奧迪Q5 hybrid quattro混合動力四驅(qū)技術(shù)

奧迪Q5hybridquattro混合動力四驅(qū)技術(shù)一、發(fā)展歷程德國奧迪公司在混合動力技術(shù)方面已經(jīng)有20多年經(jīng)驗了。奧迪公司早在1989年就推出了第一代Audiduo混合動力轎車，該車是以Audi100AvantC3車為基礎(chǔ)開發(fā)而來的。該Audiduo混合動力轎車用一臺五缸汽油發(fā)動機(jī)驅(qū)動前輪，用一臺9kW(12PS）可切換電機(jī)驅(qū)動后輪，使用鎳-鎘蓄電池來儲存電能。兩年以后，又推出了另一款A(yù)udiduo混合動力轎車，它是以Audi100AvantquattroC4車為基礎(chǔ)開發(fā)而來的。在1997年，奧迪公司成為首家小批量生產(chǎn)完全混合動力汽車的歐洲汽車生產(chǎn)商，該款A(yù)udiduo混合動力轎車是以A4AvantB5車為基礎(chǔ)開發(fā)而來的。該車使用一臺66kW(90PS)的1,9l-TDI發(fā)動機(jī)和一臺水冷式21kW(29PS)電機(jī)來提供動力，使用安裝在車后部的鉛-凝膠蓄電池來提供電能。這兩種動力裝置都是驅(qū)動前輪的。該車使用155kW(211PS)的2,0l-TFSI*發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)以智能而靈活的方式與40kW（54PS）的水冷式電機(jī)配合工作，可以讓用戶享受到運動型的行駛性能。該電機(jī)由小巧的鋰離子蓄電池來供電。與前面提到的兩例研究成果一樣，量產(chǎn)的Audiduo混合動力轎車也是采用這種具有前瞻性的插電式（Plug-in）設(shè)計，其蓄電池可以連接在插座上來充電。另外，其電機(jī)在車輛減速時可以回收能量。在電動模式時，Audiduo混合動力轎車的最高車速可達(dá)到80km/h；要是以TDI發(fā)動機(jī)作為動力，其最高車速可達(dá)170km/h。這種設(shè)計理念是非常超前的。奧迪在開發(fā)混合動力技術(shù)的同時，也開發(fā)了單獨依靠電力即可長途行車的一系列轎車--e-tron，這些車也都采用了這種插電式（Plug-in）混合動力技術(shù)。AudiA1e-tron干脆就是純電動動力車了，該車在增程發(fā)動機(jī)和動力前輪之間根本就沒有任何機(jī)械連接。因此，AudiA1e-tron是為在人口密集的市區(qū)使用而設(shè)計的。AudiQ5hybridquattro（奧迪Q5混合動力四驅(qū)）車是奧迪公司第一款高級SUV級的完全混合動力車。在經(jīng)歷了三代Audiduo混合動力轎車后，AudiQ5hybridquattro是第一款采用兩種動力形式的混合動力車型（這種混合動力是一種最新的高效并聯(lián)式混合動力技術(shù)），其動力像V6發(fā)動機(jī)，油耗像四缸TDI發(fā)動機(jī)。該車使用155kW(211PS)的2,0l-TFSI*發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)以智能而靈活的方式與40kW（54PS）的水冷式電機(jī)配合工作，可以讓用戶享受到運動型的行駛性能。該電機(jī)由小巧的鋰離子蓄電池來供電。二、識別標(biāo)識AudiQ5hybridquattro（奧迪Q5混合動力四驅(qū)）車與使用內(nèi)燃機(jī)的AudiQ5車相比，除了在車型銘牌上有混合動力字母標(biāo)識外，還有下述不同的特征之處：1-發(fā)動機(jī)艙內(nèi)的裝飾蓋板上有Hybrid這個字符2-組合儀表上帶有功率表和Hybrid這個顯示3-翼子板上有Hybrid這個字符4-MMI-系統(tǒng)上有Hybrid這個顯示內(nèi)容5-行李箱蓋上有Hybrid這個字符6-EV-模式開關(guān)和帶有tip-S功能的換擋操縱機(jī)構(gòu)7-登車裝飾條上有Hybrid這個字符三、混合動力技術(shù)的基本原理混合動力技術(shù)Hybrid這個詞來源于拉丁語hybrida，意思是雜交或者混合的意思。在技術(shù)層面，Hybrid這個詞指一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)將兩種不同的技術(shù)組合在一起來使用。結(jié)合驅(qū)動理念，混合動力技術(shù)這個概念用于兩個方向：?雙燃料動力?驅(qū)動混合動力技術(shù)（一）雙燃料動力雙燃料動力的車，是指其發(fā)動機(jī)（內(nèi)燃機(jī)）能夠燃燒不同類型的燃料，去產(chǎn)生驅(qū)動能量。因此，使用礦物燃料和可再生燃料（柴油/生物柴油）或者使用液態(tài)和氣態(tài)燃料（汽油/天然氣/液化石油氣）的系統(tǒng)越來越為人所知，市場上也越來越常見了。（二）驅(qū)動混合動力技術(shù)驅(qū)動混合動力技術(shù)是指將兩種不同的動力裝置組合在一起來使用，且這兩種動力裝置的工作原理是不同的。就目前來講，混合動力技術(shù)是指將內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)組合在一起這種形式。該技術(shù)可用作發(fā)電機(jī)從動能中回收電能（能量回收）、用作發(fā)動機(jī)來驅(qū)動車輛以及用作內(nèi)燃機(jī)的起動機(jī)。根據(jù)基本結(jié)構(gòu)情況，混合動力驅(qū)動分為三種形式：?微混合動力驅(qū)動?中混合動力驅(qū)動?完全混合動力驅(qū)動1、完全混合動力驅(qū)動將一臺大功率電機(jī)（E-Maschine）與內(nèi)燃機(jī)組合在了一起，可以以純電動方式來驅(qū)動車輛行駛。一旦條件許可，該電機(jī)會輔助內(nèi)燃機(jī)來工作。車輛緩慢行駛時，是純粹通過電動方式來提供動力的?？梢詫崿F(xiàn)起動-停止功能。還有能量回收功能，用以給高壓蓄電池充電。內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)之間有一個離合器，通過它可以斷開這兩個系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)只在需要時才接通工作。AudiQ5hybridquattro就是采用此技術(shù)。完全混合動力驅(qū)動又有四種驅(qū)動方式：并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分支式混合動力系統(tǒng)串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)分支式串聯(lián)混合動力系統(tǒng)1.1并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的特點是簡單。要對現(xiàn)有車輛進(jìn)行“混合動力改造”的話，就使用這種結(jié)構(gòu)。內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)和變速器裝在同一根軸上。內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)各自的功率加起來，就是總功率。這種機(jī)構(gòu)設(shè)計可以充分利用原車上的件（就是很多件可直接拿來用）。對于四輪驅(qū)動車輛來說，并聯(lián)式混合動力結(jié)構(gòu)可以將動力分配到四個車輪上。1.2分支式混合動力系統(tǒng)分支式混合動力系統(tǒng)除了有內(nèi)燃機(jī)外，還有一個電機(jī)，兩者都安裝在前橋上。內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)所發(fā)出的動力經(jīng)一個行星齒輪機(jī)構(gòu)到達(dá)汽車變速器。但與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)不同的是，本系統(tǒng)不能將內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)各自的功率加起來傳遞到車輪上。所產(chǎn)生的功率，一部分用于驅(qū)動車輛，另一部分作為電能存儲在高壓蓄電池內(nèi)。1.3串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)車輛只通過電機(jī)來驅(qū)動，內(nèi)燃機(jī)與驅(qū)動軸是沒有機(jī)械連接的。內(nèi)燃機(jī)帶動一個發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)在車輛行駛時為電機(jī)供電或者給高壓蓄電池充電。1.4分支式串聯(lián)混合動力系統(tǒng)分支式串聯(lián)混合動力系統(tǒng)，就是把分支式混合動力系統(tǒng)和串聯(lián)混合動力系統(tǒng)綜合在一起了。該系統(tǒng)有一個內(nèi)燃機(jī)和兩個電機(jī)。內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)1裝在前橋上，電機(jī)2裝在后橋上。這種結(jié)構(gòu)用于四輪驅(qū)動車。內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)1可以通過行星齒輪機(jī)構(gòu)來驅(qū)動車輛變速器。要注意的是：在這里也是不能就將內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)各自的功率加起來傳遞到車輪上。后橋上的電機(jī)2在需要時才會工作。因結(jié)構(gòu)原因，高壓蓄電池布置在前、后橋之間了。2、中混合動力驅(qū)動中混合動力驅(qū)動在技術(shù)上和部件方面都與完全混合動力驅(qū)動是一樣的，只是它不能以純電動方式驅(qū)動車輛來行駛。它也有能量回收、起動-停止以及助力（Boost)功能。3、微混合動力驅(qū)動使用這種驅(qū)動結(jié)構(gòu)，電動部件（起動機(jī)/發(fā)電機(jī)）只是用來執(zhí)行起動-停止功能。一部分動能在制動時又可作為電能使用（能量回收）。不能以純電動方式驅(qū)動車輛來行駛。12V蓄電池的特性針對頻繁起動發(fā)動機(jī)這個特點做了匹配。AudiA1就采用了此技術(shù)。四、2．0L-TFSI-發(fā)動機(jī)的變化1、省去了輔助裝置的皮帶傳動機(jī)構(gòu)由于省去了皮帶傳動機(jī)構(gòu)，所以就開發(fā)了一種新的輔助裝置支架，該支架用于電動空調(diào)壓縮機(jī)，曲軸和平衡軸軸承的材質(zhì)有所變化，以滿足起動-停止模式的工作需要。曲軸上的皮帶輪仍安著，作為減振器用。2、使用了二次空氣系統(tǒng)?缸蓋內(nèi)另有二次空氣通道?二次空氣泵繼電器J299?二次空氣泵電機(jī)V101?二次空氣進(jìn)氣閥N112?二次空氣壓力傳感器1G6093、冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)有擴(kuò)展，多了一個低溫冷卻循環(huán)回路，該回路用于電驅(qū)動裝置的功率和控制電子裝置JX1。4、后消音器上的可控式排氣閥只有左側(cè)的后消音器上才裝有這種可控式排氣閥，該閥由排氣控制閥1-N321來操控。接上真空，該閥就關(guān)閉；斷開真空就打開。在發(fā)動機(jī)停機(jī)時，該閥是打開著的，在扭矩不高于300Nm或者轉(zhuǎn)速不超過1800轉(zhuǎn)/分時以及怠速給蓄電池充電時，該閥是關(guān)閉著的（因聲響方面的原因）。4、冷卻液循環(huán)和溫度管理引入了發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)MED.17.1.1，它有三個處理器，因此也可以實現(xiàn)創(chuàng)新溫度管理。使用這種控制單元的目的是：通過改進(jìn)車輛熱平衡，來進(jìn)一步降低油耗和CO2排放。所謂改進(jìn)熱平衡，是指將所有受熱部件和連接在冷卻系統(tǒng)上的部件（比如發(fā)動機(jī)或變速器）上的溫度保持在能使其效率最佳的范圍內(nèi)。udiQ5hybridquattro車上的冷卻系統(tǒng)分為低溫循環(huán)和高溫循環(huán)兩部分。在內(nèi)燃機(jī)不工作時，冷卻液是由電動冷卻液泵來循環(huán)的。五、變速箱變化引入了有混合動力模塊的8擋自動變速器，多片式離合器（離合器KO）與電機(jī)(E-Maschine)合成為一個模塊，該模塊取代了變扭器，安裝在自動變速器的結(jié)構(gòu)空間處，并不顯眼。這個多片式離合器浸在油池中工作，它用于將內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)(E-Maschine)斷開或連接上。由于取消了變扭器，離合器K1就用來做起步元件用了。為了能在電機(jī)(E-Maschine)不工作時潤滑自動變速器并為液壓操縱機(jī)構(gòu)建立起必要的機(jī)油壓力，安裝了一個變速器機(jī)油輔助液壓泵1-V475。溫度要是較低的話，該泵可能無法建立起所需要的壓力。六、底盤變化1、電動機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)AudiQ5hybridquattro車上使用的不是液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，而是電動機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。2、制動真空泵這個電動的制動真空泵固定在ESP-總成的前面。該泵的作用是：在內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉期間，為制動助力器提供足夠的真空力。動真空泵由發(fā)動機(jī)控制單元經(jīng)繼電器來操控。需要時，通過制動助力壓力傳感器來接通該泵。3、ESP-總成AudiQ5hybridquattro車上的ESP-總成，其結(jié)構(gòu)與AudiQ5上的是一樣的，但是軟件方面就混合動力發(fā)動機(jī)牽引力矩調(diào)節(jié)功能*做了相應(yīng)的擴(kuò)展。在電力制動(能量回收)時，出于穩(wěn)定考慮不會令制動壓力卸壓，所以發(fā)動機(jī)控制單元在需要時會下令去調(diào)節(jié)驅(qū)動力矩。如果在擋位D時關(guān)閉了ESP或者是接通了坡路起步輔助系統(tǒng)，那么在車輛行駛過程中，內(nèi)燃機(jī)一直都在工作著。七、電氣系統(tǒng)變化1、混合動力蓄電池單元合動力蓄電池單元AX1在行李箱內(nèi)的備胎坑中，它由下述部件構(gòu)成：? 高壓蓄電池A38? 蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840? 保養(yǎng)插頭接口TW? 安全插頭接口TV44? 高壓線束接口PX1? 12V車載電網(wǎng)接口蓄電池單元殼體使用電位補償線（電位均衡線）與車輛相連。在這個蓄電池殼體內(nèi)，集成有用于吸入和排出冷卻空氣的接口。為了能在蓄電池有故障時通過一個通氣軟管將溢出的氣體引至車底部位，就在該殼體上裝了一個有害氣體通氣管。2、蓄電池調(diào)節(jié)控制單元蓄電池調(diào)節(jié)控制單元集成在混合動力蓄電池單元的左側(cè)，該控制單元與混合動力CAN-總線和驅(qū)動CAN-總線相連。用于偵測高壓蓄電池的溫度，并通過蓄電池冷卻模塊來調(diào)節(jié)蓄電池冷卻狀況。該控制單元查明并分析充電狀態(tài)、格電壓和蓄電池電壓的信息，這些信息通過混合動力CAN-總線傳至發(fā)動機(jī)控制單元。3、高壓蓄電池高壓蓄電池集成在混合動力蓄電池單元AX1內(nèi)。有一個電流傳感器用于在充電和放電時偵測電流。另有傳感器用于偵測高壓觸點前、后的電壓。高壓觸點在“15號線接通”的情況下是閉合的（接通的）；在“15號線關(guān)閉”的情況下或者有碰撞信號時，高壓觸點是斷開的。高壓蓄電池的充電狀態(tài)保持在30%-80%之間，充電情況的這種限制，可以明顯提高高壓蓄電池的壽命。組合儀表上的蓄電池顯示是以0%或100%來顯示的。充電狀態(tài)作為一個信息被放置在混合動力CAN-總線上。4、高壓系統(tǒng)保養(yǎng)插頭該插頭是高壓蓄電池兩個部分之間的電橋，如果拔下了這個保養(yǎng)插頭*，那么這兩部分的連接就斷開了。如果在高壓部件上或者在高壓部件附近動用車削工具、成型工具或棱角鋒利的工具，那么必須要拔下這個保養(yǎng)插頭。要想切斷電源（停電）的話，請在診斷儀中來進(jìn)行相應(yīng)操作。5、蓄電池冷卻蓄電池在充電時，其化學(xué)反應(yīng)過程與放電時是相反的。在這個熱力學(xué)過程中會放出熱量，這就導(dǎo)致蓄電池變熱了。由于AudiQ5hybridquattro車上的高壓蓄電池總是在不斷地充電、放電，那么它所產(chǎn)生出的熱量就會很可觀了。于是除了導(dǎo)致蓄電池老化外，最重要的是還會使得相關(guān)導(dǎo)體上的電阻增大，這會導(dǎo)致電能不轉(zhuǎn)換為功，而是轉(zhuǎn)換成熱量釋放掉了。因此，高壓蓄電池有一個冷卻模塊，該模塊上有自己的蒸發(fā)器，并連接在電動空調(diào)壓縮機(jī)的冷卻液循環(huán)管路上。這個冷卻模塊使用12V的車載電網(wǎng)電壓工作。冷卻模塊的部件有如下這些:? 蓄電池風(fēng)扇1? 混合動力蓄電池循環(huán)空氣翻板1的伺服電機(jī)? 混合動力蓄電池循環(huán)空氣翻板2的伺服電機(jī)? 混合動力蓄電池蒸發(fā)器前的溫度傳感器? 混合動力蓄電池蒸發(fā)器后的溫度傳感器? 混合動力蓄電池冷卻液截止閥1? 混合動力蓄電池冷卻液截止閥26、電驅(qū)動裝置的功率和控制電子系統(tǒng)電驅(qū)動裝置的功率和控制電子系統(tǒng)包括JX1由電驅(qū)動控制單元、交流電驅(qū)動裝置、牽引電機(jī)逆變器、變壓器和中間電容器組成。電驅(qū)動控制單元是混合動力CAN-總線和驅(qū)動CAN-總線用戶。牽引電機(jī)逆變器(雙向脈沖式逆變器）將高壓蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電，供交流電機(jī)使用。在能量回收時和發(fā)電機(jī)工況時，會將三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電，用于給高壓蓄電池充電。轉(zhuǎn)速是通過改變頻率來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。比如在轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/分鐘時，供電頻率約為267Hz。扭矩是通過脈沖寬度調(diào)制來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。變壓器用于將高壓蓄電池（266V）的直流電壓轉(zhuǎn)換成較低的車載電網(wǎng)用直流電壓（12V）。中間電容器用作電機(jī)（E-Maschine）的蓄能器。在“15號線關(guān)閉”或者高壓系統(tǒng)切斷（因有撞車信號）時，該中間電容器會主動放電。由于這個DC/DC-變壓器可雙向工作，因此它也能將較低的車載電網(wǎng)電壓（12V）轉(zhuǎn)換成高壓蓄電池的高電壓（266V）。該功能用于跨接起動（給高壓蓄電池充電）。空調(diào)壓縮機(jī)直接連接在高壓直流電功率控制電子裝置上。因用于接空調(diào)壓縮機(jī)的導(dǎo)線橫截面積小于從高壓蓄電池到功率控制電子裝置導(dǎo)線的橫截面積，所以在功率控制電子裝置內(nèi)集成了一個30A的空調(diào)壓縮機(jī)保險絲。在能量回收時或發(fā)電機(jī)工況時，壓縮機(jī)由功率控制電子裝置來供電。只有在用電來驅(qū)動車輛行駛時，壓縮機(jī)才由高壓蓄電池供電。功率控制電子裝置有自己的低溫循環(huán)管路，該管路連接在發(fā)動機(jī)冷卻循環(huán)管路的的冷卻液膨脹罐上。冷卻液通過低溫循環(huán)冷卻液泵按需要來進(jìn)行循環(huán)，低溫循環(huán)管路是溫度管理功能的一個組成部分，發(fā)動機(jī)控制單元負(fù)責(zé)觸發(fā)該泵。在電動驅(qū)動車輛行駛時，發(fā)動機(jī)控制單元為功率控制電子裝置提供關(guān)于能量回收、發(fā)電機(jī)模式和車速方面的信息。功率控制電子裝置通過