捷达混合动力版亮点解读
2017-10-21毛永俊安海权
文：毛永俊、安海权
捷达混合动力版亮点解读
文：毛永俊、安海权
混合动力版捷达（国内称之为速腾）是大众第2款混动车型，其技术亦有独到之处。该车目前还没有在国内上市，但如今国内大力推动新能源汽车，大众未必不会将其放在国内生产。那么对于它的技术亮点，我们还是先睹为快吧。
一、动力总成
1. 1.4TSI发动机（110 kW）
捷达混合动力车型的1.4TSI发动机（110 kW）（图1），是基于新EA211发动机系列的1.4TSI发动机（103 kW），根据捷达混合动力车型的实际情况，进行改进的一款发动机，以便集成三相电流驱动VX54装置（表1）。
图1 捷达混动车型发动机
由于是改进的发动机，所以在技术上也做出了一定的变化（图2）。
(1)气缸体和密封凸缘（变速器侧）带有用于冷却电力驱动电机V141的冷却液通道，以及用于激活分离式离合器K0的液压油通道。
(2)高温回路的冷却液泵V467，用于按需冷却电力驱动电机。
(3)1条铸造通道用于二次空气喷射。
图2 发动机气缸结构
2.曲轴
这种曲轴和基础发动机使用的曲轴非常相似，但是还是有一些改动的。对于5点式轴承而言，它拥有4个平衡重和1个主轴承，连杆轴承的直径是4.8 cm。为了进一步降低重量，连杆轴径中心还进行了镗孔操作（图3）。
图3 发动机曲轴结构
其技术特征为：带花键的曲轴，将电力驱动电机V141连接至发动机；密封螺钉，用于隔离气缸体和发动机机油，飞轮未通过螺栓连接至曲轴。
3.冷却系统
冷却系统的基本结构与之前的发动机也是极为相似的，都是采用双回路冷却系统，既包含了发动机冷却系统，也包含了增压空气冷却系统（图4）。
图4 发动机冷却系统
但作为混合动力冷却系统，它还是进行了一部分改进：电力驱动电机和高温回路的冷却液泵被集成在了发动机冷却系统中，泵是根据发动机的运行情况来进行激活的；用于电力驱动的电力电子装置和控制电子装置则被集成在了增压空气冷却系统中，并由低温回路的冷却液泵供电。
二、传动系统
1. 7速双离合变速器
双离合变速器0AM（图5）是在双离合变速器0CG的基础上做了一些改变，具体变化如下。
(1)离合器壳体扩展了83 mm。
(2)驱动轴支架扩展了83 mm。
(3)附加的阀体集成有离合器主缸和分离式离合器的压力调节器N511。
(4)离合器主缸和从动缸上附加的液压管路。
(5)附加的离合器从动缸，位置处于曲轴上方。
(6)附加的分离式离合器K0。
图5 双离合变速器0AM
2.分离式离合器K0液压系统
分离式离合器K0（图6）是很重要的一套系统部件，当其处于闭合状态时，才确保了内燃机和电力驱动电机V141之间的动力配合连接。
膜片弹簧的弹力使分离式离合器K0保持闭合状态，液压系统处于无压环境下，离合器主缸和从动缸都处于怠速位置。机电控制单元中的齿轮泵按需为齿轮和离合器液压装置产生并提供压力。分离式离合器的压力调节器N511处于怠速状态，油压无法应用于离合器主缸，所以分离式离合器K0持续保持闭合（图7）。
如果压力调节器N511通过发动机控制单元J623被激活，那么机油将流入离合器主缸的加注腔，并利用油压将活塞压向行程限制器。随后机油流入离合器从动缸，离合器分离轴承和蝶形弹簧将压盘从离合器盘上分离。这时打开的分离式离合器K0将发动机从电力驱动电机V141上断开，从而使发动机至变速器的能量传输中断（图8）。
图6 分离式离合器K0
图7 分离式离合器K0闭合状态
图8 分离式离合器K0打开状态
三、高压电系统
1.概览
大众为捷达研发的混合动力理念基于并联混合动力系统，是由机械式驱动系统、三相电流驱动装置和发动机共同组成了联轴驱动系统。三相电流驱动装置可作为电源、交流发电机和起动机使用，这样便可省去12 V起动机、交流发电机及V型多楔带等。
此外，高温回路的冷却液泵V467（12 V）、电动机械助力转向电机V187（12 V）和制动助力器真空泵V469（12 V）都采用了电力驱动的型式。
2.三相电流驱动装置VX54（混合动力模块）
三相电流驱动装置VX54（以下简称混合动力模块）包括电力驱动电机V141、分离式离合器K0和双质量飞轮（图9）。水冷式混合动力模块能产生高扭矩，同时保持对可用安装空间的最有使用。混合动力模块位于发动机与变速器之间。
混合动力模块的作用是：发动机的起动；充当为高压蓄电池和12 V蓄电池充电的发电机；作为电力驱动电机。
图9 三相电流驱动装置VX54
3.电力驱动电机V141（电动机）
电力驱动电机V141（以下简称为电动机）集成在混合动力模块中，电动机将三相电压转换为驱动功率（图10）。它可以作为电力驱动电机单独工作，也可以与发动机共同使用，也可以用以起动发动机。如果电动机未被用于驱动电机或起动机，则会用作为高压蓄电池或12 V车载供电的发电机（表2）。
图10 电力驱动电机V141
表2 电力驱动电机V141的技术参数
定子由24个线圈组成，线圈通过三相输电线路供电。定子通过螺栓固定至发动机侧的密封凸缘。定子中还包括驱动电机的温度传感器G712。转子包含32个永磁体，以及用于控制分离式离合器的离合器从动缸，转子和飞轮通过螺栓相互连接。
4.用于电力驱动的电力电子装置和控制电子装置JX1
用于电力驱动的电力电子装置和控制电子装置JX1（以下简称为电力电子装置）安装在发动机舱左前部，它集成在低温冷却回路中，并具有自己的控制单元（图11）。它负责给高压蓄电池及12 V蓄电池充电，以及控制电力驱动电机。可将直流电转换为电力驱动模式所需的交流电。为蓄电池充电时，则将交流电转换为直流电。
图11 用于电力驱动的电力电子装置和控制电子装置JX1
电力电子装置包含以下组件。
(1)电力驱动单元J841。
(2)中间电路电容器1C25。
(3)电压转换器A19。
(4)驱动电机A37的直流电与交流电转换器。
(5)集成在壳体中的冷却系统，带有接至低温冷却回路的连接件。
(6)空调压缩机的熔丝。
(7)控制线路接头。
电力电子装置的接口如下（图12）。
图12 电力电子装置的接口
(1)用于连至高压蓄电池的接口。
(2)用于连接至电力驱动电机线路的接口。
(3)用于连至空调压缩机线路的接口。
(4)用于连接至12 V蓄电池充电电缆的接头。
(5)用于12 V车载供电系统的接口。
(6)用于连至车辆冷却液回路的接口。
在进行维修或者需要打开电力电子装置的时候，必须要将其与电压断开，因此电力电子装置的护盖中安装了控制线路接头（图13）。
图13 电力电子装置拆解图
5.高压蓄电池A38（混合动力蓄电池）
捷达混合动力车型是大众首款采用锂离子技术蓄电池用作电化学能存储媒介的车型。与镍氢混合动力蓄电池相比，锂离子技术具有更高的能量密度。高压蓄电池安装在后排长座椅后方，行李箱底板上（图14）。保护框架用以确保高压蓄电池在车辆行驶中保持稳定（表3）。
表3 高压蓄电池的技术参数
图14 高压蓄电池A38安装位置
6.高压蓄电池的开关单元SX6
高压蓄电池的高电压接触器和预加压接触器位于高压蓄电池的开关单元SX6中（图15）。高电压接触器用于在高压蓄电池和高压组件间进行可控的连接。因此安装了预加压接触器、正极接触器和负极接触器。预加压接触器连接在正极高电压接触器前部，其集成电阻为10 Ω。它用于对电力电子装置中的中间电路电容器1C25进行充电。
一旦断开端子15，蓄电池调节控制单元J840即关闭高电压接触器，而其会在以下情况时打开高电压接触器：端子15闭合；控制线路断开；安全气囊控制单元J234发出碰撞信号；蓄电池调节控制单元J840的12 V供电电压断开。
图15 高压蓄电池的开关单元SX6
7.高压蓄电池冷却系统
高压蓄电池充电或放电时，为保持热排放处于受控范围，高压蓄电池拥有自己的一套空气冷却系统。而当温度高于55℃时，高压蓄电池的输出功率将受限。冷却系统的核心元件是电动风扇，利用车内的空气冷却高压蓄电池，是由12 V车载电压进行供电（图16）。在维修手册中被称为蓄电池风扇1V457。
图16 高压蓄电池冷却系统
8.高电压连接件
捷达混合动力车型拥有高电压连接件，它们通过螺栓固定在高压蓄电池、电力电子装置及电力驱动电机上。接头具有双重断开系统，控制线路断开和高电压触点断开。而高压电缆则具有双重绝缘和单极结构特征。在发生轻微碰撞且未触发安全气囊的情况下，如果电缆损坏，控制线路亦断开，高电压系统即关闭（图17）。
图17 高电压连接件
9.驱动电机温度传感器G712
驱动电机温度传感器G712安装在两个电磁阀之间，用以提供更加的信号检测（图18）。它是1个NTC传感器，负责将温度发送至电力电子装置，借助信号可以防止电力驱动电机过热。如果高温回路下的冷却输出不足，则电力驱动电机将先由电力电子装置进行限制，并在温度超过180℃的情况下无法再启用。
如果传感器出现故障，则混合动力系统指示灯在组合仪表中亮起，车辆仍能驾驶，但混合动力模式受到严重限制。
图18 驱动电机温度传感器G712
10.驱动电机转子位置传感器1G713
驱动电机转子位置传感器1G713安装于变速箱的离合器壳体中，它负责确定转子相对定子的当前位置（图19）。传感器确定转子位置并测定发动机转速、旋转方向及相移。
图19 驱动电机转子位置传感器1G713
该传感器是1种带增强式电子评估装置的传感器，它带有2种信号输出（正弦和余弦）及2种供电线（正极线和接地线）。电力电子装置使用5 V直流电压，并在装置内部转换为高频直流电压，为4个集成式线圈（2个正弦线圈和2个余弦线圈）进行供电。
如果传感器出现故障，则混合动力系统指示灯会在组合仪表中亮起，车辆仍可以随时驾驶，但电力驱动电机不再启用。
四、电气系统
捷达混合动力车型的电气网络中集成了新的组件，可实现控制单元间的联网，此外对现有的一些组件还进行了改进。其中新组件包括以下方面。
(1)三相电流驱动装置VX54。
(2)分离式离合器K0。
(3)双离合器变速箱的混合动力特定的机电控制单元J743。
(4)用于电力驱动的电力电子装置和控制电子装置JX1。
(5)电动空调压缩机V470。
(6)蓄电池调节控制单元J840。
此外还对一系列控制单元进行了改进，动力总成区域改进的控制单元如下。
(1)发动机控制单元J623，它是混合动力电气系统的主要组成部分。
(2)组合仪表控制单元J285，带功率计和电功率计。
底盘区域中改进的控制单元如下。
(1)ABS控制单元J104。
(2)助力转向系统控制单元J500。
以下组件也进行了调整。
(1)自动空调控制单元J255。
(2)进入和起动授权控制单元J518。
(3)安全气囊控制单元J234。
(4)蓄电池监控控制单元J367。
以下为控制单元图例说明及安装位置示意图（图20）。
五、暖风装置及空调
捷达混合动力车型装备有1台电动空调压缩机（图21），是通过螺栓连接至发动机上的，并通过1根高压电线连接至电力电子装置，空调压缩机由222 V直流电供电（表4）。
表4 电动空调压缩机技术参数
图20 电气系统控制单元图例说明及安装位置
图21 电动空调压缩机V470
1.涡旋式压缩机
该压缩机包括1对相互啮合的固定螺旋体和旋转螺旋体（图22）。旋转螺旋体由电机驱动，偏心运行，并以圆形轨迹移动。开始工作时，气态冷却液被吸至螺旋体外侧，并通过螺旋体不断地旋转形成气阱。通过偏心旋转运动进一步压缩冷却液，并将其推入中心。
图22 涡旋式压缩机
供电电压受空调压缩机熔丝S355保护，熔丝安装于电力电子装置中，可进行更换。
2.辅助空气加热器加热元件Z35
辅助空气加热器加热元件Z35安装在加热装置热交换器后方的后空调单元中，它用于冷起动期间进行辅助加热（图23）。在电力驱动模式下，它负责将车内温度保持在恒定水平并自动开启和关闭。
其激活条件如下。
(1)车辆准备驾驶（激活50端子）。
(2)冷却液温度低于80℃。
(3)车外温度低于10℃。
以下为辅助空气加热器加热元件Z35的联网方案及图解（图24）。
图23 辅助空气加热器加热元件Z35
图24 辅助空气加热器加热元件Z35的联网方案及图解
