的电动机转化为电能并存储在高电压蓄电池内。这些可以之后重复应用的能量不必通过发动机产生,只需轻轻踩下制动踏板时,电动机会产生更多电流,起到发动机制动器的作用。这种功能称为能量回收利用或再生制动。只有在需要紧急制动的情况下才必须操作机械车轮制动器。
宝马 Active Hybrid X6和宝马 Active Hybrid7就是利用电动机这种能量回收功能,将行驶车辆的部分动能以电能形式存储于高电压蓄电池内。高电压蓄电池较大的存储容量有利于充分发挥回收利用潜能。
⑤发动机节能启停功能。宝马 Active Hybrid X6发动机节能启停功能在怠速情况下关闭发动机,比如遇到红灯或堵车时。这样能够减少CO2排放量并降低耗油量。高电压蓄电池在车辆静止状态下也可以为空调和车辆照明等提供所需能量。若高电压蓄电池电量不足,就会启动发动机,从而通过电动机为高电压蓄电池充电并为用电设备提供充足的电能。若车辆驶近交通信号灯,则制动过程中车辆静止前(达到规定速度时)会关闭发动机。
