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剖析宝马高效混合动力5系车型新技术
来源:汽车与驾驶维修  作者:佚名  2014-03-02 07:41:28


    动力电池由96个圆柱形电池串联而成。每个圆柱形电池都有自己的等效内阻,放电时所产生的热量会集中在内阻最大的那个电池上,而温度的升高又会进一步增加其内阻。这样一来就会形成恶性循环,直至将其烧毁。由于电池是串联的,所以如果有一个电池出现断路,整个动力电池就将失效。
    为了避免出现上述情况,当电池控制单元发现某节电池的储电量明显偏低时,即使其他电池还有足够的电力,也必须停止动力电池的工作。然后通过对储电量偏大的电池放电,使所有电池的电压接近同一水平,这个过程也称为“电池平衡”。
    为此,电池控制单元在休眠阶段也会定期被唤醒,通过比较所有电池的电压,有针对性地对电池进行平衡。具体过程是通过电力CAN将请求信息发送给属于这些电池的电池监控单元后启动放电,直至平衡为止(图9)。放电电流通过集成在相应电池监控单元内的电阻进行限制。

      (3)电动机控制单元
    电动机控制单元是一个高电压组件,其主要任务是将来自动力电池的直流电转换成电动机所用的三相交流电。另外,在电动机作为发电机工作时,将电动机输出的三相交流电转换为直流电并为动力电池充电。这2种运行方式都需使用双向DC/AC转换器来完成。此外,该控制单元还要完成300 V高压电与14V低压电之间的能量转换以及相互控制。

    2.锁止离合器
    由于有了电动机的辅助,所以变矩器就可以省去。不过锁止离合器还不能没有,因为车辆在以纯电动模式行驶或滑行时,还要用它来切断传动系统与发动机的机械连接。锁止离合器安装在电动机转子和发动机曲轴之间,采用湿式多片式结构(图10)。

    为了保证驾乘人员感觉不到发动机的接合与分离,锁止离合器具有很高的控制精度。与自动变速器的所有换挡元件一样,锁止离合器也是由液压控制单元来控制的,且在无油压时处于分离状态。在发动机静止时,变速器液压系统的油压由电动附加油泵来提供。
此外,锁止离合器也能够像液力变矩器一样,减缓发动机的扭矩振动。因此在发动机转速很低时,可显著降低车内的噪声水平。
    3.冷却系统
    混合动力车型除了发动机需要冷却外,电动机、电动机控制单元和动力电池都需要冷却,所以其冷却系统比普通车型更复杂。对于动力电池还要利用车辆的空调制冷系统对其进行冷却。
      (1)电动机冷却系统
    电动机与发动机共享冷却系统的主要设备,经发动机散热器冷却后的冷却液会送入电动机的绕组(图11)。

      (2)电动机控制单元冷却系统
    冷却液与环境空气的热交换器集成在冷却模块内(图12),热交换量取决于电动机控制单元所发出的冷却要求,从而避免剧烈的温度波动影响电子装置使用寿命。电动机控制单元根据需要,以耗油优化方式来控制电动冷却液泵和冷却风扇的运行(图13)。



      (3)动力电池冷却系统
    为了尽可能延长动力电池的使用寿命并获得最大功率,电池内部的温度要控制在-25~55℃之间。为了实现电池冷却,动力电池安装在专用的蒸发器内(图14)。蒸发器的热交换装置沿着电池模块输送制冷剂,以达到最佳的冷却效果。为了保证动力电池的使用寿命,在控制策略上要限制电池的电流强度,且电池的电能储量不可完全用完。

    4.起动发电机
    在这款F10H车型上首次使用起动发电机,它的作用相当于原来的起动机和发电机的总和。这一装置中的关键技术是传动皮带,它不再是一条普通的发电机皮带,而是大负荷长寿命的动力型皮带。
    为了集成起动和发电的负荷状态,对N55发动机的皮带传动机构进行了重新设计。起动时皮带上部承受张力,下部处于放松状态,为了防止皮带打滑,通过下部皮带张紧器使其承受张力;发电时皮带下部承受张力,上部松弛,通过上部皮带张紧器张紧皮带(图15)。
 

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