Guía de los Mild Hybrid de la Serie 5 G60/G61, Serie 7 G70, X5 G05, X6 G06, y X7 G07

David Ras · 7 May 2025 a las 10:55

Guía de los Mild Hybrid de la Serie 5 G60 / G61 (solo gasolina), Serie 7 G70, X3 G45 (solo gasolina), X5 G05, X6 G06, y X7 G07:

En este post explicaremos como funcionan los 5 tipos de hibridación existentes, y como funciona en los modelos de BMW Serie 5 G60 / G61 MHEV (solo gasolina), Serie 7 G70 MHEV, X3 G45 MHEV (solo gasolina), X5 G05 MHEV, X6 G06 MHEV, y X7 G07 MHEV, Mild Hybrid o Micro Híbridos.

Dada la poca documentación disponible sobre el tema, es posible que este post contenga algún error. Si fuera el caso, ruego me avises, me pases la fuente y lo corregiré rápidamente.

¿Que es la hibridación?:

Un vehículo híbrido es un vehículo que utiliza dos tecnologías diferentes para moverse y, hoy en dia, lo más habitual es un motor de combustión interna (ICE, Internal Combustion Engine en inglés, gasolina, diesel o gas) y un motor eléctrico (EME).

Sobre los motores, tanto de combustión como los eléctricos, ya hemos hecho un resumen en otros posts. Ahora toca hablar de como se interconectan los dos motores para mover el vehículo, y existen 5 maneras diferentes de conectar el motor eléctrico:

A: El motor eléctrico está conectado al motor de combustión a través de una correa. Cuando el eléctrico gira obliga al de combustión a girar también, lo que genera pérdidas por fricción y no permite desconectar un motor del otro. La correa es un elemento débil que tiene que cambiarse cada x kilómetros. Era la hibridación más utilizada a partir de 2010. Este es la tecnologia que utilizan los Serie 3 G20 / G21 MHEV Mild Hybrid, los Serie 4 G22 / G23 / G26 MHEV equivalentes, y algunos Serie 2 G42, Serie 5 G60 / G61 MHEV (solo diesel), Serie 6 G32 MHEV, Serie 8 G14 MHEV, X3 G45 MHEV (solo diesel) y X4 G02 MHEV.

B: El motor eléctrico está conectado directamente al cigüeñal del motor de combustión. Aunque es más eficiente que el anterior al no usar correa, también tiene pérdidas por fricción. Tampoco permite desconectar un motor del otro, el motor es más grande y más costoso de construir, pero tiene la ventaja de aumentar el par motor. Esta es la tecnologia que utilizan los Serie 5 G60 / G61 MHEV (solo gasolina), Serie 7 G70 MHEV, X3 G45 MHEV (solo gasolina), X5 G05 MHEV, X6 G06 MHEV, y X7 G07 MHEV, Mild Hybrid.

C: El motor eléctrico está desacoplado del motor de combustión, pero esta integrado entre el embrague y la transmisión, ya sea por correa o por engranaje. Tiene un mayor coste de integración pero permite una mayor recuperación de la energia, y menores pérdidas que los dos anteriores.

D: El motor eléctrico está conectado a través de engranajes a la transmisión, desacoplado del motor de combustión. Esta tecnología es la que utiliza BMW para sus X1 U11 y X2 U10 MHEV 20i, 23i, 20d, 23d, etc.

E: El motor eléctrico está conectado a través de una malla de engranajes al eje trasero del vehículo, desacoplado del motor de combustión, y esta instalado en la transmisión del eje trasero. Esta tecnología es lo que utiliza BMW para sus modelos híbridos X1 PHEV U11 x25e y x30e, etc.

Es importante remarcar que las arquitecturas A y B no permiten la desconexión mecánica del motor eléctrico del motor de combustión. Por otro lado, las arquitecturas C, D y E desconectan el motor eléctrico del motor de combustión a través del embrague.

En las configuraciones C, D y E, como el motor eléctrico esta desacoplado del motor de combustión, este necesita de un motor de arranque de 12 Volts.

En el caso D de los Mild Hybrid MHEV, el sistema eléctrico de 48 Volts se ha convertido en el estándar de la industria por varias razones: es relativamente sencillo de integrar en un vehículo, porque es modular, seguro y compacto, el peso de los componentes es relativamente pequeño, por lo que influye poco en el peso total del vehículo, y tiene un alto rendimiento, tanto en la reducción de consumo como en el aumento de par motor.

Los Serie 5 G60 / G61 (solo gasolina), Serie 7 G70 y X3 G45 (solo gasolina) Mild Hybrid:

Son los coches de la Serie 5 G60 / G61 modelo 520i de 208 CV (solo los gasolina).

Y también los Serie 7 G70 modelos 740d de 299 CV, 740i de 380 CV (no se comercializa en Europa) y 760i de 544 CV (tampoco se comercializa en Europa).

Y también los X3 G45 modelos 20i de 208 CV y M50i de 398 CV.

Todos ellos llevan un motor de combustión y además un motor eléctrico de 13 kW (18 CV) con una bateria de 48 V y 0,96 kWh.

Los Serie 5 G60 / G61 diesel (520d de 197cv y 540d de 303cv) utilizan un tipo de hibridación diferente que explicaremos en otro post separado.

https://www.bmwfaq.org/threads/guia-de-los-mild-hybrid-de-la-serie-3-g20-g21.1068111/

Los X5 G05, X6 G06, y X7 G07 Mild Hybrid:

Son los X5 G05, X6 G06 y X7 G07 modelos 40i de 381 CV.

Son los X6 G06 y X7 G07 modelos M60i de 530 CV.

Son los X5 G05 y X6 G06 modelos 30d de 298 CV.

Son los coches X5 G05, X6 G06 y X7 G07 modelos 40d de 352 CV.

Todos ellos llevan un motor de combustión y además un motor eléctrico de 9 kW (12 CV) con una bateria de 48 V y 0,96 kWh.

La principal diferencia entre los Serie 5 (gasolina) / Serie 7 / X3 y los X5 / X6 / X7 es la diferente potencia del motor eléctrico. No sé a que se debe. Posiblemente esté relacionado con las diferentes prestaciones y características de los cambios de marchas.

*Foto de ejemplo del circuito de 48 V de un Serie 7 G70.

13) Motor eléctrico de 48 V.

12) Electrónica del motor eléctrico (EME48 Electrical Machine Electronics 48 V).

9) Bateria de 48 V (BATT48).

7) Unidad de control de potencia de 48 V (PCU48, Power Control Unit 48 V).

2) Bateria AGM de 12 V y 70 Ah, bateria de arranque en frío.

El resto de números son las diferentes cajas de distribución de potencia.

*Foto. Arquitectura del chasis del Serie 7.

*Foto. Cambio de marchas electrificado ZF GA8HPxx y bateria 48 V del Serie 7 G70.

La caja de cambios automática electrificada puede ser de dos tipos, pero ambos fabricados por ZF (Zahnradfabrik Friedrichshafen AG):

ZF GA8HP60MH (48 V) para vehículos con un par de entrada de transmisión hasta 600 Nm (motor tipo B58B30M2 o similar).

ZF GA8HP80MH (48 V) para vehículos con un par de entrada de transmisión de hasta 800 Nm (motor tipo B57D30O3/S68B44T0 o similar).

*Foto. Interior del cambio de marchas ZF GA8HPxx.

1) Estator del motor eléctrico

2) Rotor convertidor de par motor (Torque)

10) Electrónica del motor eléctrico (EME48 Electrical Machine Electronics 48 V).

*Foto. Exterior del cambio de marchas ZF GA8HPxx.

7) Electrónica del motor eléctrico (EME48 Electrical Machine Electronics 48 V).

1) Carcasa de la transmisión

3) Reserva de aceite

5) Eje de salida de la transmisión

El motor eléctrico utilizado es un motor síncrono permanentemente excitado de 5a Generación integrado en la caja de cambios o transmisión automática. Consiste en un convertidor de par con rotor integral, un estator atornillado a la carcasa de la transmisión y un sensor de posición del rotor.

Los componentes del motor eléctrico están todos en la cámara de aceite de la transmisión automática.

El par del motor eléctrico y del motor de combustión se transmite al eje de entrada de la transmisión a través del convertidor de par y de la rueda de turbina.

El módulo electrónico del motor eléctrico de 48 V (EME48) es el interfaz entre la unidad de batería de alto voltaje BATT48 y el motor eléctrico.

El EME48 transfiere la corriente de 48 V entre la batería BATT48, el motor eléctrico y los interruptores, por medio de un inversor de corriente que convierte la corriente continua en corriente alterna trifásica y viceversa.

Los elementos semiconductores del módulo electrónico del motor de 48 V (EME48) son transistores de efecto de campo semiconductor de óxido metálico MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) conmutan la corriente de carga y se enfrian con el refrigerante del motor.

Además, el módulo electrónico del motor eléctrico de 48 V (EME48) puede arrancar el motor de combustión en caliente por medio del motor eléctrico de 48 voltios.

*Foto. Desglose interior del cambio de marchas ZF GA8HPxx.

3) Portador del estator

4) Núcleo del estator con devanado eléctrico

7) Portador del rotor

8) Núcleo laminado del rotor

5) Imán permanente

6) Conexiones eléctricas

9) Convertidor de par motor

Bateria de 48 V de la Serie 5 G60 / G61 (solo gasolina), Serie 7 G70, X5 G05, X6 G06, y X7 G07:

Son modelos con hibridación ligera, no enchufables y con una bateria de Iones de Litio (BATT48) de 48 V y 0,96 kWh de capacidad, ubicada en el doble fondo del maletero.

Dicha bateria esta formada por 14 células que contienen níquel, manganeso y cobalto en el lado del ánodo y una mezcla de óxido de titanio y litio (LTO) en el lado del cátodo, aunque según otras fuentes, contienen fosfato de hierro y litio en el lado del ánodo y grafito en el cátodo.

Puede funcionar entre -25 y +60 grados, y por encima de esta temperatura la potencia se reduce. A 35 grados, tiene una capacidad de 20 Ah. El rango de voltaje de funcionamiento es de entre 35/38 y 50,5/53 V, aunque el nominal es de 44/46 V, dependiendo de la subvariante. La potencia cuando se carga a 14 grados es de 16 kW, y cuando se descarga a 35 grados de 20 kW. Y debido precisamente a su alta potencia (20 kW), requiere un sistema de refrigeración.

Por razones de seguridad, la bateria BATT48 tiene una función de desconexión / apagado en caso de colisión o choque del vehículo. En caso de accidente, este es detectado por el módulo de seguridad contra choques (ACSM), quien desconecta la bateria de 48 V de la bateria de 12 V.

*Foto. La bateria de 48 V.

Unidad de control de energia de 48 V (PCU48):

La unidad de control de potencia de 48 Volts (PCU48) también es un convertidor CC/CC (Corriente Continua a Corriente Continua).

El convertidor CC/CC es el interfaz entre el sistema eléctrico de 12 V y el sistema eléctrico de 48 V. La PCU48 suministra energía al sistema eléctrico de 12 V desde el sistema eléctrico de 48 V.

El rango de voltaje en la entrada está entre 24 Volts y 58 Volts. El rango de voltaje en la salida está entre 6 Volts y 16 Volts.

La gestión flexible de la energía y la gestión de la potencia, que se encuentra en la unidad de control del motor, proporciona al convertidor de CC/CC el voltaje de salida y la corriente de salida requeridos. En caso de fallo, el propio convertidor de CC/CC regula sus variables de control.

Versión 07/05/2025

Saludos.
Edito para PDF: https://www.bmwfaq.org/attachments/guia-de-los-mild-hybrid-de-la-serie-5-g60-pdf.180189/