结构
奥迪 Q5 混合动力四驱 SUV 采用了高效的并联式混合动力技术。该车使用 155 kW 的 2.0LTFSI 发动机和近 40kW 的液冷式电机,电机则由小巧的锂离子蓄电池进行供电。
奥迪 Q5 hybrid quattro 为单轴并联式混合动力汽车,其动力传动系统及高压电气部件主要由 2.0L TFSI 汽油机、电机、8 档手自一体变速器、功率控制电子装置、电动空调压缩机、高压蓄电池单元等部件组成,如图 3-4、图 3-5 所示。
高压蓄电池单元
奥迪 Q5 混合动力 SUV 的高压蓄电池如图 3-6 所示。该高压蓄电池内部主要由蓄电池调节控制单元 J840 和由 72 个锂离子单体蓄电池串联而成的蓄电池组组成。每个单体蓄电池额定电压为 3.7V,18 个单体蓄电池为一个电芯组。最终会有 72 个单体蓄电池进行串联,使得整体蓄电池包的额定电压为 266V。奥迪 Q5 混合动力 SUV 蓄电池电芯组如图 3-7 所示,性能参数见表 3-2。
高压蓄电池配有冷却系统,该系统内含有一个独立的空调蒸发器,它连接在电动空调压缩机的制冷剂循环管路上。控制单元通过相应的温度传感器感知动力蓄电池的工作温度,控制鼓风机和制冷剂截止阀工作,从而为高压蓄电池冷却,如图 3-8 所示。
混合动力模块
混合动力模块安装在发动机和自动变速器之间的空隙处(取代变矩器),如图 3-9 所示。混合动力模块包含一个永磁同步电机,该电机由定子产生的三相旋转磁场来驱动。电机可作为发动机的起动机、发电机和驱动电机等。
除了定子和转子等主要部件,混合动力模块中还包含有多片式离合器 K0、转子位置传感器和温度传感器等部件,如图 3-10 所示。其中离合器 K0 用来接合、分离发动机与电机之间的连接。除此之外,在电机和变速器之间还有一组多片式离合器 K1,用来结合、分离电机与传动系统之间的连接。
功率控制电子装置
功率控制电子装置安装在右前风窗玻璃下的集水槽附近,其内部是由电驱动控制单元、变换器、驱动电机逆变器和中间电容器等部件组成,如图 3-11 所示。
(1)电驱动控制单元
电驱动控制单元 J841 根据发动机控制单元提供的信息来控制电机,根据车辆状态和驾驶需求使电机成为驱动电动机或发电机;还可根据电机位置和温度等信息来对其进行控制;另外,可根据需要激活低温循环冷却液泵。
(2)变换器
DC/DC 变换器可将高压直流(266V)转换成低压直流(12V);同样也可相反地将低压直流转换成高压直流。
(3)电机逆变器
电机逆变器 A37 为双向脉冲式逆变器,其可将高压蓄电池的直流电转换成三相交流电,提供给交流驱动电机使用;在能量回收和发电机工况时,会将三相交流电转换成直流电,为高压蓄电池充电。
(4)中间电容器
中间电容器 1-C25 是电机的蓄能器。在“15 号线关闭”或发生碰撞等紧急情况时,中间电容器会通过一个电阻放电。放电会降低功率电子装置电容器的剩余电压,由高压蓄电池管理系统来控制。为了安全,在操作时须遵守规定的等待时间。图 3-12 为功率控制电子装置工作原理。
电动空调压缩机
电动空调压缩机 V470 利用高压电工作,其总成内装有空调压缩机控制单元 J842。J842连接在扩展 CAN- 总线上,它从空调控制单元 J255 上获取让压缩机工作的信息。电动空调压缩机如图 3-13 所示。
起动发动机
起动发动机时,如果高压蓄电池电量充足,则电机充当起动机的作用;否则,由辅助起动机来完成起动,如图 3-14 所示。
起步、低速行驶
车辆在起步、低速或轻载行驶时,由电机负责驱动,此时为纯电动工作模式,如图 3-15所示。
匀速行驶
匀速行驶时,车辆由发动机驱动,此时发动机可在最佳的负荷状态工作,从而能够降低排放。如果动力蓄电池的电量较低,发动机的剩余能量还可驱动发电机对动力蓄电池进行充电,如图 3-16 所示。
大功率输出
车辆在加速、爬坡等工况需要大功率输出时,由发动机和驱动电机共同驱动车辆,如图 3-17 所示。
能量回收
车辆制动或滑行时,驱动电机变为发电机,此时车轮及相关传动系统带动发电机为高压蓄电池充电,如图 3-18 所示。
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