大眾e-up電動汽車系統結構介紹(上)

2019-04-28 00:47:08山東劉春暉尹文榮

汽車維修與保養 2019年11期

◆文/山東劉春暉尹文榮

e-up車型是大眾推出的首款純電動汽車，它是基于大眾小型汽車“up”打造的。除了采用完全不同的動力系統外，e-up車型在車身結構、空調系統、制動及轉向系統等方面，均與普通up車型有或多或少的不同。

一、高壓系統

e-up車型的高壓系統包括一個三相交流驅動電動機VX54、1擋變速器OCZ、功率控制裝置JX1、高壓蓄電池AX2及充電插座等，這些組件的安裝位置如圖1所示。

圖1 高壓系統組成

1.三相驅動電動機總成VX54

驅動電動機總成包括牽引電動機V141、電動機溫度傳感器G712、電動機轉子位置傳感器G713。鋁合金殼體上設置有冷卻液接口和三相電源接口(圖2)。牽引電動機V141的最大功率為60kW，最大扭矩為210N·m，最大轉速為1.2×104r/min(圖3)。電動機定子的每個相位包括5個線圈，轉子包括5個磁極對，由此產生出色的響應特性和高效率。該電動機在不提供牽引力時，還具有發電機的功能。

圖2 電動機的結構

圖3 電機輸出功率及扭矩

電動機溫度傳感器G712是一個負溫度系數傳感器，用來監測定子內的線圈溫度，并與功率控制裝置JX1直接連接。當核心溫度超出150℃時，系統將限制功率輸出，直至完全關閉牽引電動機V141。電動機轉子位置傳感器G713位于三相驅動電動機總成VX54的右上方，同樣與功率控制裝置JX1直接連接。如果這兩個傳感器失靈，車輛將無法行駛。

2.高壓蓄電池AX2

高壓蓄電池為車輛行駛提供電能，它由204個鋰離子電池組組成，額定電壓為374V，容量為50A·h，標稱能量為18.7kW/h，總質量為230kg。高壓蓄電池安裝在車輛底板上(圖4)，可以獲得更低的重心和出色的重量分配，其工作溫度為-30～50℃，超出這一溫度范圍會造成功率下降甚至完全切斷。高壓蓄電池為防水型設計，外部采用密封結構，打開保養蓋才可以接觸到蓄電池電量管理控制單元J840。高壓蓄電池的殼體分為上、下兩部分，上部殼體為塑料材質，為了保證電磁兼容性而包有一層鋁，其中還包含有穩壓元件。下部殼體為金屬材質，其中包括電池組固定導軌和碰撞橫梁。兩部分殼體采用螺栓連接和粘接的方式連接到一起，應進行密封性檢查，以確保不會出現水或氣體泄漏的情況。通過與車輛相連的兩條接地連接，實現殼體對車輛的電位均衡。

圖4 高壓畜電池及安裝位置

蓄電池模塊監控控制單元J497負責監控各個電池組的電壓、溫度和充電狀態，并將所有信息都發送到蓄電池電量管理控制單元J840，對充電狀態的控制尤其重要。當所有電池組都具有相同的充電狀態時，高壓蓄電池才能達到最大容量。J497會將已充滿電的電池組電量釋放到內部電阻上，以使所有電池組都具有相同的電壓水平。

3.功率控制裝置JX1

功率控制裝置用于控制高壓蓄電池AX2到三相驅動電動機總成VX54間的能量流，同時也可以為12V車載電網蓄電池供電。該裝置安裝在發動機艙內的右前方。

二、變速器

e-up車型配備了一個1擋變速器0CZ，如圖5所示，擋位的傳動比分別為1.577(主動齒輪26齒、從動齒輪41齒)和5.176(主動齒輪17齒、從動齒輪88齒)兩個階段。該變速器的最大輸入扭矩210N·m，最大輸入轉速1.2×104r/min，在整個轉速范圍內都能夠保持低噪聲。變速器的潤滑油容量為0.7L，含油在內的變速器總重約16.3kg。變速器和三相驅動電動機VX54構成了一個整體，其總質量約為76kg。

圖5 2擋變速器

1.變速器機械裝置

如圖6所示，驅動軸通過花鍵與三相電流驅動裝置的轉子軸VX54相連接，通過轉動的轉子軸對驅動軸進行驅動。通過齒輪Z1和Z2將動力傳遞到傳動軸上。通過齒輪Z3和Z4將動力從傳動軸傳遞到主減速器，并從主減速器繼續傳遞至車輪。

圖6 變速器機械裝置

2.駐車鎖

駐車鎖與驅動軸固定連接如圖7所示。駐車鎖機械裝置固定在變速器殼體內。在高速行駛時，棘爪可避免發生卡止的情況。當車速低于5km/h時，棘爪會持續卡入駐車鎖齒輪中。發動機殼體內的止擋緩沖塊起到擋塊和消音器的作用。

圖7 駐車鎖與驅動軸固定連接

3.變速器和發動機殼體內的潤滑油循環回路

通過變速器和發動機殼體側帶有三個孔的專用油盤和殼體內的兩個通道，實現對驅動軸、傳動軸和主減速器三個軸承的潤滑工作，如圖8所示。

圖8 變速器潤滑油路

轉動的主減速器如同水磨葉輪，將潤滑油輸送到油盤中。潤滑油從那里通過一個孔，有針對性地滴落到驅動軸和傳動軸的兩個軸承上。潤滑油直接通過一條鑄造成型的通道對變速器蓋內的主減速器軸承進行潤滑。

4.選擋桿E313

1擋變速器0CZ和選擋桿E313(圖9)通過一條拉索彼此連接。這個機械連接只用于駐車鎖操縱裝置，可以像平常那樣進行調整。針對左置和右置方向盤的車輛，提供兩種不同長度的選擋桿拉索。

圖9 選擋桿E313

注：D1、D2和D3表示在滑行狀態下掛入能量回收擋后，可增加制動扭矩。B表示制動能量回收，是進行能量回收的最高擋位，也稱為Brake。通過向左、右(D1、D2、D3或后方B)輕按切換到各個能量回收擋位。如果在任意的能量回收擋位上將選擋桿E313向右并保持超過1s的時間，將重新切換到行駛D擋。

(1)結構：在選擋桿E313的殼體內安裝有選擋桿的機械和電子組件，如圖10所示，選擋桿鎖的磁鐵N110能夠在鎖銷凹槽P/N中鎖止選擋桿E313。如果選擋桿E313位于位置P，則磁鐵鎖住選擋桿，不通電。如果位于位置N，則磁鐵將選擋桿鎖止在通電狀態下。

圖10 換擋桿結構

(2)功能：如果選擋桿向前、向后或向右、向左移動，則永磁鐵在霍爾傳感器上方經過，傳感器記錄選擋桿的位置并將此信息傳輸給發動機控制單元J623。黃色區域內的霍爾傳感器記錄選擋桿E313的縱向運動。紅色區域內的霍爾傳感器記錄選擋桿E313的橫向運動。選擋桿E313的橫向移動是通過一個轉向機械裝置以選擋桿電子裝置永磁鐵的前后移動來實現的，如圖11所示。

圖11 選擋桿內部結構

(3)從位置P緊急解鎖：如果選擋桿鎖N110的磁鐵失靈，則無法從位置P中松開，為了在這種情況下松開駐車鎖，需要執行下述操作。在拆開部分選擋桿蓋板后，可以看到用于緊急解鎖的機械裝置，如圖12所示。用一個通用的螺絲刀對緊急解鎖的機械裝置實施操作。將螺絲刀沿行駛方向向后翻轉，同時必須按下選擋桿上的按鈕，將選擋桿E313掛入位置N。