大眾PHEV高壓電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及控制原理

青島潤眾汽車銷售服務(wù)有限公司 秦心開

1 大眾PHEV簡介

大眾PHEV采用并聯(lián)式混合動力驅(qū)動裝置（P2-HEV），可以實(shí)現(xiàn)純電動模式、混合動力模式、充電模式、運(yùn)動模式（GTE）等多種駕駛模式。車輛起動時(shí)，首先以純電動模式工作，駕駛?cè)丝梢酝ㄟ^換擋桿旁的“E-MODE”按鍵切換純電動模式、混合動力模式和充電模式，同時(shí)信息娛樂顯示屏上也會相應(yīng)地顯示當(dāng)前選擇的駕駛模式。駕駛?cè)艘部梢灾苯影聪隆癎TE”按鍵，使車輛進(jìn)入運(yùn)動模式。

大眾PHEV的驅(qū)動系統(tǒng)主要由1.4 L TSI發(fā)動機(jī)、驅(qū)動電動機(jī)、雙離合變速器和高壓蓄電池組成，其中1.4 L TSI發(fā)動機(jī)和驅(qū)動電動機(jī)可以一起提供最大約160 kW的功率輸出，并能夠產(chǎn)生400 N·m的最大轉(zhuǎn)矩。在純電模式下，最高時(shí)速可達(dá)到130 km/h。根據(jù)車型不同，純電動模式下，續(xù)航里程可達(dá)50 km~70 km；當(dāng)燃油箱（50 L）加滿燃油，車輛最大續(xù)航里程可達(dá)1 100 km以上。

2 高壓電控系統(tǒng)

大眾PHEV的高壓電控系統(tǒng)（圖1）主要由高壓蓄電池充電器、驅(qū)動電動機(jī)、驅(qū)動電動機(jī)功率控制電子裝置、高壓蓄電池、電動空調(diào)壓縮機(jī)、高壓電控系統(tǒng)加熱裝置（PTC）組成。

圖1 高壓電控系統(tǒng)組成

2.1 驅(qū)動電動機(jī)功率控制電子裝置

驅(qū)動電動機(jī)功率控制電子裝置（圖2）的作用是控制驅(qū)動電動機(jī)工作，同時(shí)控制12 V蓄電池充電和車載電網(wǎng)的供電。同時(shí)，它還是高壓蓄電池充電器與高壓蓄電池之間的連接部件。驅(qū)動電動機(jī)功率控制電子裝置集成了驅(qū)動系統(tǒng)控制器單元、空調(diào)壓縮機(jī)熔絲、驅(qū)動電動機(jī)逆變器、12 V DC/DC變壓器、中間電路電容器、高電壓導(dǎo)線的接口、12 V車載電網(wǎng)接口、冷卻液接口等零部件。

圖2 驅(qū)動電動機(jī)功率控制電子裝置

2.2 高壓蓄電池充電器

高壓蓄電池充電器（圖3）安裝在發(fā)動機(jī)室內(nèi)，任務(wù)是將加載的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，從而給高壓蓄電池充電。內(nèi)部集成了高壓蓄電池充電控制單元，通過“整流”和“變壓”2個(gè)環(huán)節(jié)，將220 V交流電轉(zhuǎn)換為直流電，對高壓蓄電池進(jìn)行充電。內(nèi)置的功率分配器可以使高壓蓄電池充電器為電動空調(diào)壓縮機(jī)和PTC進(jìn)行供電，因此，在充電過程中也可以使用空調(diào)。

圖3 高壓蓄電池充電器接口

使用車載便攜式充電器或充電樁對PHEV車輛充電時(shí)，車載便攜式充電器或充電樁與高壓蓄電池充電控制單元建立通信后，高壓蓄電池充電接口旁的的綠色充電指示燈點(diǎn)亮，表示開始向高壓蓄電池充電。

2.3 驅(qū)動電動機(jī)

驅(qū)動電動機(jī)采用的是永磁同步電動機(jī)，它安裝于1.4 L TSL發(fā)動機(jī)與雙離合變速器之間，主要由散熱器、電動機(jī)、分離離合器K0及支持環(huán)組成（圖4）。驅(qū)動電動機(jī)可以作為車輛獨(dú)立的驅(qū)動源，也可以與發(fā)動機(jī)結(jié)合驅(qū)動，為車輛提供混合動力，主要技術(shù)參數(shù)如表1所列。

表1 驅(qū)動電動機(jī)技術(shù)參數(shù)

圖4 驅(qū)動電動機(jī)的結(jié)構(gòu)組成

2.4 高壓蓄電池

高壓蓄電池安裝在車輛后部，是由蓄電池模塊（由8個(gè)串聯(lián)模組構(gòu)成）、高壓蓄電池開關(guān)盒、蓄電池調(diào)節(jié)控制單元及高壓蓄電池冷卻元件組成的三元鋰電池總成（圖5），電池容量約為37 A·h，額定電壓約為352 V，總能量13 kW·h，并帶有冷卻功能。

圖5 高壓蓄電池結(jié)構(gòu)

蓄電池調(diào)節(jié)控制單元是高壓蓄電池開關(guān)盒的主控制器，蓄電池調(diào)節(jié)控制單元結(jié)合高壓蓄電池開關(guān)盒可執(zhí)行以下功能：監(jiān)控縱聯(lián)線路；分析碰撞信號；調(diào)節(jié)高壓蓄電池溫度；控制鎖定繼電器；測量鎖定繼電器前后的電壓；分析電流傳感器信號；檢測并分析蓄電池電壓；檢測并分析蓄電池單元格電壓；檢測模塊溫度；平衡蓄電池單元格電壓；監(jiān)測絕緣電阻。

高壓蓄電池開關(guān)盒負(fù)責(zé)對絕緣電阻進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)檢測絕緣電阻無異常后，向蓄電池調(diào)節(jié)控制單元發(fā)送充電許可信息。

2.5 高壓電控系統(tǒng)加熱裝置

由于在純電動模式下行駛時(shí)，發(fā)動機(jī)不工作，無法為冷卻液提供熱量，此時(shí)需要高壓電控系統(tǒng)加熱裝置（PTC，圖6）加熱冷卻液，使空調(diào)為車內(nèi)提供暖風(fēng)。PTC通過一條高壓線路與高壓蓄電池充電器相連。

圖6 高壓電控系統(tǒng)加熱裝置（PTC）

2.6 電動空調(diào)壓縮機(jī)

電動空調(diào)壓縮機(jī)（圖7）由一個(gè)固定渦旋盤和一個(gè)旋轉(zhuǎn)渦旋盤組成，兩者彼此貼合。通過電動機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)渦旋盤進(jìn)行螺旋線的偏心運(yùn)轉(zhuǎn)，該偏心運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的螺旋造成了多個(gè)越來越小的空間，從而空間內(nèi)的制冷劑得以壓縮（圖8）。

圖7 電動空調(diào)壓縮機(jī)

圖8 電動空調(diào)壓縮機(jī)工作原理示意圖

3 結(jié)語

隨著技術(shù)的成熟和國家政策的助推，用戶對新能源汽車的接受度也越來越高，新能源汽車也將成為汽車市場中重要的組成部分。大眾PHEV車系是大眾在國內(nèi)推出的首款新能源汽車，除了采用了不同的動力系統(tǒng)外，PHEV在車身結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等方面，均與普通車型有或多或少的不同。