奧迪e-tron純電動汽車底盤系統介紹

◆文/山東 劉春暉

如圖1所示，奧迪e-tron車的底盤是以MLBevo平臺為基礎的，該平臺也是奧迪A4、A5、Q5、A6、A7、Q7和A8這些車型的開發基礎。由于軸荷和車輛外形尺寸的原因，奧迪e-tron車直接取用了奧迪Q7上的主要MLBevo系統部件。

圖1 奧迪e-tron底盤系統部件結構

奧迪e-tron車的車輪從標配的19"(1"=2.54cm)的到選裝的21"都有。帶空氣懸架和電子減振調節(自適應空氣懸架)底盤的根據市場不同配備18"或19"車輪制動裝置。如果滿足要求的條件，可以通過電機的發電機模式來實現能量回收。從液壓制動功率和電機制動功率中獲取全部制動功率。想高效地來調節這個復雜的過程，奧迪e-tron車上首次使用新型制動調節系統MK C1，該系統將制動總泵、制動助力器、ESC和主動式蓄壓器集成為一個模塊。駕駛員可以通過拉動方向盤上的點動開關來確定能量回收等級。

帶有空氣懸架和可調減振器的標準底盤(自適應空氣懸架1BK)為標配底盤。帶有空氣懸架和可調減振器的運動底盤(自適應空氣懸架2MB)是選裝底盤，硬件與標準底盤1BK相同，減振特性是按照動態/運動行駛特性來調節的。

一、車橋

1.前橋

奧迪e-tron前橋和后橋均為五聯桿式結構。如圖2所示，前橋是基于業經考驗過的五聯桿結構，主要系統部件與奧迪Q7(車型4M)上的相同，副車架采用了鋁制新結構。

圖2 奧迪e-tron前橋

2.后橋

如圖3所示，奧迪e-tron車采用的也是五連桿式后橋。與前橋一樣，后橋主要系統部件與奧迪Q7(車型4M)上的相同。副車架則采用了新結構，因為要滿足特殊的集成需要，即要容納高壓蓄電池和電機。

圖3 奧迪e-tron后橋

二、自適應空氣懸架

如圖4所示，奧迪e-tron上標配帶有電子減振調節的空氣懸架。自適應空氣懸架(AAS)和運動型自適應空氣懸架這兩種底盤的區別體現在各自不同的減振調節方式，這兩種空氣懸架的調節特性(按車速和模式來調節底盤高度)是相同的。

圖4 奧迪e-tron自適應空氣懸架(AAS)系統的結構

自適應空氣懸架控制單元直接取自奧迪A8(車型4N)，軟件方面針對調節特性和減振特性做了修改。操縱以及維修保養方面也與奧迪 Q7(車型4M)相同。

圖5 展示的是空氣彈簧底盤的調節策略。司機通過奧迪Drive Select上相應的駕駛模式來選擇車輛的底盤高度和行駛動力學特性。在選定的行駛模式中就可以按相應的車速來自動設置底盤高度。以選擇“auto”模式為例進行說明：如果當前車輛處于另一個底盤高度狀態，那么就會通過改變空氣彈簧內空氣容積的方式來將底盤高度調節到正常高度狀態(這個選擇是在車輛停住不動，或者車速不超過120km/h時進行)。如果隨后車速超過120km/h，那么底盤高度馬上就會降低13mm而到較低高度1的狀態。如果隨后車速繼續提高不低于140km/h并且持續20s，那么底盤高度會再次降低13mm而到高速公路的底盤高度狀態了。

圖5 自適應空氣懸架(1BK)運動型自適應空氣懸架(2MA)的調節特性

如果隨后車速又降下來了且車輛以110km/h或更低的車速行駛超過30s，那么底盤高度會升高13mm達到先前設定的底盤高度。如果車速繼續降至5km/h，那么底盤高度會立即升至原始高度(正常高度)。

掛車模式的調節策略有變化。如果在激活掛車模式前選擇了模式“comfort”或“auto”，那么系統在底盤正常高度時不會進行調節。只有在激活掛車模式前選擇了模式“dynamic”或“efficiency”時，才會設定為較低高度1。可以設定高于正常高度的底盤高度。

三、電子四驅

全新一代的奧迪quattro全時四驅系統為標準配置，前后軸動力分配比例能進行連續可變調節，可在瞬間實現理想的動力分配。

全新一代quattro反應更加迅捷，僅需30ms系統即可計算電動機扭矩分配，過程迅捷且精準。空氣彈簧會根據車速、駕駛模式及道路狀況進行自我調整，實現對底盤高度的調節，調節幅度高可達76mm。運動模式下，系統智能分配更多驅動力矩至后橋，通過輕微過度轉向達到運動而靈活的駕駛特性，創新的防滑控制系統有助于實現更高的牽引力和穩定性。根據駕駛者喜好，共有7種駕駛模式可供選擇。

四、轉向系統

如圖6所示，奧迪e-tron上使用的是在奧迪A8(車型4N)上已成功使用過的電動機械式轉向系統(EPS)。轉向傳動比針對奧迪e-tron的特殊要求做了改動，漸進式轉向系統是標配的。

圖6 奧迪e-tron轉向系統的位置

手動力矩(轉向助力)的特性曲線根據底盤類型和奧迪drive select上的設置不同而不同。根據所選的行駛程序，可實現運動、均衡或者舒適等轉向特性。機械可調式轉向柱是標配，可選裝電動可調式轉向柱。水平調節范圍約是68mm，垂直調節范圍約是40mm。

這兩種轉向柱直接取自奧迪Q5(車型FY)，碰撞識別針對奧迪e-tron做了修改。由于驅動技術的特殊性，這兩種轉向柱都配備有電子轉向鎖。

奧迪e-tron上的方向盤都是直接取自奧迪A6/A7的，有雙輻真皮方向盤、運動式真皮方向盤和運動輪廓方向盤。標配的是雙輻方向盤，帶有12個多功能按鍵。可選裝方向盤加熱裝置。根據車輛裝備情況(S-Line)，也可裝備中間輻條帶有S標記的方向盤。運動輪廓方向盤是最具運動特性的類型，其方向盤圈的下端扁平且輪廓感更強，奧迪e-tron方向盤配置的不同類型見表1。

表1 奧迪e-tron方向盤配置的不同類型

在配備有自適應駕駛輔助系統的車上，裝備有電容式方向盤。這種方向盤是個新的發展趨勢，它能使得脫手識別更為精準。標配的雙輻方向盤上配備有點動開關(翹板開關)，因此司機就可以以手動方式來控制減速超速的能量回收，其采用了傳統型驅動車輛上的“操縱邏輯”。

如果操縱了點動開關(-)，那么車輛在減速超速模式會因換低擋而減速。在奧迪e-tron上則會因電機在發電機使用時，回收更多能量而導致車輛減速。司機可通過翹板(-)或(+)來減少或者增加能量回收的等級(分為3級)，但前提是要在MMI上選擇“手動能量回收”這個菜單項(圖7)。在等級1(第一次操縱翹板(-))時，在超速減速時可實現0.5m/s2的減速度；在等級2時，最大減速度可達1.0m/s2。在自動設置狀態時，也可通過翹板開關來為減速過程選擇所需的能量回收功率。

圖7 手動能量回收的選擇

五、制動系統

1.制動裝置

奧迪e-tron車的制動裝置是基于奧迪Q7(車型4M)的18“制動裝置的。右前和右后車輪制動器上配備有制動襯塊磨損指示器。在有些市場(比如北美和中國)，制動裝置的部件和尺寸與表2中所列不同，在這些市場上使用的是19”的車輪制動器。

表2 制動裝置的結構參考

奧迪e-tron上的電動機械式駐車制動器(EPB)也是直接取自奧迪Q7(車型4M)的。與這款車一樣，調節軟件和供電末級放大器都在ABS控制單元J104內，與電動機械式駐車制動器(EPB)相關的操縱和維修保養方面，這兩個車型也是相同的。

2.制動系統MK C1

如圖8所示，奧迪e-tron是德國奧迪公司第一種使用制動系統MK C1的奧迪車型。該系統是由現有的傳統結構制動控制系統發展而來的。主要改進在于把串聯制動總泵、制動助力器(通過電動機械部件包括調節系統)、ESC調節系統(包括ABS、EDS、ASR等)和混合制動系統集成在一個模塊內了。

圖8 制動系統MK C1的結構

相對于傳統結構的制動裝置，制動系統MK CI的重量減輕是很可觀的(約降30%)。另外，由于減少了單個部件的數量，系統的可用性也大大提高了。從功能上講，該系統在壓力建立動力學方面有優勢，能為司機提供平穩不變的制動踏板感覺(即使在能量回收階段也能保持這個感覺)。制動系統MK C1與傳統車輛的結構對比如圖9所示。

圖9 制動系統MK C1與傳統車輛的結構對比

3.結構和功能

圖10 展示了制動調節系統液壓單元的結構，ABS控制單元J104也是這個模塊的一部分。

圖10 制動調節系統液壓單元的結構

(1)制動壓力建立階段

如圖11所示，通過電機-泵單元(線性執行器)的制動壓力建立階段，司機踩著制動力模擬器(正常制動)。該模塊內有一個“傳統的”串聯制動總泵，該總泵的活塞由司機通過制動踏板來操縱。踏板行程/柱塞行程是通過踏板位置傳感器G100來偵測的。如果識別出有踏板運動了，控制單元J104就會激活隔離閥1和4，于是就把相應的管路關閉了(隔斷了)。與此同時，電磁閥5被通上了電，就切換到通的位置了。由于隔離閥的隔斷作用，司機所施加的“制動壓力”就不會到達車輪制動器了，而壓力倒是通過打開的閥5作用到踏板力模擬器的活塞上了。該活塞頂著橡膠楔和鋼彈簧被壓動，力的吸收是漸進式的(遞增的)。司機在踏板上能感覺出這個反向力，該力就像司機使用傳統制動調節系統時進行制動的那種感覺。

圖11 制動壓力建立階段

司機所施加的壓力由壓力傳感器(制動壓力傳感器1 G201)來測量，踏板行程由行程傳感器來測量。控制單元J104根據這些測量值來給電機送電，電機的旋轉運動由螺桿機構傳至泵活塞。活塞運動所產生的壓力經打開著的壓力供應閥2和3作用到車輪制動器上。電機/活塞單元所建立起的壓力是通過另一個壓力測量點(制動壓力傳感器2 G214)測得并把這個信息傳給控制單元的。這個同步電機有電子換向裝置，因此就裝備有一個轉子位置傳感器。控制單元根據轉子的位置和轉子轉動圈數以及螺桿機構的傳動比，就可以計算出相應的活塞位置了。

(2)司機在液壓應急工況時的制動壓力建立

如圖12所示，通過可選車輪制動壓力建立、制動壓力保持和制動壓力卸壓這些過程的調節過程，是由ABS控制單元J104通過觸發相應的電磁閥和電機來實現的。

圖12 司機在液壓應急工況時的制動壓力建立

如果司機在車輛停住前關閉了點火開關，那么制動助力功能仍繼續可用，甚至在車輛停住后仍可用。在點火開關關閉的情況下，在車輛停住時，制動助力仍可用約1min(在未踏動制動踏板時)或約3min(在已踏動制動踏板時)。在過了上述這個時間后，顯示屏上會出現一個駕駛員警告，制動助力也會被關閉。

在接通了點火開關后和端子15關閉進入“休眠”后，會馬上進行自檢，這時會讓閥進行切換以及讓線性執行器來工作。由于這個自檢是發生在車輛停住不動時，因此我們能聽到聲音(輕微的咔嚓聲和刮磨聲)。

如果系統徹底損壞了，那么該系統的工作特性就與傳統結構的制動調節系統在制動助力失效時是一樣的了。未激活的閥在從制動總泵到車輪制動器之間建立了直接的液壓連接，這樣就只能通過司機操縱踏板來在4個車輪制動器上建立起制動壓力了。

(3)將液壓制動調節系統集成到整車能量回收系統中

如圖13所示，如果在減速超速工況時將電機當發電機來使用，就會對車輛實施制動。由此而產生的制動功率取決于能量回收等級。如果通過司機實施制動或者通過自適應駕駛輔助系統實施制動，那么這種制動一般是部分“電動”加部分“液壓”的。

圖13 制動控制過程

發動機控制單元J623持續不斷地將實時可用最大回收功率(制動功率)信息傳給MK C1制動調節系統的ABS控制單元J104。如果司機踏動了制動踏板或者自適應駕駛輔助系統要求制動，那么控制單元J104會判斷僅通過電機進行這個制動是否可能以及足夠用，或者是否還必須要建立起液壓制動壓力。J104會把“發電機-規定力矩”發送給J623。

與此同時，J104還會把所需要的兩個車橋上回收力矩信息發送機給底盤控制單元J775。J775會協調牽引、減速超速以及能量回收分配并把這些信息也發送給J623。J623隨后再在車橋電機上執行這些要求。目標就是：在任何行駛情況下，都能實現效率與行駛穩定性之間的最佳匹配。

如果潛在的回收力矩不夠用，無法達到司機想要實施的制動力度，那么ES會另外激活電驅動泵，以便建立起所需要的制動壓力。以前的電動車或者混合動力車上用于實現混合制動所需的蓄壓器，在MK C1上就不需要了，這個功能通過電機-泵單元來實現。

行駛動態調節過程比如ABS、EDS、ESC這些調節，其工作方式與傳統制動裝置相同。電機牽引力矩調節(MSR)也可以這樣來進行：就是讓電機產生驅動力矩。相應的調節利用車輪制動系統的制動液壓裝置來進行，力是直接作用在車輪上，不會扭轉萬向節傳動軸。為此，能量回收力矩就“反映”在車輪制動器上了。

4.維修保養

診斷地址是：“0003-制動電子裝置-J104(MK C1)”。如果需要的話，只能整體更換該模塊，但是可單獨更換制動液罐。控制單元J104無法單獨更換。在控制單元完成在線編碼后，可以執行制動踏板位置傳感器G100、制動壓力傳感器1 G201和2 G214、EPB(電動機械式駐車制動器控制單元J540)以及輪胎壓力監控顯示等內容的各種基本設定。

另外，通過相應的執行元件診斷，可以保證液壓管路的正確連接(防止接混)。

通過其他的執行元件診斷，可以檢查EPB和指示燈的功能。在執行“更換襯塊”(更換后橋的制動襯塊)功能時，要特別留意車輛診斷儀上的提示。在更換了制動部件或者制動液后，必須執行專門的排氣操作。執行完修理工作后，必須要多次踩動制動器，以便讓制動襯塊與制動盤接觸。之后要給制動液罐加注制動液至MAX標記處。

5.整車制動能量回收功能

如圖14所示，能量回收可達0.3g的減速度，滿足90%以上的制動減速工況，滑行中的能量回收，可通過方向盤撥片或通過MMI進行設置， 撥片“-”：加強的制動效應；撥片“+”：減弱的制動效應；在滑行模式下，三個能量回收等級：在等級1時，可實現0.5m/s2的減速度；在等級2時，最大減速度可達1.0m/s2。

圖14 節能輔助操作

6.維修保養

診斷地址：0003-制動電子裝置J104(MK C1)。故障維修時需要整體更換該模塊，控制單元J104的在線編碼，進行制動踏板位置傳感器G100、制動壓力傳感器G201和G214、EPB (控制單元 J540)基本設定。液壓管路連接(防止錯接)、駐車制動器以及指示燈等執行元件診斷。在執行功能“更換制動襯塊”時(更換后輪制動襯塊)，要特別留意車輛診斷儀上的提示內容。

六、車輪、輪胎和輪胎壓力監控系統

在奧迪e-tron上，標配的是19"的鑄鋁車輪，可選裝19"～21"的車輪，輪胎可使用型號為255/55 R19-265/45R21。

根據具體的市場，輪胎應急套件Tyre Mobility System(TMS)或者應急備用車輪是標配的。如果裝備有輪胎應急套件Tyre Mobility System(TMS)，那么可以選裝5,5J x 19帶185/70-19輪胎的應急備用車輪。

千斤頂是選裝的，但在裝備有應急備用車輪時是配有千斤頂的。不提供泄氣保用輪胎。第2代輪胎壓力監控顯示系統是標配，可選裝第3代輪胎壓力監控顯示系統。天線是集成在控制單元內的，這個部件安裝在后橋下部的車底中間位置。