奥迪A6和奥迪A8混合动力车动力及显示系统.pdf

MastertheBasics基础知识讲座栏目编辑：刘玺I刘春晖（本刊编委会委员）高级工程师/教授，现任山东华宇工学院机械工程学院汽车服务工程教研室主任，有多年的一线汽车电气系统、电子控制系统维修工作经验。现从事汽车类专业学生专业课的教学工作。在各级汽车维修类杂志上公开发表论文3 0 篇，出版汽车维修类图书2 3 部。奥迪A6和奥迪A8混合动力车动力及显示系统文/山东刘春晖在2 0 1 1 年1 1 月，德国奥迪公司推出2 1 世纪的第一款混合动力车型奥迪Q5hybridquattro。这款高级SUV车型使用新式锂离子蓄电池来供电。2 0 1 2 年，奥迪A6混合动力车和奥迪A8混合动力车正式开始上市，如图1 所示。这两款车使用的是与奥迪Q5hybridquattro一样的并联式混合动力技术，区别仅在于这两款车的驱动力仅作用于前轮（前驱车）。这两款混合动力豪华型轿车，使德国奥迪公司成为第一家能同时在B级、C级、D级车中都提供完全混合动力车型(采用锂离子蓄电池技术)的高级轿车生产商。这两款车的动力由1 5 5 kW(211ps)的2.0 LTFSI发动机和最大功率4 0 kW、扭矩2 1 0 Nm的电机来提供，系统总功率为1 8 0 kW(245ps)。车辆以6 0 km/h的车速以纯电动方式行驶的情况下，最多可以行驶3 km；纯电动行驶的最高车速可达100km/h。动力传递使用的是经过重大修改过的8 挡tiptronic变速器，无变矩器，变矩器的位置由电机所占据，该电机与多片式离合器组合在一起，该多片式离合器单独将电机与发动机连在一起。锂离子蓄电池系统用作电能蓄能器，其重量约为3 8 kg。一套高档双路空气冷却系统负责将蓄电池保持在合适温度。奥迪A6混合动力车和奥迪A8混合动力车除了在车型铭牌上有混合动力字母标志外，还有多处不同的特征，如图2 所示。ABhybrid图1 奥迪A6和奥迪A8混合动力车的外形车上的识别标记组合仪表上带有功率表和AudiA6混合动力车和AudiHybrid这个显示A8混合动力车除了在车型铭牌上有混合动力字母标识外，还有下述不同的特征之处：发动机舱内的装饰盖板上有Hybrid这个字符参阅基本车型的详细信息，请参见SSP456AudiA810和SSP486“AudiA611图2 奥迪A6和奥迪A8混合动力车的混合动力特征一、系统安全说明1.电工技术安全规程根据DINVDE0105制定的5 点安全规程，每个家用电器电工都必须知晓。这几点安全规程也同样适用于负责处理机动车上高压装置的有证人员(也就是高压电技工)。检修电气装置前，应按下述顺序来应用这些安全规程，如图3 所示。Aehybrid(1)25V交流电压和6 0 V直流电压对人来说就已经是危险的了。请务必留意维修手册和故障导航中的安全事项以及车上的安全警示。(2)高压设备的检修工作只可由经过认证的高压电技工来进行操作。2.警示符号为了让用户、维修和服务站人员以及技术救援和医疗救援人员尽可能远离高压设备可能带来的危险，奥迪A6混合动力车和奥迪A8混合动力车上设置了很多警示和提示标签。警示标签一般分为两种类型：MI-系统上有Hybrid这个显示内容翼子板上有Hybrid这个字符登车装饰条上有Hybrid这个字符hyonid行李箱盖上有Hybrid这个字符行李箱前部有Hybrid这个字符EV-模式开关70MOTUR-CHINAAugustMastertheBasics栏目编辑：刘玺I基础知识讲座1.停电这些工作必须由高压电技工来进行操作DANGER2.严防设备重新合闸3.验电4.接地和短路这些工作与高压车辆无关5.遮盖住或者用拦道木拦住附近带电的部件图3 安全规程的应用顺序（1)黄色警示标签，其上有电压警示符号。(2)带有DANGER字样的红底警示标签。如图4 和图5 所示，这些黄色标签表示高压部件就安装在附近或者在盖板下隐藏着。警示电压危险，DIN 4844-2(BGV A8)警示电压危险，DIN4844-2(BGVA8)图6 带有DANGER字样的警示标签1爆炸危险材料警告危险电压警告ONACHOCTEPELIGRONBEZPECiDANGERTEHLIKE危险危除A佩戴防护眼镜警示勿触及导电部件腐蚀材料警告PERIGO规章符号：使用说明请参见DIN 4844-2(BGVA8)禁明火、无罩灯和吸烟7确保儿童远离蓄电池蓄电池上、使用说明中和汽车用户手册内的提示图4 黄色警示标签1警示危险地带DIN 4844-2(BGV A8)警示电压危险，DIN 4844-2(BGV A8)带有DANGER字样的警示标签表示有高压部件或者高压导电部件，如图6 和图7 所示。警示勿触及导电部件自1.混合动力技术hybrid这个词来源于拉丁语hybrida，意思是杂交或者混合。在技术层面，hybrid这个词指一种系统，该系统将两种不同的技术组合在一起来使用。结合驱动理念，混合动力技术这个概念用于双燃料动力和混合动力驱动两个方向。规章符号：(1)双燃料动力使用说明请参见DIN4844-2(BGVA8)图5 黄色警示标签2不得打开高电压蓄电池图7 带有DANGER字样的警示标签2二、混合动力技术的基本原理双燃料动力的车，是指其发动机能够燃烧不同类型的燃料，去产生驱动能量。因此，使用矿物燃料的可再生燃料(柴油/生物柴油)或者使用液态和气态燃料(汽油/天然气/液化石油气)的系统越来越被人所知，市场上也越来越常见了。避免潮湿保养作业只能由专业人员完成2023/08汽车维修与保养71MastertheBasics基础知识讲座栏目编辑：刘玺I(2)混合动力驱动混合动力驱动是指将两种不同的动力装置组合在一起来使用，这两种动力装置的工作原理是不同的。就目前来讲，混合动力技术是指将发动机与电机组合在一起这种形式。该技术可用作发电机从动能中回收电能(能量回收），用作发动机来驱动车辆以及用作发动机的启动机根据基本结构情况，混合动力驱动分为微混合动力驱动、中混合动力驱动和完全混合动力驱动3 种形式。2.完全混合动力驱动将一台大功率电机与发动机组合在一起，可以以纯电动方式来驱动车辆行驶，如图8 所示。一旦条件许可，该电机会辅助发动机来工作。车辆缓慢行驶时，是纯粹通过电动方式来提供动力的，可以实现启动-停止功能。还有能量回收功能，用以给高压蓄电池充电。发动机和电机之间有一个离合器，通过它可以断开这两个系统。发动机只在需要时才接通工作。奥迪A6混合动力车和奥迪A8混合动力车上配备的都是这种完全混合动力驱动。完全混合动力驱动有并联式混合动力系统、分支式混合动力系统、串联式混合动力系统以及分支式串联混合动力系统4 种形式。并联式混合动力系统结构的特点是简单，如图9 所示。要对现有车辆进行“混合动力改造”的话，就使用这种结构。发动机、电机和变速器装在同一根轴上，发动机和电机各自的功率加起来，就是总功率。这种机构设计可以充分利用原车上的件(就是很多件可直接拿来用)。对于四轮驱动车辆来说，并联式混合动力系统可以将动力分配到4 个车轮上。Hochvolt-离合器蓄电池变速器电机(E-Maschine)内燃机图9 并联式混合动力系统结构示意3.其他概念(1)能量回收能量回收（英语叫rekuperation，源于拉丁语recuperare，就是重新获得的意思），一般就是指在车辆减速时利用其动能。就是说，在车辆制动阶段或者在超速减速（反拖)阶段(就是惯性滑行)，回收这些“免费的”能量并将其暂时存储到车辆蓄电池上。能量回收功能是电能管理不可分割的一部分。(2）高压部件之间的能量流靠电能驱动来行车：高压蓄电池放电。在靠电能驱动来行车时，由高压蓄电池来供电。1 2 V的车载电网由高压蓄电池来供电。能量回收：给高压蓄电池充电。与牵引阶段不同，在减速阶段通过牵引电机以电动方式来实施制动，从而再为高压蓄电池充电。驾驶员刚一松开加速踏板，一部分能量就得到了回收。在制动过程中，回收的能量也会相应增多。1 2 V的车载电网由牵引电机来供电。(3)电机此处的电机替代了车上的发电机、电动机和启动机。其实每个电机都可作发电机来使用，只要在外部来驱动电机轴的话，电机就会像发电机那样输出电能了：但如果是向电机输送电能的话，那么它就是个驱动电机。电动式混合动力上的电机就取代了发动机上传统的启动机和发电机。(4)电动加速混合动力驱动有一个电动加速功能，这与发动机的强制降挡功能(可提供最大发动机功率供使用)类似，如果执行了这个电动加速功能，那么电机和发动机就会发出最大功率（合计总功率很大)。这两种驱动方式各自功率合在一起，就是传动系统的总功率了。从技术上来讲，电机内部是有功率损耗的，因此发电机输出功率要小于其驱动功率。奥迪A6混合动力车和奥迪A8混合动力车发动机功率是1 5 5 kW，电机作为发电机时是3 1 kW，电机作为电动机时是4 0 kW。总体算来，发动机和电机作为电动机时共计可产生1 8 0 kW的功率。内燃机离合器自动变速器高压蓄电池DC/DC-转换器12V蓄电池充/放电装置全部传动功率72MUTUR-CHINAAugust能量回收图8 完全混合动力驱动示意MastertheBasics栏目编辑：刘玺I基础知识讲座三、发动机系统1.系统数据2.0LTFSI发动机，发动机代码CHJA，扭矩功率特性曲线如图1 0 所示，技术参数如表1。20018016014012010080发动机功率kW发动机扭矩Nm系统功率kW（1 0 秒）系统力矩Nm（1 0 秒）图1 0 发动机扭矩功率特性曲线表1 发动机技术参数发动机代码四缸直列发动机和三结构形式相交流电机/发电机排量(mL)1984发动机功率(kW),转速(r/min)155,43006000系统功率(kW)180发动机扭矩(N:m),转速(r/min)350,15004200系统扭矩(Nm)480纯电力驱动时的最高车速(km/h)100纯电力驱动时的可达里程(km)3(车速为6 0 km/h时)每缸气门数4缸径(mm)82.5行程(mm)92.8压缩比9.6:1传动形式8挡自动变速器发动机管理系统MED17.1.1燃油高级无铅汽油ROZ95排放标准EUV混合动力部件所增加的额外重量(kg)1302.带有混合动力模块的8 挡自动变速器自动变速器控制单元J217是混合动力CAN总线和驱动CAN总线用户。多片式离合器(离合器F)与电机合成为一个模块，该模块取代了变矩器，安装在自动变速器的这个结构空间处，并不需要更多空间了。这个多片式离合器浸在油池中工作，用于将发动机与电机断开或连接上，如图1 1 所示。由于取消了变矩器，离合器B就用来作为起步元件用了。各状态下离合器状态如表2 所示。为了能在电机不工作时润滑自动变速器并为液压操纵机构建立起必要的机油压力，安装了一个变速器机油辅助液压泵1V475。温度要是较低的话，该泵可能无法建立起所需要的压600力。在这种情况下，所需要的机油压力由电机和自动变速器内的540机械式变速器机油泵来产生。说明：要是需要牵引车辆，其规定480与以前的无级自动变速器一样，需要将选挡杆挂在N位置，牵引420距离不超过5 0 km，牵引车速不超过5 0 km/h，这是因为在牵引时，变速器是得不到润滑的。36030024060180kw200起步离合器B离合器F6010002000转速1/min30004000 5000 60007000CHJA图1 1 带有混合动力模块的8 挡自动变速器剖体结构表2 各状态下离合器状态行驶档位离合器F纯电力驱动时未接合发动机启动未接合能量回收未接合内燃机驱动车辆行驶接合内燃机在怠速运转接合电动加速(E-Boost)接合四、底盘系统1.电动机械式转向系统奥迪A8混合动力车上使用的不是液压助力转向系统，而是电动机械式转向系统，如图1 2 所示。奥迪A6混合动力车上使用的电动机械式转向系统就是直接取自2 0 1 1 年奥迪A6(直接拿来用的）。2.制动助力器真空泵V469(1)制动助力器真空泵V469位置安装在发动机舱内的左前部。该泵用于在发动机关闭期间，为制动助力器提供足够的真空力，如图1 3 所示，该真空泵由发动机控制单元J623经继电器J318来操控。需要时，通过制动助力压力传感器G294来接通该泵。起步离合器B接合接合接合接合未接合接合2023/08汽车维修与保养73MastertheBasics基础知识讲座栏目编辑：刘玺I转向器壳体转向机构主动齿轮转向力矩传感器G269输入轴混合动力车装备了功率表(取代了转速表)上的显示、组合仪表显示屏上的显示、MMI显示屏上的显示以及高压蓄电池充电状态显示(取代了冷却液温度显示)等装置和功能，用于显示电动驱动系统。1.功率表上的显示在行车过程中，功率表上会显示各种车辆状态、混合动力系统的动力输出情况或者充电功率情况，如图1 4 所示。2567346040循环球机构转向助力控制单元J500电动机械式转向系统电机V187（带有转子位置传感器）图1 2 电动机械式转向系统的结构80齿条20REAOYMAXCHALRGMIN100口MAXhybriaOFF112.组合仪表显示屏上和MMI显示屏上的显示乘员可以让高压系统的能量流显示出来。为此可以使用组合制动助力器真空泵V469仪表显示屏和/或MMI显示屏来显示。图1 3 制动助力器真空泵V469的安装位置奥迪A8混合动力车上组合仪表显示屏上的显示，使用电机来驱动车辆行驶，如图1 5 所示。高压蓄电池符号和远离车轮的绿(2)ESP总成色箭头表示正在用高压蓄电池来驱动且电驱动电机正在工作。奥奥迪A6混合动力车和奥迪A8混合动力车上的ESP总成，其迪A8混合动力车上MMI显示屏上的显示，使用电机来驱动车辆行结构分别与2 0 1 1 年奥迪A6或2 0 1 0 年奥迪A8上的是一样的，但驶，如图1 6 所示。M是软件方面就混合动力发动机牵引力矩调节功能做了相应的扩展。在电力制动能量回收)时，出于稳定考虑不会令制动压力卸压，所以发动机控制单元在需要时会下令去调节驱动力矩。如果在挡位D时关闭了ESP，那么在车辆行驶过程中，发动机一直都在工作着。(3）制动踏板位置传感器G100制动踏板位置传感器G100连接在发动机控制单元上：发动机控制单元通过制动踏板位置传感器G100的信号来操控电力制动(能量回收)；ESP总成通过制动踏板位置传感器G100的信号来操控液压制动。制动踏板在制动助力器上有一个约9 mm的空行程，在这段空行程中，是纯电力制动的，制动时就可以很好地过渡到液压制动了。在更换了制动踏板位置传感器或者是更换了发动机控制单元时，必须进行制动踏板位置传感器G100与发动机控制单元之间的自适应(学习）。10图1 4 功率表的显示内容a1980kmSender1口MAX图1 5 组合仪表显示使用电机驱动车辆行驶HybridCar9+18.48米D184.5km2287kmBordbuchONAVBC70605040五、显示系统混合动力模式行车时的显示：奥迪A6混合动力车和奥迪A874MOTUR-CHINAAugustCarSystemeTMC图1 6 MMI显示屏显示使用电机来驱动车辆行驶