通常来说，一辆混动汽车（HEV）有两种动力源，首先是内燃机ICE（Internal Combustion Engine）,然后至少是一个电机。
依赖于电机的不同功率和输出特性，混动汽车的动力系统有多种不同的组合方式。
目前BMW在市场上已经成熟的是两款插混车型和一款纯电车型。
▲BMW i8 混动：电机前驱、内燃机后驱
BMW的混动和纯电动汽车有两条技术路线：
BMW eDrive：以集成的电驱动系统、高效锂电池和智能能量管理系统为代表。BMW’s “i” technology：电驱动系统，如i8PHEV和i3BEV以及最新的iPerformance PHEV产品系列
▲BMW集团新能源各车型架构和大部件规划
▲BMW集团新能源各车型平台和产品系列
▲BMW集团新能源车型动力传动大部件配置
▲BMW电动汽车型谱
BMW混动家族的最新成员是拥有长轴距版本的BMW 740e iPerformance，动力系统由双涡轮的四缸汽油机和集成在8速变速器中的240 kW/326 HP电机构成。
▲BMW-740e-iPerformance-plug-in-hybrid-electric-vehicle-PHEV-powertrain-and-drivetrain
BMW 740Le xDrive iPerformance拥有智能全轮驱动系统，能够根据内燃机和电机的动力根据需求在前后轮之间动态分配。
三个版本的燃油效率数据和电动里程(欧盟测试周期)如下:
这套动力系统“拥有两个世界的最好”，即在内燃机界和电机界都是翘楚，驱动电机是ZF8HP混动变速器，内燃机是搭载了BMW双涡轮技术的2.0L发动机。
此内燃机是BMW最强大的四缸的发动机，最大功率190kW/258HP，能够在1550-4400rpm爆发最大扭矩400Nm（295lb-ft）。
▲BMW-740e-iPerformance-plug-in-hybrid-electric-vehicle-PHEV-powertrain-architecture
where:
1. internal combustion engine（内燃机）2. engine disconnect clutch (K0 clutch) 离合器3. electric machine (integrated in the automatic transmission) 电机4. automatic transmission 自动变速器5. power electronics 电控6. high voltage battery 高压电池7. rear differential 后桥差速器
BMW新内燃引擎内置的整套技术包括：
集成到铸钢排气歧管双涡旋涡轮增压器高精度喷射，最大燃油压力200bar最新版本的阀控电子式可变正时阀可变凸轮轴控制双方的进气和排气(双vanos)铝制曲轴箱中带有滚动轴承支承的平衡轴提高了发动机的精确性，而催化转化器和涡轮增压器的电控废气门的紧密耦合布置优化了发动机的排放。
此外，电控发动机支架优化了与车身的连接，这些安装消除了由发动机引起的振动(根据负载的不同而变化)，确保了非常低的振动水平。
▲BMW-740e-iPerformance-plug-in-hybrid-electric-vehicle-PHEV-main-electrical-components
where:
1. power electronics module 电控2. high voltage battery charger controller 高压电池充电模块3. ZF8HP hybrid automatic transmission ZF8HP变速箱4. high voltage battery 高压电池由于豪华轿车的插电式混合动力车配备了一个特殊的、功能极其强大的内燃机启动电机，以及一个用于空调控制系统的压缩机，该系统使用高压电池的能量运行，因此汽油发动机配备了一个特殊的皮带传动机构。这样就不需要像常规动力车辆那样集成发电机和制冷剂压缩机。因此，发动机的大部分输出和扭矩可以转化为动态性能。
▲bmw-zf-8-speed-automatic-hybrid-transmission-cutaway-photo
混合动力变速器ZF8HP由ZF(德国)公司提供。基于永磁同步电机的工作原理，电力驱动系统以其线性功率输达到速度范围内的较高范围和较高的效率脱颖而出。
其最大输出功率为83 kW/113 HP。而且，作为电力驱动系统的特点，它的峰值扭矩为250Nm(184lb-ft)。
当从静止加速时，助燃发动机的升压效果提供了令人兴奋的、即时的响应和功率积累，绝对没有延迟，以及当需要快速爆发速度时更动态的性能。
此外，电动机还发挥发电机的作用，取决于所选择的混合功能，要么通过在超限和制动时回收能量，要么通过有效地提高发动机的负载点。然后将产生的能量输入高压电池。
▲BMW-740e-iPerformance-plug-in-hybrid-electric-vehicle-PHEV-powertrain-schematic
where:
ICE – internal combustion engine 内燃机DMF – dualmass flywheel 飞轮K0 – engine connect/disconnect clutch 离合器EM – electric machine 电机IAE – launch clutch 离合器pump – mechanical oil pump 机械油泵E-pump – electric oil pump 电动油泵
▲ZF8HP-hybrid-transmission-engine-disconnect-clutch-and-launch-clutch
当车辆处于纯电动模式以及滑行模式时，K0离合器用来关闭内燃机、断开和车轮的连接。当车辆从静止开始启动时，IAE离合器用于把电机和发动机连接起来，把动力输出给行星齿轮组。
当发动机或者电机输出扭矩时，机械油泵给自动变速器必要的润滑油保证其正常工作。当车辆处于起停或滑行状态时，电子油泵提供主要的润滑压力。
电机的动力全部输出给8速手自一体变速箱，这就保证了纯电动驱动、增强动力的电动助力功能和制动能量的回收都能极其高效地进行。
电机集成在变速器前端也意味着电机不需要一个额外的减速器，可以减轻重量。
▲ZF’s new 8-Speed Dual Clutch Transmission for Sports Vehicles
8速手自一体变速箱将换档动力性和换挡舒适性及效率提高到了一个较高水平。这个变速器的宽的速比范围使加速更快、高速行驶时油耗更低。升挡和减挡时较小的间隔对运动表现和驾驶舒适性都有着显著的好处。
方向盘上的换档拨片是一个选项，使司机可以使手动齿轮选择异常迅速和最大的方便。内燃机与电力驱动系统智能协同工作，将240kw /326 HP的系统输出和500nm (369 lb-ft)的组合峰值转矩。
宝马740e iPerformance能够在5.4秒内从0公里/小时加速到100公里/小时(62英里/小时)，而宝马740Le iPerformance则可以在5.5秒内完成相同的冲刺。这两款车的最高时速都被限制在240公里/小时(149英里/小时)。
▲BMW-740e-iPerformance-plug-in-hybrid-electric-vehicle-PHEV-transmission-components
where:
1. electric machine 电机2. IAE (launch) clutch IAE离合器3. planetary gearbox 行星齿轮组这款高压锂离子电池结构紧凑，总容量9.2 kWh(净容量7.4 kWh)。它由96个单元组成，分为6个模块，并有自己的冷却系统集成到内部的控制系统。高压电池是专为这个型号开发的，安装在后座长椅下方，节省空间，确保最佳的碰撞安全性。
高压电池、电动机和充电器之间的能量流由专门为这些插入式混合动力车开发的电力电子控制。电力电子学还通过电压变压器调节从高压电池到12V板载电气系统的能量供应。
这种高压电池可以用任何家用电源插座、专为大电流或公共充电站设计的壁箱来充电。这款车的标准配置是一根充电电缆，它储存在一个袋子里，可以用行李箱左侧的拉紧带固定。电池可以在四个小时充满,而定制解决方案启用安全、简单和快速充电在家里可以通过宝马360°电气方案来解决。
宝马预计其配备下一代电池组的纯电动汽车续航里程将达到700公里，混动汽车的纯电里程也要超过100公里，为此，宝马集团宣布了一项新投资的2亿(2.37亿美元)来构建一个电池工厂在德国慕尼黑。
该工厂预计在2019年初开始运营，拥有200名员工。
▲BMW Group: Production of prototypes of future battery cells, focusing on cell chemistry, cell design and build-to-prin
▲Prototype production of future battery modules for the fifth-generation BMW Group e-drive train.
宝马i Wallbox Pure的输出功率为3.7 kW (16A /230 V)，充电时间不到3小时。
充电过程的进展可以通过汽车仪表屏中的图形或智能手机上的宝马远程应用程序来跟踪。宝马i型Wallbox Pro是该款充电桩的第二个版本，配备了一个7英寸的触摸屏，可以显示充电的进展情况，并允许用户自行选择负载管理和自充设置。
▲BMW-740e-iPerformance-plug-in-hybrid-electric-vehicle-PHEV-high-voltage-battery
动力系统有五种工作模式，总结如下：
如果高压电池的充电状态超过最小阈值(约10%)，则从静止状态启动电动汽车(EV模式)。在此模式下，K0离合器打开，内燃机关闭。
多种工况功能(环境温度、电池高压充电状态等)汽车在EV模式下的最大车速可达140kph。
ECO PRO模式的混合动力版本支持一种旨在最大化电动汽车续航里程的运营策略。因此，只有当加速器被推入启动状态时，补充内燃机动力的电力升压功能才会被激活。
在超限状态下的能量恢复也是有限的，取而代之的是一种混合动力的滑行功能，其触发速度在40到160公里/小时(25 - 99英里/小时)之间。
驾驶员一松开油门，内燃机即被关闭。此外，制动能量的回收降低到车载电源所需的水平。因此，汽车以最小的能源消耗和最小的机械阻力运行。
此外，与宝马7系新系列的其他车型一样，ECO PRO模式具有精确计量的电力控制功能，可实现气候控制系统、座椅加热和外部镜面加热等方便的电动功能。
▲BMW-740e-iPerformance-plug-in-hybrid-electric-vehicle-PHEV-powertrain-output
▲BMW X5 Plug-In Hybrid
Engine: 2-litre, 4-cylinder, turbocharged direct-injectionTransmission: 8-speed torque converter automatic, four-wheel driveMax Power: 245hp @ 5,000-6,000rpm (engine)/ 83kW @ 3,170rpm (electric motor)Max Torque: 350Nm @ 1,250-4,800rpm (engine)/ 250Nm @ 0rpm (electric motor)Total Power Output: 313hpAll-Electric Range: up to 31km0 to 100km/h: 6.8 secondsTop speed: 210km/h (limited), 120km/h in electricFuel Consumption: 3.3L/100kmBMW i8 混动工作模式及主要部件
▲BMW i8 GKN两挡减速器传动示意图
BMW第五代电驱系统
BMW集团最近展示了其第五代电传动系统，该系统将电机、传动系统和电力电子集成在一个单一的组件中。第五代电驱系统将于2021年进入市场，它将比现在的产品更强大、更小、更便宜。
▲Prototype production of future fifth-generation BMW Group e-drive train: electric motor, transmission and power
这种未来电力驱动的一个决定性的优势是将电动机、传动减速装置和电力电子元件被组合成一个新的单独的电力驱动单元。
由于其紧凑的设计，这个高度集成的点去单元占用的空间比前几代中使用的三个独立组件要小得多。
▲ fifth-generation of BMW
它的模块化概念意味着它还具有可扩展性，可以针对各种不同的配置包和性能级别进行修改，增加了灵活性，使在不同的车辆衍生产品中安装新的电动传动系统组件变得更加容易。
将电动机、变速箱和电力电子元件集成到一个单独的部件中使用更少的部件，因此节省了成本。
▲Prototype production of future fifth-generation BMW
另一个亮点是，这种新型电动汽车不需要使用稀土，这使得宝马集团不再依赖稀土的供应。
第五代电传动系统也使用新的、更强大的电池。它们的可伸缩、模块化设计意味着可以在不同生产工厂的相应车辆体系结构中灵活地使用它们。
特别是由于电池的进一步发展，新的电动传动系统将纯电池电动汽车的行驶里程延长至700公里。在插入式混合动力模型中，里程可以达到100公里。通过这种方式，宝马集团将继续扩大其在这一领域的创新领导地位。
▲Prototype production of future fifth-generation BMW
随着电动汽车和电池的自主研发和生产，宝马集团已经拥有了高水平的电动传动系统核心竞争力和价值创造能力。通过获得新技术的专门知识、获得重要的系统专业知识和利用成本效益，宝马集团的内部生产使其获得了决定性的竞争优势。
新的电动传动系统组件和升级的模块化电池的灵活性，将继续确保宝马集团在未来的车型匹配可选择性。
▲prototype-production-of-future-fifth-generation-bmw-group-e-drive-train-electric-motor-transmission
由于可灵活配置的电力模块系统，从2020年起，它将有可能适用于任何传动系统的所有产品系列。
第五代电动传动系统实现了高水平的驾驶性能和良好的里程与轻量化能力。它将集成到前轮和后轮驱动等车辆架构，这也将适用于所有的驱动形式。这种灵活性意味着，到2025年，该公司将能够满足预计的数十万辆电动汽车的需求。
▲Prototype production of future fifth-generation BMW Group e-drive train: electric motor, transmission and power
▲Prototype production of future fifth-generation BMW Group e-drive train: electric motor, transmission and power
▲Prototype production of future fifth-generation BMW Group e-drive train: electric motor, transmission and power
▲Prototype production of future fifth-generation BMW Group e-drive train: electric motor, transmission and power
BMW i8的电驱动桥
BMW i8上应用的GKN Ⅱ系列电驱动桥已经在很多车型上得到应用，电驱动桥宽度229mm，高度259mm，重量仅仅20.2kg，这几乎比第一代产品的高度降低了一半、重量也减轻了6.8kg。
BMW i8 GKN电驱动桥负责驱动前轴，在不需要的时候也可以将电机断开，减少滚动阻力。后轴由1.5L三缸机驱动。
不过，这两款车的系统有一个关键区别。在BMW前置发动机2系列车型中，汽油驱动前轮，而eAxle驱动后轮。
▲BMW 2系列混动车型：GKN电驱桥驱动后轮，前轮由内燃机驱动
GKN表示，这显示出其eAxle技术的适应性强。这家英国工程公司还表示，未来eAxle可以很容易地适应更多的应用，尤其是混合动力跑车和C级车。
该公司表示，它的电驱系统比传统的混合动力系统更有效，因为eAxle可以直接将扭矩传递给车轮，而不是通过变速箱。这导致了更快的加速性能，并使宝马i8这样的汽车表现得像一个更传统的跑车，尽管其有着更复杂的动力系统。
除了i8和2系列，GKN还为保时捷918 Spyder开发了eAxle技术，现在还为沃尔沃XC90 T8双引擎PHEV开发了该系统。GKN还共同开发了福特福克斯RS的四轮驱动系统，最近在Spa赛道上试用了该系统。
GKN双速电驱桥
虽然电动汽车提供瞬间扭矩和极快的加速度，但大多数汽车制造商使用单速变速箱来限制最高速度。
特斯拉Model S的最高时速约为130英里每小时，不过宝马i8的最高时速可达155英里每小时，这要归功于GKN的双速eAxle，它既能提供巨大的加速度，又能提供更高的最高时速。
▲GKN’s Two-Speed eAxle
尽管埃隆马斯克(Elon Musk)最近将Model S P85D的最高时速提高到了155英里每小时，将3.2秒冲刺提高到了60英里，但它仍使用单速传动。但已经投产的宝马i8采用了紧凑的双速变速箱，为更高的最高速度提供了额外的传动比。
在通常转速超过12000转/分钟的电动机上单齿轮变速箱必须与电机断开，否则电机就会开始过度旋转可能导致损坏。
无论是i8这样的混合动力车，还是Model S这样的全电动汽车，这都是一种既便宜又紧凑的方式，可以为插电式汽车增加更多的性能和续航里程。
▲BMW i3 60Ah Rex / Spare parts catalog BMW Electric gearbox / Mounting
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