二、宝马X6混合动力主动变速箱
 （一）主动变速箱
    1.  概览
    E72的主动变速箱由General Motors、Daimler Chrysler（即现在的Daimler和BMW）合作研发。与传统自动变速箱一样，变速箱输入端和变速箱输出端之间传动比不同。
    从驾驶员的角度来说共有7个前进挡位。在变速箱内部，这7个前进挡位通过4个固定的基本挡位和具有可变传动比的2个模式实现。在4个固定的基本挡位中，发动机和变速箱输出轴的转速比固定不变。而具有可变传动比的模式则不同：发动机与变速箱输出轴的转速比能够进行连续可变调节，因此这种模式称为“CVT”（Continously Variable Transmission）。
    由于E72主动变速箱具有2个CVT模式，因此资料中通常也称其为“双模式主动变速箱”。通过集成在主动变速箱内的两个电动机对传动比进行电动调节。因此这2个模式也称为“ECVT”，其中“E”代表“电动”。电动机作为混合动力驱动装A的主要组成部分还用于为发动机提供支持（助力）以及回收利用制动能量。4个固定的基本挡位和两个ECVT模式通过3个行星齿轮箱和4个片式离合器实现或连接。
    因此从狭义角度来说，主动变速箱包括2个电动机、3个行星齿轮组、4个片式离合器。
    E72主动变速器剖面如图3所示。

    此处所示的行星齿轮组、片式离合器和电动机的编号和名称在后面的主动变速箱插图中还会继续使用。
    从广义角度来说，整个主动变速箱系统的附加组件有扭转减振器、包含电动泵/机械泵和冷却循环回路在内的供油系统、电液控制模块、混合动力驻车锁。
    主动变速器组件如图4所示。

    在此使用一个双质量飞轮作为扭转减振器。飞轮位于发动机与主动变速箱之间。其结构与手动变速箱车辆所用的部件相似。E72的发动机不通过独立的启动机启动。但是仍然装有通常情况下与启动机嵌接在一起的齿轮。该齿轮在E72上仅用于获取曲轴转速。
    虽然主动变速箱没有液力变矩器，但变速箱组件仍需要润滑。因此，同时也是为了操控片式离合器，在变速箱输入端上装有一个机油泵，该机油泵既可通过发动机也可通过专门为此安装的电动机驱动。同时，机油回路还用于对变速箱组件进行冷却。E72上用于变速箱油的冷却循环回路与E71 xDrive 50i冷却循环回路的结构相同。
    与当前其他自动变速箱一样，混合动力电子变速箱控制系统是电液控制模块的组成部分，安装在变速箱油底壳内。作为研发合作伙伴，General Motors被确定为混合动力电子变速箱控制系统的供应商。E72上的混合动力电子变速箱控制系统简称为“TCM”，是研发合作过程中所用英语“Transmission Control Module”的缩写。
    与其他自动变速箱不同，主动变速箱的混合动力驻车锁并非液压操控式。而是通过一个电机操控。该电机以及相关电子控制单元集成在一个壳体内，称为“直接换挡模块”（DSM）。该模块位于变速箱壳体外侧。
    与传统自动变速箱不同，主动变速箱没有液力变矩器。而且，主动变速箱也没有顺序手动变速箱内自动操控的离合器。那么如何实现发动机转速与输出转速差异巨大的起步过程呢？通过电动机可以补偿这一转速差异。在利用发动机起步的过程中，发动机开始时仅驱动两个电动机中的一个。该电动机产生电能从而驱动第二个电动机，同时产生变速箱输出轴上的转矩。从而最终使车辆移动起来。进行换挡时也需要电动机进行工作，它可以为发动机转矩提供支持并确保在片式离合器分离和接合时换挡过程舒适顺畅。仅仅依靠电动机还不足以降低发动机的运转不平稳性，因此在发动机与变速箱之间安装了上文已经提到过的双质量飞轮。
    2.  系统电路图
    在系统电路图中展示了主动变速箱与混合动力驻车锁的电气联网，如图5所示。

    3.  主动变速箱的状态
    下面首先介绍主动变速箱的内部状态。其中包括“没有动力传愉”的状态、2个ECVT模式和4个固定的基本挡位。之后将这些内部状态分配给从驾驶员角度出发的相应挡位。
    以下将借助一个变速箱结构示意图来对这些状态进行说明，如图6所示。通过图5-6可以轻松地将变速箱结构示意图元件和实际部件联系起来。

    （1）ECVT1模式具有可变传动比的第一种模式（ECVT1模式）设计用于较低车速和最大牵引力。处于该模式时可以通过以下方式驱动车辆：仅通过电动机B；仅通过发动机；通过电动机B和发动机。
    使用发动机驱动时的传动比可通过以下方式计算。
      i＝发动机转速/变速箱输出轴转速
    该传动比可从无穷大至1.800。“无穷大”表示发动机可以运转，而变速箱输出轴保持静止状态。因此可以像带有液力变矩器时一样起步。可以通过控制两个电动机的转速来调节该传动比，电动机A转速越高，该传动比越大。电动机B以约为4的传动比与变速箱输出轴相连。
    为了实现ECVT1模式，在主动变速箱内只有片式离合器1接合，所有其他片式离合器均断开，如图7所示。以纯电动方式行驶时，电动机A运转时不会产生任何负荷，而电动机B则正相反。这样可使变速箱输入轴及发动机保持静止状态。

    采用发动机和电动机B混合驱动方式时，发动机功率分为两个部分，如图8所示。也可以说发动机的功率“分支”。

    这就是“功率分支式混合动力”术语的来源。两个部分包括：机械部分，直接用于驱动车辆；电气部分，因为电动机A作为发电机使用并产生电量。
    发电机产生的电能可以部分或完全存储在高电压蓄电池内。电动机B以电机形式吸收电能。电能完全或部分来自电动机A或高电压蓄电池。各能量的大小取决于很多因素，这些能量由混合动力主控控制单元随时重新计算和调节。
    两个ECVT模式的特点在于，除发动机机械驱动路径外，还有电动驱动路径。使用电动驱动路径时，发动机借助一个发电机产生电能，这些电能完全或部分通过一个电动机用于驱动车辆。这种电动驱动路径的布置方式与串联混合动力驱动装置相同。如果考虑到能量流的总量，则电动驱动装置可以为发动机提供支持。在这种模式下也可以为高电压蓄电池充电。但是发动机必须提供更大功率且消耗更多燃油。这种情况看起来是一个缺点，混合动力运行策略主要负责实现这种所谓的“负荷点提高”，如果这样可以提高发动机效率（例如满负荷时效率高于部分负荷），通过这种方式存储的能量用于相对较小的额外能量损耗，例如可以重新用于以纯电动方式行驶。
（2）ECVT2模式  与第一种模式相反，第二个ECVT模式设计用于较高车速。在ECVT2模式下，既可以纯电动方式行驶，也可以启动发动机行驶。发动机的传动比可以在1. 800~0. 723的范围内调节。与 ECVT1模式下相同，电动机转速在此也用作控制参数。根据具体数值可以看出传动比较之ECVT1模式更小，因此适于较高车速。但电动机的传动比也更小。也就是说，它的有效转速范围向更高速度推移。电动机可以为发动机提供支持或用于为高电压蓄电池充电。与第一种ECVT模式相似，通常一个电动机作为电机运行（在此为电动机A），另一个作为发电机运行（在此为电动机B）。在ECVT2模式下片式离合器2接合，所有其他片式离合器均断开，如图9所示。

    在第二种ECVT模式下也可以通过控制电量流（考虑到总量）使高电压蓄电池充电（发动机负荷点提高）或放电（为发动机提供支持）。运行策略会在考虑最佳总效率的同时调节相应能量流。
（3）固定的基本挡位  与两个ECVT模式不同，对于主动变速箱固定的基本挡位而言，变速箱抽入轴与变速箱输出轴间的传动比固定不变。因此发动机转速变化时，车速也会发生相应程度的改变。
    只有当发动机不在最佳效率范围内时，该固定传动比才会体现出不利的一面。但在需要发动机高转矩的情况下，运行策略仍会选择这些范围。此时发动机效率已经处于非常好的状态。相对于ECVT模式而言，固定挡位的优势在于取消了电动驱动装置内的双重能量转换。因为通过一个电动机产生电能并通过另一个电动机使用电能也会造成相应损失。处于所有固定的基本挡位时（除基本挡位4外），电动机均可以无负荷旋转，作为电机驱动，从而为发动机提供支持或作为发电机驱动，为高电压蓄电池充电。
    另外，处于固定的基本挡位4时，电动机B静止不动，因此只有电动机A可以像文中所述的那样灵活使用。
    以发电机方式运行特别适用于滑行阶段或车辆减速时，从而将动能转化为电能并存储到高电压蓄电池内。如果忽略固定基本挡位的不同传动比，那么主动变速箱的工作状态就好像电动机和发动机安装在同一根轴上一样。这种布置方式与并联混合动力驱动装置的完全一样。

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