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剖析奥迪A6和A8混合动力系统新技术(一)
来源:本站整理  作者:佚名  2013-10-28 10:58:35

    2011年11月,德国奥迪公司在新世纪的第一个混合动力车型出现了,这就是奥迪Q5 hybrid quattro。这款高级SUV车是这个级别里世界上的第一种完全混合动力车,它使用新式锉离子蓄电池来供电。2012年,奥迪A6混合动力车和奥迪A8混合动力车开始上路了。

    这两种车使用的是与高级SUV车上一样的并联式混合动力技术,区别仅在于这两种车的驱动力仅作用于前轮(前驱车)。
    这两种混合动力豪华型轿车,使得德国奥迪公司成为第一家能同时在B、C、D级车中都提供完全混合动力车型(采用锉离子蓄电池技术)的高级轿车生产商。

    这两种车的动力由155kW的2.0L-TFSI发动机和最大功率40kW,扭矩210N·m的电机来提供,系统总功率为180kW。车辆以60km/h的纯电动方式行车,最多可以行驶3km;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旦挡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做电能蓄能器,其重量约为38kg。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。

    一、混合动力技术的基本原理
    Hybrid这个词来源于拉丁语hybrida,意思是杂交或者混合的意思。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两个方向:
    ·双燃料动力
    ·驱动混合动力技术
    1.双燃料动力
    双燃料动力的车,是指其发动机(发动机)能够燃烧不同类型的燃料,去产生驱动能量。因此,使用矿物燃料和可再生燃料(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)的系统越来越为人所知,市场上也越来越常见了。

    2.驱动混合动力技术
    驱动混合动力技术是指将两种不同的动力装置组合在一起来使用,且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,混合动力驱动分为三种形式:
    ·微混合动力驱动
    ·中混合动力驱动
    ·完全混合动力驱动

    3.完全混合动力驱动
    将一台大功率电机 (E-Maschine)与发动机组合在了一起,可以以纯电动方式来驱动车辆行驶。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。可以实现启动一停止功能。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,如图1所示。

    完全混合动力驱动有四种形式:
    ·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
    ·分支式串联混合动力系统

    4.并联式混合动力系统
    并联式结构的特点是简单。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,如图2所示。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,并联式混合动力结构可以将动力分配到4个车轮上。

    5.其他概念
      (1)能量回收
    能量回收(英文为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),回收这种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。12V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。12V的车载电网由牵引电机来供电。
      (3)电机(E-Maschine)
    此处的电机(或称E-Maschine)替代了车上的发电机、电动机和启动机。其实每个电动机都可以作发电机来使用,只要在外部来驱动电机轴的话,那么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(E-Boost)
    混合动力驱动有一个电动加速( E-Boost)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(E-Boost)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( E-Maschine)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155kW,电机(E-Maschine)作为发电机时是31kW,电机(E-Maschine)作为电动机时是40kW。总体算来,发动机和电机(E-Maschine)作为电动机时共计可产生180kW的功率。

    二、变速器
    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(E-Maschine)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,如图3所示。这个多片式离合器浸在油池中工作,它用于将发动机与电机(E-Maschine)断开或连接上。

    由于取消了变矩器,离合器B就用来做起步元件用了,如表1所示。

    为了能在电机(E-Maschine)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1-V475。
    温度要是较低的话,该泵可能无法建立起所需要的压力。在这种情况下,所需要的机油压力由电机 ( E-Maschine)和自动变速器内的机械式变速器机油泵来产生。
    说明:要是需要牵引车辆,其规定与以前的无级自动变速器一样,需要将换挡杆挂在N位置,牵引距离不超过50km,牵引车速不超过50km/h,这是因为在牵引时,变速器是得不到润滑的。

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