保時捷918 Spyder DME發(fā)動機電控系統(tǒng)結構與組成（四）

湖南/候志華

（1）充電時間

可實現(xiàn)的充電時間取決于以下幾個因素：

◆使用的充電設備

◆各個電源連接的功率

◆電源電壓的波動

◆可能設置的充電電流限制（僅限于保時捷交流通用充電器）

◆環(huán)境溫度

◆高壓鋰離子蓄電池的溫度

◆乘客艙空調預啟動功能是否開啟

◆高壓鋰離子蓄電池的剩余電量

鋰離子蓄電池的物理特性決定了充電過程是非線性的。隨著剩余電量增加，蓄電池潛在的電流吸收會減小。這意味著蓄電池充電進度看上去比剩余電量增加的進度要慢。

規(guī)定的充電時間是在最佳條件下測得的指導值（充電開始時的剩余電量0，充電結束時的剩余電量100%），如表7所示。

對于常規(guī)充電，建議將保時捷交流通用充電器與大功率的工業(yè)電源插座或者與保時捷直流快速充電樁結合使用。

4.使用保時捷交流通用充電器進行充電

首先檢查保時捷交流通用充電器的控制單元上是否安裝了正確的電源電纜和車輛電纜。如果安裝的不是正確的電纜，則應根據(jù)操作說明進行更換。

（1）使車輛做好充電準備（關閉點火裝置，啟用停車制動器）。

（2）將電源電纜連接到合適的出口，待機按鈕/LED 燈閃爍藍色燈光顯示字段：保時捷。如圖34、圖35所示。

┃圖34 保時捷顯示屏

┃圖35 顯示未插入

表7 充電時間

◆自檢已激活

◆待機按鈕/LED 燈亮起白色燈光

◆顯示字段：“未插入”

（3）將車輛電纜連接到車輛充電口，待機按鈕/LED 燈亮起綠色燈光顯示字段：已插入，如圖36所示。

┃圖36 顯示已插入

（4）此時將自動開始充電，待機按鈕/LED 燈閃爍綠色燈光，顯示字段：已插入且正在充電。

5.使用公共充電基架進行充電

要在公共充電基架上進行充電需選配充電電纜（模式3），不可使用定時器充電。

功能：

◆使車輛做好充電準備（關閉點火裝置，啟用EPB）

◆將充電電纜（模式 3）連接到車輛

◆將充電電纜（模式 3）連接到公共充電基架

◆按照各個充電基架的操作說明進行操作

6.使用保時捷直流快速充電樁進行充電（如圖37所示）

┃圖37 保時捷直流快速充電樁狀態(tài) LED 燈

◆使車輛做好充電準備（關閉點火裝置，啟用EPB）

◆打開保時捷直流快速充電樁

◆從支架上拆下車輛電纜，狀態(tài)LED1燈亮起綠色燈光，閃爍綠色燈光狀態(tài) LED2燈亮起綠色燈光

◆將車輛電纜連接到車輛充電口，狀態(tài) LED1燈亮起綠色燈光，狀態(tài)LED2燈閃爍綠色燈光

◆此時將自動開始充電，狀態(tài)LED1燈亮起綠色燈光狀態(tài)，LED2燈亮起綠色燈光狀態(tài)，LED3燈閃爍綠色燈光

如果在公共充電基架上充電時出現(xiàn)錯誤消息，首先應進行檢查，確保定時器充電功能已事先停用。

7.正常充電過程狀態(tài)顯示

正常充電過程的狀態(tài)顯示如表8所示。

表8 狀態(tài)顯示

┃圖38 車輛中的高壓部件

十二、電源電子裝置

1.概述

相比保時捷 Panamera S E-Hybrid，保時捷 918 Spyder 采用了兩個電源電子裝置單元（如圖38所示），每個對應一臺電機。這些電源電子裝置與保時捷Panamera S E-Hybrid 所采用的裝置完全相同。保時捷 918 Spyder 的兩臺電源電子裝置單元都有不同的軟件版本，可滿足前后橋的不同操作條件，如圖39所示。

┃圖39 電源電子裝置

一臺電源電子裝置單元位于前橋前部，另一臺位于后橋前部、發(fā)動機右側。電源電子裝置單元負責執(zhí)行以下任務：

◆將高壓鋰離子蓄電池提供的直流電壓轉換為三相交流電壓，以便為電機供電

◆對電機在制動能量回收期間提供的三相電壓進行整流，以便對高壓鋰離子蓄電池進行充電

◆利用高壓鋰離子蓄電池為12V蓄電池提供充電電壓

兩臺電源電子裝置都具有用于此工作的脈沖控制式逆變器和DC/DC轉換器。脈沖控制式逆變器將高壓鋰離子蓄電池的直流電壓轉換成振幅和頻率均可變的三相交流電壓，以便為電機供電。反過來，能量回收或充電模式中，三相交流電壓會轉換成直流電壓，以便為高壓鋰離子蓄電池充電。

2.電源電子裝置連接

每個箱中的電源電子裝置下部都另外安裝了等電位連接線路（如圖40所示中不可見）。

3.電源電子裝置冷卻

電源電子裝置的冷卻是通過結合電機使用車輛的中溫冷卻回路實現(xiàn)的。

4.12V蓄電池的充電策略

在駕駛操作期間和從電網(wǎng)為高壓鋰離子蓄電池充電期間，前電源電子裝置單元的DC/DC 轉換器為12V車輛蓄電池提供對應的充電電壓。僅在需要時（如在前電源電子裝置熱負荷高的情況下），后電源電子裝置單元的DC/DC轉換器才會激活， 為12V車輛電氣系統(tǒng)供電。

┃圖40 電源電子裝置連接

表9 技術數(shù)據(jù)

┃圖41 前橋電機的功率曲線圖

為12V蓄電池充電通常應通過為高壓鋰離子蓄電池充電來進行。

12V蓄電池的充電也可通過12V充電器來完成，例如因12V蓄電池完全放電而導致高壓鋰離子蓄電池無法充電時。

表10 前橋電機技術數(shù)據(jù)

5.服務信息

兩臺電源電子裝置單元都具有與混合動力和傳動系統(tǒng)CAN總線連接的接口。只能通過傳動系統(tǒng)CAN總線與PIWIS檢測儀Ⅱ進行診斷通信。

這些電源電子裝置單元硬件方面完全相同，因此零件數(shù)量也相同。

在服務機構中，電源電子裝置單元始終帶有用于后混合動力模塊的軟件。電源電子裝置單元必須重新充電，以用于電動前橋驅動。

6.電源電子裝置的技術數(shù)據(jù)（如表9所示）

安裝電源電子裝置時，必須確保等電位連接線路正確安裝。任何情況下都必須遵照《車間手冊》中的說明進行操作！小心，避免致命傷害！

十三、電機

保時捷 918 Spyder 使用兩臺不同的永磁同步電機（PSM）提供電力驅動功率。一臺電機驅動前橋，另一臺驅動后橋。

1.前橋電機

前橋上的電機安裝在具有固定減速比的變速器上與軸平行的位置。因此整個單元具有極高的機械效率，這是在新歐洲行駛循環(huán)測試（NEDC）中保證極低油耗的前提條件。因此前橋電機主要用于純電動駕駛操作和高壓蓄電池充電。如圖41所示。

為了確保不超過電機允許的最大轉速（14000r/min），行駛速度超過235km/h時電機就會與前輪驅動機械地分離。

前橋電機冷卻：

前橋電機與電動前輪驅動的變速器殼體一起連接到中溫冷卻回路。冷卻過程發(fā)生在前橋電機殼體的套筒中。

前橋電機技術數(shù)據(jù)如表10所示。

2.后橋電機

后橋上的外部轉子電機用作發(fā)動機的并聯(lián)混合動力，如圖42所示。這意味著電機安裝在V8發(fā)動機和 PDK之間。電機可單獨驅動后橋或通過離合器與發(fā)動機共同驅動后橋。它還用于啟動V8發(fā)動機。

后橋電機冷卻：由于功率比保時捷 Panamera S E-Hybrid 的電機大得多，所以后橋電機配有新型高效空氣/水冷卻系統(tǒng)。得益于這兩種冷卻媒介，可以同時利用液體冷卻（較高的特定冷卻能力，熱穩(wěn)定性）和空氣冷卻（高度電氣隔離）的優(yōu)勢，如圖43所示。

┃圖42 后橋電機的功率曲線圖

┃圖43 冷卻空氣連接（后橋電機）

后橋電機的冷卻空氣從V8發(fā)動機清潔空氣側的右空氣濾清器處進入。因此可以盡可能減小冷卻管路的臟污，同時使空氣冷卻效率在車輛使用壽命期間保持不變，如圖44所示。

經(jīng)過過濾的空氣通過徑向布置的冷卻空氣管路進入定子繞組和變速器側風扇輪。受熱的冷卻空氣經(jīng)由排氣管路從電機殼體中排出。如圖45、圖46所示。

┃圖44 冷卻空氣管路（后橋電機）

┃圖45 定子繞組冷卻

定子托架額外配備了冷卻液套筒。冷卻液供給通過中溫冷卻回路實現(xiàn)。

┃圖46 后橋電機剖面圖

后橋電機技術數(shù)據(jù)如表11所示。

十四、工作模式

1.概述

保時捷 918 Spyder 是一款具有三種不同驅動力源的混合動力性能車輛。這些驅動力源可以不同的方式相互搭配，具體取決于選擇的駕駛風格。

為了讓客戶能夠盡可能輕松地影響系統(tǒng)的行為，保時捷 918 Spyder 配備了賽車使用的 MAP開關。MAP開關位于右方向盤輪輻下方，可用來選擇四種不同的駕駛模式并具有所謂的賽道駕駛配置，如圖47所示。

2.E（電力驅動）（如圖48所示）

◆在有足夠SOC且機油溫度高于0℃的情況下啟動后的標準模式

表11 后橋電機技術數(shù)據(jù)

┃圖48 電力驅動

◆首選純電力驅動力

◆發(fā)動機僅在必要時（加速踏板踩過附加壓力點）才開啟

◆“快速超級加速”受限（類似于混合動力驅動模式）

◆滑行功能處于啟用狀態(tài)（車速不超過150km/h）

◆PDK換擋策略針對電動機驅動力進行了優(yōu)化

◆蓄電池放電至約 10% SOC，然后自動轉換為混合動力模式

3.H（混合動力）（如圖49所示）

┃圖49 混合動力

◆電機和發(fā)動機的混合操作，油耗經(jīng)過優(yōu)化

◆“快速超級加速”受限

◆滑行功能處于啟用狀態(tài)（車速不超過150km/h）

◆自動啟動/停止功能處于啟用狀態(tài)

◆PDK換擋策略針對低油耗進行了優(yōu)化（低轉速范圍，換擋時間小于100ms）

4.S（運動混合動力）（如圖50所示）

┃圖50 運動混合動力

◆發(fā)動機始終處于工作狀態(tài)

◆通過電機獲得最大電子超級加速功能（降至最低SOC）

◆滑行功能處于停用狀態(tài)

◆自動啟動/停止功能處于停用狀態(tài)

◆PDK換擋策略以動態(tài)和性能為導向（中轉速范圍，換擋時間小于80ms）

◆蓄電池充電到90%SOC，實現(xiàn)全部超級加速潛力

5.R（賽車混合動力）（如圖51所示）

┃圖51 賽車混合動力

◆發(fā)動機在高負荷下工作

◆通過電機獲得最大電子超級加速功能，實現(xiàn)平穩(wěn)的賽道操作（降至約20%SOC）

◆滑行功能處于停用狀態(tài)

◆自動啟動/停止功能處于停用狀態(tài)

◆PDK換擋策略以高度動態(tài)和性能為導向（高轉速范圍，換擋時間小于50ms）

◆蓄電池充電到 97% SOC，實現(xiàn)全部超級加速潛力

6.R + 紅色按鈕（賽道駕駛）（如圖52所示）

┃圖52 賽道駕駛

◆發(fā)動機和電機在性能達到極限的情況下工作

◆通過電機獲得最大電子超級加速功能（降至最低SOC），以加速踏板踩過附加壓力點來計量

◆滑行功能處于停用狀態(tài)

◆自動啟動/停止功能處于停用狀態(tài)

◆PDK換擋策略以高度動態(tài)和性能為導向（高轉速范圍，換擋時間小于50ms）

◆蓄電池充電到97% SOC，實現(xiàn)全部超級加速潛力

注：啟用賽道駕駛模式后，MAP開關中的所有LED都關閉。

（待續(xù)）