【奥迪Q5】混合动力汽车结构原理

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。