捷達(dá)混合動(dòng)力版亮點(diǎn)解讀

文：毛永俊、安海權(quán)

捷達(dá)混合動(dòng)力版亮點(diǎn)解讀

文：毛永俊、安海權(quán)

混合動(dòng)力版捷達(dá)（國(guó)內(nèi)稱之為速騰）是大眾第2款混動(dòng)車型，其技術(shù)亦有獨(dú)到之處。該車目前還沒(méi)有在國(guó)內(nèi)上市，但如今國(guó)內(nèi)大力推動(dòng)新能源汽車，大眾未必不會(huì)將其放在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。那么對(duì)于它的技術(shù)亮點(diǎn)，我們還是先睹為快吧。

一、動(dòng)力總成

1. 1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)（110 kW）

捷達(dá)混合動(dòng)力車型的1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)（110 kW）（圖1），是基于新EA211發(fā)動(dòng)機(jī)系列的1.4TSI發(fā)動(dòng)機(jī)（103 kW），根據(jù)捷達(dá)混合動(dòng)力車型的實(shí)際情況，進(jìn)行改進(jìn)的一款發(fā)動(dòng)機(jī)，以便集成三相電流驅(qū)動(dòng)VX54裝置（表1）。

圖1 捷達(dá)混動(dòng)車型發(fā)動(dòng)機(jī)

由于是改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，所以在技術(shù)上也做出了一定的變化（圖2）。

(1)氣缸體和密封凸緣（變速器側(cè)）帶有用于冷卻電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)V141的冷卻液通道，以及用于激活分離式離合器K0的液壓油通道。

(2)高溫回路的冷卻液泵V467，用于按需冷卻電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

(3)1條鑄造通道用于二次空氣噴射。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸結(jié)構(gòu)

2.曲軸

這種曲軸和基礎(chǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的曲軸非常相似，但是還是有一些改動(dòng)的。對(duì)于5點(diǎn)式軸承而言，它擁有4個(gè)平衡重和1個(gè)主軸承，連桿軸承的直徑是4.8 cm。為了進(jìn)一步降低重量，連桿軸徑中心還進(jìn)行了鏜孔操作（圖3）。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸結(jié)構(gòu)

其技術(shù)特征為：帶花鍵的曲軸，將電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)V141連接至發(fā)動(dòng)機(jī)；密封螺釘，用于隔離氣缸體和發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油，飛輪未通過(guò)螺栓連接至曲軸。

3.冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與之前的發(fā)動(dòng)機(jī)也是極為相似的，都是采用雙回路冷卻系統(tǒng)，既包含了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，也包含了增壓空氣冷卻系統(tǒng)（圖4）。

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)

但作為混合動(dòng)力冷卻系統(tǒng)，它還是進(jìn)行了一部分改進(jìn)：電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)和高溫回路的冷卻液泵被集成在了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中，泵是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況來(lái)進(jìn)行激活的；用于電力驅(qū)動(dòng)的電力電子裝置和控制電子裝置則被集成在了增壓空氣冷卻系統(tǒng)中，并由低溫回路的冷卻液泵供電。

二、傳動(dòng)系統(tǒng)

1. 7速雙離合變速器

雙離合變速器0AM（圖5）是在雙離合變速器0CG的基礎(chǔ)上做了一些改變，具體變化如下。

(1)離合器殼體擴(kuò)展了83 mm。

(2)驅(qū)動(dòng)軸支架擴(kuò)展了83 mm。

(3)附加的閥體集成有離合器主缸和分離式離合器的壓力調(diào)節(jié)器N511。

(4)離合器主缸和從動(dòng)缸上附加的液壓管路。

(5)附加的離合器從動(dòng)缸，位置處于曲軸上方。

(6)附加的分離式離合器K0。

圖5 雙離合變速器0AM

2.分離式離合器K0液壓系統(tǒng)

分離式離合器K0（圖6）是很重要的一套系統(tǒng)部件，當(dāng)其處于閉合狀態(tài)時(shí)，才確保了內(nèi)燃機(jī)和電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)V141之間的動(dòng)力配合連接。

膜片彈簧的彈力使分離式離合器K0保持閉合狀態(tài)，液壓系統(tǒng)處于無(wú)壓環(huán)境下，離合器主缸和從動(dòng)缸都處于怠速位置。機(jī)電控制單元中的齒輪泵按需為齒輪和離合器液壓裝置產(chǎn)生并提供壓力。分離式離合器的壓力調(diào)節(jié)器N511處于怠速狀態(tài)，油壓無(wú)法應(yīng)用于離合器主缸，所以分離式離合器K0持續(xù)保持閉合（圖7）。

如果壓力調(diào)節(jié)器N511通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623被激活，那么機(jī)油將流入離合器主缸的加注腔，并利用油壓將活塞壓向行程限制器。隨后機(jī)油流入離合器從動(dòng)缸，離合器分離軸承和蝶形彈簧將壓盤從離合器盤上分離。這時(shí)打開的分離式離合器K0將發(fā)動(dòng)機(jī)從電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)V141上斷開，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)至變速器的能量傳輸中斷（圖8）。

圖6 分離式離合器K0

圖7 分離式離合器K0閉合狀態(tài)

圖8 分離式離合器K0打開狀態(tài)

三、高壓電系統(tǒng)

1.概覽

大眾為捷達(dá)研發(fā)的混合動(dòng)力理念基于并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)，是由機(jī)械式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、三相電流驅(qū)動(dòng)裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)共同組成了聯(lián)軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。三相電流驅(qū)動(dòng)裝置可作為電源、交流發(fā)電機(jī)和起動(dòng)機(jī)使用，這樣便可省去12 V起動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)及V型多楔帶等。

此外，高溫回路的冷卻液泵V467（12 V）、電動(dòng)機(jī)械助力轉(zhuǎn)向電機(jī)V187（12 V）和制動(dòng)助力器真空泵V469（12 V）都采用了電力驅(qū)動(dòng)的型式。

2.三相電流驅(qū)動(dòng)裝置VX54（混合動(dòng)力模塊）

三相電流驅(qū)動(dòng)裝置VX54（以下簡(jiǎn)稱混合動(dòng)力模塊）包括電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)V141、分離式離合器K0和雙質(zhì)量飛輪（圖9）。水冷式混合動(dòng)力模塊能產(chǎn)生高扭矩，同時(shí)保持對(duì)可用安裝空間的最有使用?；旌蟿?dòng)力模塊位于發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間。

混合動(dòng)力模塊的作用是：發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)；充當(dāng)為高壓蓄電池和12 V蓄電池充電的發(fā)電機(jī)；作為電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

圖9 三相電流驅(qū)動(dòng)裝置VX54

3.電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)V141（電動(dòng)機(jī)）

電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)V141（以下簡(jiǎn)稱為電動(dòng)機(jī)）集成在混合動(dòng)力模塊中，電動(dòng)機(jī)將三相電壓轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)功率（圖10）。它可以作為電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)工作，也可以與發(fā)動(dòng)機(jī)共同使用，也可以用以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。如果電動(dòng)機(jī)未被用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)或起動(dòng)機(jī)，則會(huì)用作為高壓蓄電池或12 V車載供電的發(fā)電機(jī)（表2）。

圖10 電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)V141

表2 電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)V141的技術(shù)參數(shù)

定子由24個(gè)線圈組成，線圈通過(guò)三相輸電線路供電。定子通過(guò)螺栓固定至發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)的密封凸緣。定子中還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)的溫度傳感器G712。轉(zhuǎn)子包含32個(gè)永磁體，以及用于控制分離式離合器的離合器從動(dòng)缸，轉(zhuǎn)子和飛輪通過(guò)螺栓相互連接。

4.用于電力驅(qū)動(dòng)的電力電子裝置和控制電子裝置JX1

用于電力驅(qū)動(dòng)的電力電子裝置和控制電子裝置JX1（以下簡(jiǎn)稱為電力電子裝置）安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙左前部，它集成在低溫冷卻回路中，并具有自己的控制單元（圖11）。它負(fù)責(zé)給高壓蓄電池及12 V蓄電池充電，以及控制電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)。可將直流電轉(zhuǎn)換為電力驅(qū)動(dòng)模式所需的交流電。為蓄電池充電時(shí)，則將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

圖11 用于電力驅(qū)動(dòng)的電力電子裝置和控制電子裝置JX1

電力電子裝置包含以下組件。

(1)電力驅(qū)動(dòng)單元J841。

(2)中間電路電容器1C25。

(3)電壓轉(zhuǎn)換器A19。

(4)驅(qū)動(dòng)電機(jī)A37的直流電與交流電轉(zhuǎn)換器。

(5)集成在殼體中的冷卻系統(tǒng)，帶有接至低溫冷卻回路的連接件。

(6)空調(diào)壓縮機(jī)的熔絲。

(7)控制線路接頭。

電力電子裝置的接口如下（圖12）。

圖12 電力電子裝置的接口

(1)用于連至高壓蓄電池的接口。

(2)用于連接至電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)線路的接口。

(3)用于連至空調(diào)壓縮機(jī)線路的接口。

(4)用于連接至12 V蓄電池充電電纜的接頭。

(5)用于12 V車載供電系統(tǒng)的接口。

(6)用于連至車輛冷卻液回路的接口。

在進(jìn)行維修或者需要打開電力電子裝置的時(shí)候，必須要將其與電壓斷開，因此電力電子裝置的護(hù)蓋中安裝了控制線路接頭（圖13）。

圖13 電力電子裝置拆解圖

5.高壓蓄電池A38（混合動(dòng)力蓄電池）

捷達(dá)混合動(dòng)力車型是大眾首款采用鋰離子技術(shù)蓄電池用作電化學(xué)能存儲(chǔ)媒介的車型。與鎳氫混合動(dòng)力蓄電池相比，鋰離子技術(shù)具有更高的能量密度。高壓蓄電池安裝在后排長(zhǎng)座椅后方，行李箱底板上（圖14）。保護(hù)框架用以確保高壓蓄電池在車輛行駛中保持穩(wěn)定（表3）。

表3 高壓蓄電池的技術(shù)參數(shù)

圖14 高壓蓄電池A38安裝位置

6.高壓蓄電池的開關(guān)單元SX6

高壓蓄電池的高電壓接觸器和預(yù)加壓接觸器位于高壓蓄電池的開關(guān)單元SX6中（圖15）。高電壓接觸器用于在高壓蓄電池和高壓組件間進(jìn)行可控的連接。因此安裝了預(yù)加壓接觸器、正極接觸器和負(fù)極接觸器。預(yù)加壓接觸器連接在正極高電壓接觸器前部，其集成電阻為10 Ω。它用于對(duì)電力電子裝置中的中間電路電容器1C25進(jìn)行充電。

一旦斷開端子15，蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840即關(guān)閉高電壓接觸器，而其會(huì)在以下情況時(shí)打開高電壓接觸器：端子15閉合；控制線路斷開；安全氣囊控制單元J234發(fā)出碰撞信號(hào)；蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840的12 V供電電壓斷開。

圖15 高壓蓄電池的開關(guān)單元SX6

7.高壓蓄電池冷卻系統(tǒng)

高壓蓄電池充電或放電時(shí)，為保持熱排放處于受控范圍，高壓蓄電池?fù)碛凶约旱囊惶卓諝饫鋮s系統(tǒng)。而當(dāng)溫度高于55℃時(shí)，高壓蓄電池的輸出功率將受限。冷卻系統(tǒng)的核心元件是電動(dòng)風(fēng)扇，利用車內(nèi)的空氣冷卻高壓蓄電池，是由12 V車載電壓進(jìn)行供電（圖16）。在維修手冊(cè)中被稱為蓄電池風(fēng)扇1V457。

圖16 高壓蓄電池冷卻系統(tǒng)

8.高電壓連接件

捷達(dá)混合動(dòng)力車型擁有高電壓連接件，它們通過(guò)螺栓固定在高壓蓄電池、電力電子裝置及電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)上。接頭具有雙重?cái)嚅_系統(tǒng)，控制線路斷開和高電壓觸點(diǎn)斷開。而高壓電纜則具有雙重絕緣和單極結(jié)構(gòu)特征。在發(fā)生輕微碰撞且未觸發(fā)安全氣囊的情況下，如果電纜損壞，控制線路亦斷開，高電壓系統(tǒng)即關(guān)閉（圖17）。

圖17 高電壓連接件

9.驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度傳感器G712

驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度傳感器G712安裝在兩個(gè)電磁閥之間，用以提供更加的信號(hào)檢測(cè)（圖18）。它是1個(gè)NTC傳感器，負(fù)責(zé)將溫度發(fā)送至電力電子裝置，借助信號(hào)可以防止電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)過(guò)熱。如果高溫回路下的冷卻輸出不足，則電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)將先由電力電子裝置進(jìn)行限制，并在溫度超過(guò)180℃的情況下無(wú)法再啟用。

如果傳感器出現(xiàn)故障，則混合動(dòng)力系統(tǒng)指示燈在組合儀表中亮起，車輛仍能駕駛，但混合動(dòng)力模式受到嚴(yán)重限制。

圖18 驅(qū)動(dòng)電機(jī)溫度傳感器G712

10.驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器1G713

驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器1G713安裝于變速箱的離合器殼體中，它負(fù)責(zé)確定轉(zhuǎn)子相對(duì)定子的當(dāng)前位置（圖19）。傳感器確定轉(zhuǎn)子位置并測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向及相移。

圖19 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器1G713

該傳感器是1種帶增強(qiáng)式電子評(píng)估裝置的傳感器，它帶有2種信號(hào)輸出（正弦和余弦）及2種供電線（正極線和接地線）。電力電子裝置使用5 V直流電壓，并在裝置內(nèi)部轉(zhuǎn)換為高頻直流電壓，為4個(gè)集成式線圈（2個(gè)正弦線圈和2個(gè)余弦線圈）進(jìn)行供電。

如果傳感器出現(xiàn)故障，則混合動(dòng)力系統(tǒng)指示燈會(huì)在組合儀表中亮起，車輛仍可以隨時(shí)駕駛，但電力驅(qū)動(dòng)電機(jī)不再啟用。

四、電氣系統(tǒng)

捷達(dá)混合動(dòng)力車型的電氣網(wǎng)絡(luò)中集成了新的組件，可實(shí)現(xiàn)控制單元間的聯(lián)網(wǎng)，此外對(duì)現(xiàn)有的一些組件還進(jìn)行了改進(jìn)。其中新組件包括以下方面。

(1)三相電流驅(qū)動(dòng)裝置VX54。

(2)分離式離合器K0。

(3)雙離合器變速箱的混合動(dòng)力特定的機(jī)電控制單元J743。

(4)用于電力驅(qū)動(dòng)的電力電子裝置和控制電子裝置JX1。

(5)電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)V470。

(6)蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840。

此外還對(duì)一系列控制單元進(jìn)行了改進(jìn)，動(dòng)力總成區(qū)域改進(jìn)的控制單元如下。

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623，它是混合動(dòng)力電氣系統(tǒng)的主要組成部分。

(2)組合儀表控制單元J285，帶功率計(jì)和電功率計(jì)。

底盤區(qū)域中改進(jìn)的控制單元如下。

(1)ABS控制單元J104。

(2)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制單元J500。

以下組件也進(jìn)行了調(diào)整。

(1)自動(dòng)空調(diào)控制單元J255。

(2)進(jìn)入和起動(dòng)授權(quán)控制單元J518。

(3)安全氣囊控制單元J234。

(4)蓄電池監(jiān)控控制單元J367。

以下為控制單元圖例說(shuō)明及安裝位置示意圖（圖20）。

五、暖風(fēng)裝置及空調(diào)

捷達(dá)混合動(dòng)力車型裝備有1臺(tái)電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)（圖21），是通過(guò)螺栓連接至發(fā)動(dòng)機(jī)上的，并通過(guò)1根高壓電線連接至電力電子裝置，空調(diào)壓縮機(jī)由222 V直流電供電（表4）。

表4 電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)技術(shù)參數(shù)

圖20 電氣系統(tǒng)控制單元圖例說(shuō)明及安裝位置

圖21 電動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)V470

1.渦旋式壓縮機(jī)

該壓縮機(jī)包括1對(duì)相互嚙合的固定螺旋體和旋轉(zhuǎn)螺旋體（圖22）。旋轉(zhuǎn)螺旋體由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，偏心運(yùn)行，并以圓形軌跡移動(dòng)。開始工作時(shí)，氣態(tài)冷卻液被吸至螺旋體外側(cè)，并通過(guò)螺旋體不斷地旋轉(zhuǎn)形成氣阱。通過(guò)偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步壓縮冷卻液，并將其推入中心。

圖22 渦旋式壓縮機(jī)

供電電壓受空調(diào)壓縮機(jī)熔絲S355保護(hù)，熔絲安裝于電力電子裝置中，可進(jìn)行更換。

2.輔助空氣加熱器加熱元件Z35

輔助空氣加熱器加熱元件Z35安裝在加熱裝置熱交換器后方的后空調(diào)單元中，它用于冷起動(dòng)期間進(jìn)行輔助加熱（圖23）。在電力驅(qū)動(dòng)模式下，它負(fù)責(zé)將車內(nèi)溫度保持在恒定水平并自動(dòng)開啟和關(guān)閉。

其激活條件如下。

(1)車輛準(zhǔn)備駕駛（激活50端子）。

(2)冷卻液溫度低于80℃。

(3)車外溫度低于10℃。

以下為輔助空氣加熱器加熱元件Z35的聯(lián)網(wǎng)方案及圖解（圖24）。

圖23 輔助空氣加熱器加熱元件Z35

圖24 輔助空氣加熱器加熱元件Z35的聯(lián)網(wǎng)方案及圖解