大众e-up电动汽车系统结构介绍(上)

2019-04-28山东刘春晖尹文荣

汽车维修与保养 2019年11期

关键词：驻车壳体变速器

◆文/山东刘春晖尹文荣

e-up车型是大众推出的首款纯电动汽车，它是基于大众小型汽车“up”打造的。除了采用完全不同的动力系统外，e-up车型在车身结构、空调系统、制动及转向系统等方面，均与普通up车型有或多或少的不同。

一、高压系统

e-up车型的高压系统包括一个三相交流驱动电动机VX54、1挡变速器OCZ、功率控制装置JX1、高压蓄电池AX2及充电插座等，这些组件的安装位置如图1所示。

图1 高压系统组成

1.三相驱动电动机总成VX54

驱动电动机总成包括牵引电动机V141、电动机温度传感器G712、电动机转子位置传感器G713。铝合金壳体上设置有冷却液接口和三相电源接口(图2)。牵引电动机V141的最大功率为60kW，最大扭矩为210N·m，最大转速为1.2×104r/min(图3)。电动机定子的每个相位包括5个线圈，转子包括5个磁极对，由此产生出色的响应特性和高效率。该电动机在不提供牵引力时，还具有发电机的功能。

图2 电动机的结构

图3 电机输出功率及扭矩

电动机温度传感器G712是一个负温度系数传感器，用来监测定子内的线圈温度，并与功率控制装置JX1直接连接。当核心温度超出150℃时，系统将限制功率输出，直至完全关闭牵引电动机V141。电动机转子位置传感器G713位于三相驱动电动机总成VX54的右上方，同样与功率控制装置JX1直接连接。如果这两个传感器失灵，车辆将无法行驶。

2.高压蓄电池AX2

高压蓄电池为车辆行驶提供电能，它由204个锂离子电池组组成，额定电压为374V，容量为50A·h，标称能量为18.7kW/h，总质量为230kg。高压蓄电池安装在车辆底板上(图4)，可以获得更低的重心和出色的重量分配，其工作温度为-30～50℃，超出这一温度范围会造成功率下降甚至完全切断。高压蓄电池为防水型设计，外部采用密封结构，打开保养盖才可以接触到蓄电池电量管理控制单元J840。高压蓄电池的壳体分为上、下两部分，上部壳体为塑料材质，为了保证电磁兼容性而包有一层铝，其中还包含有稳压元件。下部壳体为金属材质，其中包括电池组固定导轨和碰撞横梁。两部分壳体采用螺栓连接和粘接的方式连接到一起，应进行密封性检查，以确保不会出现水或气体泄漏的情况。通过与车辆相连的两条接地连接，实现壳体对车辆的电位均衡。

图4 高压畜电池及安装位置

蓄电池模块监控控制单元J497负责监控各个电池组的电压、温度和充电状态，并将所有信息都发送到蓄电池电量管理控制单元J840，对充电状态的控制尤其重要。当所有电池组都具有相同的充电状态时，高压蓄电池才能达到最大容量。J497会将已充满电的电池组电量释放到内部电阻上，以使所有电池组都具有相同的电压水平。

3.功率控制装置JX1

功率控制装置用于控制高压蓄电池AX2到三相驱动电动机总成VX54间的能量流，同时也可以为12V车载电网蓄电池供电。该装置安装在发动机舱内的右前方。

二、变速器

e-up车型配备了一个1挡变速器0CZ，如图5所示，挡位的传动比分别为1.577(主动齿轮26齿、从动齿轮41齿)和5.176(主动齿轮17齿、从动齿轮88齿)两个阶段。该变速器的最大输入扭矩210N·m，最大输入转速1.2×104r/min，在整个转速范围内都能够保持低噪声。变速器的润滑油容量为0.7L，含油在内的变速器总重约16.3kg。变速器和三相驱动电动机VX54构成了一个整体，其总质量约为76kg。

图5 2挡变速器

1.变速器机械装置

如图6所示，驱动轴通过花键与三相电流驱动装置的转子轴VX54相连接，通过转动的转子轴对驱动轴进行驱动。通过齿轮Z1和Z2将动力传递到传动轴上。通过齿轮Z3和Z4将动力从传动轴传递到主减速器，并从主减速器继续传递至车轮。

图6 变速器机械装置

2.驻车锁

驻车锁与驱动轴固定连接如图7所示。驻车锁机械装置固定在变速器壳体内。在高速行驶时，棘爪可避免发生卡止的情况。当车速低于5km/h时，棘爪会持续卡入驻车锁齿轮中。发动机壳体内的止挡缓冲块起到挡块和消音器的作用。

图7 驻车锁与驱动轴固定连接

3.变速器和发动机壳体内的润滑油循环回路

通过变速器和发动机壳体侧带有三个孔的专用油盘和壳体内的两个通道，实现对驱动轴、传动轴和主减速器三个轴承的润滑工作，如图8所示。

图8 变速器润滑油路

转动的主减速器如同水磨叶轮，将润滑油输送到油盘中。润滑油从那里通过一个孔，有针对性地滴落到驱动轴和传动轴的两个轴承上。润滑油直接通过一条铸造成型的通道对变速器盖内的主减速器轴承进行润滑。

4.选挡杆E313

1挡变速器0CZ和选挡杆E313(图9)通过一条拉索彼此连接。这个机械连接只用于驻车锁操纵装置，可以像平常那样进行调整。针对左置和右置方向盘的车辆，提供两种不同长度的选挡杆拉索。

图9 选挡杆E313

注：D1、D2和D3表示在滑行状态下挂入能量回收挡后，可增加制动扭矩。B表示制动能量回收，是进行能量回收的最高挡位，也称为Brake。通过向左、右(D1、D2、D3或后方B)轻按切换到各个能量回收挡位。如果在任意的能量回收挡位上将选挡杆E313向右并保持超过1s的时间，将重新切换到行驶D挡。

(1)结构：在选挡杆E313的壳体内安装有选挡杆的机械和电子组件，如图10所示，选挡杆锁的磁铁N110能够在锁销凹槽P/N中锁止选挡杆E313。如果选挡杆E313位于位置P，则磁铁锁住选挡杆，不通电。如果位于位置N，则磁铁将选挡杆锁止在通电状态下。

图10 换挡杆结构

(2)功能：如果选挡杆向前、向后或向右、向左移动，则永磁铁在霍尔传感器上方经过，传感器记录选挡杆的位置并将此信息传输给发动机控制单元J623。黄色区域内的霍尔传感器记录选挡杆E313的纵向运动。红色区域内的霍尔传感器记录选挡杆E313的横向运动。选挡杆E313的横向移动是通过一个转向机械装置以选挡杆电子装置永磁铁的前后移动来实现的，如图11所示。

图11 选挡杆内部结构

(3)从位置P紧急解锁：如果选挡杆锁N110的磁铁失灵，则无法从位置P中松开，为了在这种情况下松开驻车锁，需要执行下述操作。在拆开部分选挡杆盖板后，可以看到用于紧急解锁的机械装置，如图12所示。用一个通用的螺丝刀对紧急解锁的机械装置实施操作。将螺丝刀沿行驶方向向后翻转，同时必须按下选挡杆上的按钮，将选挡杆E313挂入位置N。