4.3 530Le/F18 PHEV

寶馬530Le的驅動系統由一臺渦輪增壓四缸汽油發動機（N20B20M0）、一個8速自動變速器（GA8P75HZ）和一個電機組成。與采用傳統方式驅動的寶馬525Li轎車相比，F18 PHEV所采用的ActiveHybrid技術的主要優點在于：在耗油量更低的同時進一步提高了驅動功率。530Le百公里加速用時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（根據中國測試循環測得的數值，與所選輪胎規格有關）。

寶馬530Le的電驅動裝置可以進行純電動行駛，因此能實現零排放，純電動行駛時最高車速為120km/h，最大電動續航里程為58km。530Le高壓組件與導線分布見圖4-15。

4.3.1 高壓電池（鋰離子）

高壓電池單元是一個整體系統，由以下基本組件構成：

高壓電池單元主要負責存儲電能。此外，它還承擔有保障高壓系統安全的基本任務，例如進行高壓觸點監測等任務。通過制動能量回收以及通過外部電力網絡可給高壓電池充電。

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。高壓電池單元的研發同樣由Bosch公司進行。

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：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在電動車中的使用而優化高壓電池的各種特性（能量密度高、充電循環次數多）。和通常的蓄電池一樣，負極材料采用石墨，鋰離子在放電時嵌入石墨中。通過單格電池中使用的材料，總共可產生3.78V的額定電壓。

高壓電池單元安裝在行李箱內后排座椅后面位置。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線分布如圖4-16所示。

電動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來冷卻電池模塊。

借助一個冷卻液-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和空調制冷劑循環之間的接口。

當冷卻裝置上的組合式膨脹閥和單向閥打開時，液態制冷劑流入冷卻裝置并蒸發。此時，制冷劑從周圍環境中吸取熱量，也從在冷卻液循環管路中流過來的冷卻液中吸收熱量。電動制冷劑壓縮機重新壓縮制冷劑，然后輸送到冷凝器，制冷劑在這里恢復液態。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中的電動冷卻液泵的功率為50W。它用一個支架固定在冷卻裝置上，位于行李箱凹槽右邊，見圖4-18。

冷卻裝置的任務是借助制冷劑冷卻高壓電池單元冷卻液循環管路中的冷卻液。因此，冷卻裝置由一個冷卻液-制冷劑熱交換器和一個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線直接控制。電氣控制分為兩個狀態：

從圖4-20所示的電路圖可以看出，除了集中在8個電池模塊中的單格電池，F18 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，以及電池模塊的機械固定元件。

高壓電池單元由8個串聯的電池模塊組成，見圖4-21。每個電池模塊分配有一個電池監控電子裝置。電池模塊本身由12個串聯的單格電池組成。每個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，必須達到特定的運行條件：單格電池電壓和單格電池溫度不允許高于和低于特定數值，否則電池可能永久受損。出于這個原因，高壓電池單元包含8個電池監控電子裝置，它們被稱為Cell Supervisory Circuit，CSC。CSC電路如4-22所示。

4.3.2 驅動電機

F18 PHEV中的電機是一臺永磁同步電機。它能將高壓電池的電能轉換成機械能，由此驅動車輛。電機安裝位置和結構見圖4-23。

F18 PHEV既能在電動模式中以不超過120km/h的速度行駛，也能對發動機提供支持，例如在超車過程中（加速功能），或者在換檔時主動支持發動機加大轉矩。

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

電機主要組件有（圖4-23）：

F18 PHEV中的混合動力系統是所謂的“并聯式混合動力系統”。發動機和電機均與驅動輪機械連接。車輛驅動時，兩個驅動系統既能單獨使用，也能同時使用。F18 PHEV中的電機（驅動電機）結構采用內部轉子的形式。“內部轉子”表示帶永久磁鐵的轉子呈環形排布在內部。產生旋轉電磁場的繞組位于外部并構成定子。F18 PHEV的電機有8對極偶。

定子固定在轉子空心軸上的一個法蘭上方，空心軸與變速器輸入軸嵌合連接。電機結構、接口如圖4-24、圖4-25所示。

電機自帶一個節溫器，將冷卻液進流溫度調到約80℃的最佳范圍，見圖4-26。由于電機工作溫度低于發動機工作溫度，因此這種調節是必要的。節溫器通過一個石蠟恒溫元件進行調節，該石蠟恒溫元件隨著冷卻液溫度膨脹和收縮。此時不存在電動控制。

4.3.3 電機電子控制系統的部件

電機電子控制系統（EME）內部有4個部件：

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。電機電子控制系統由一個獨立的冷卻液循環進行冷卻，見圖4-27。

4.3.4 電機電子控制系統的作用

電機電子控制系統（EME）用于電機的電子控制。它還負責將高壓電池中的直流電壓（最高約393V）轉換成三相交流電壓（最高約360V），從而控制驅動電機。相反，當電機作為發電機工作時，電機電子控制系統將電機的三相交流電壓轉換為直流電壓，以此給高壓電池充電。例如，在制動能量回收時就是進行這種轉換。對于這兩種運行模式，需要一個雙向DC/AC變換器用作逆變器和整流器。

同時，憑借同樣集成在電機電子控制系統中的DC/DC變換器確保12V車載網絡的電源供應。

電機電子控制系統上的接口可分為4類（圖4-28）：

在電機電子控制系統上共有5個高壓接口，用于連接其他高壓組件導線，見圖4-30。它顯示了電機電子控制系統和其他高壓組件之間的高壓連接。

4.3.5 自動變速器

自動變速器GA8P75HZ由ZF公司生產。

GA8P75HZ變速器中的混合動力部分由五個組件構成（圖4-31）：

4.3.6 電動行駛制動

發動機在純電動行駛期間不運行，因此不能驅動機械真空泵。為了在這種行駛狀況還能確保制動真空的供應，在F18 PHEV中設置了一個輔助電動真空泵。

制動助力器中的真空由制動真空傳感器記錄，并由數字式發動機電子控制系統讀取。通過電機電子控制系統進行電動真空泵的控制和監控。

動態穩定控制系統（DSC）的硬件由Bosch公司提供。此系統的零件名稱為ESP9 HEV Premium。制動系統布置如圖4-32所示。

這個名稱的具體含義如下：

再生制動實現制動能量回收。此時，電機作為發電機工作，并且通過自動變速器→傳動軸→后驅動橋→輸出軸制動驅動輪。使用此時產生的能量通過電機電子控制系統為高壓蓄能器充電，見圖4-33。

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

此外，制動踏板的空行程總值擴大到2.25mm。因此，輕微制動完全可由后橋上的電機能量回收性能來承擔。在這種運行狀態中，車輪制動器的制動摩擦片只是輕靠在制動盤上，并不產生制動效果。這可以提高驅動裝置的效率，因為有更多的可用能量返回到高壓電池中。

4.3.7 電動制冷壓縮機

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

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

電動制冷壓縮機的制造商為Sanden公司。電動壓縮機連接管路如圖4-34所示。

4.3.8 電加熱裝置

由于是混合動力汽車，530Le的發動機在許多行駛狀況中產生的熱量損失明顯減少，并且發動機無法將冷卻液循環加熱至供暖所需的溫度。出于這個原因，F18 PHEV配備一個電加熱裝置。這個裝置的功能在原理上和直通式加熱器相同。通過一個轉換閥可建立一個獨立的加熱回路，由電動冷卻液泵維持回路的循環。電動加熱系統見圖4-35。

電動冷卻液泵、電動轉換閥以及雙水閥為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個加熱盤管實現，其功率分別約為0.75kW、1.5kW和2.25kW。在電加熱裝置內部，通過電子開關（Power MOSFET）控制加熱盤管的接通（單個或共同接通），見圖3-36，圖3-37。