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奥迪混动系统结构与案例:电驱动装置电机V141

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:电驱动装置电机V141在售后服务技术资料中也被称作交流电驱动装置VX54。电驱动装置电机V141用于车辆的纯电动起步和行驶、启动发动机和为车辆加速提供帮助。使用这个温度值就可以计算出电驱动装置电机V141上最热点的温度了。在电机模式和发电机模式时,V141的功率最多可能会降至零。发动机一直会工作,直至V141冷却下来且冷至可以再次牵引启动为止。该信号用于操控高压驱动系统的下述部件:电驱动装置电机V141。

奥迪混动系统结构与案例:电驱动装置电机V141

电驱动装置电机V141在售后服务技术资料中也被称作交流电驱动装置VX54。它是一台永久励磁三相交流同步电机,定子的24个线圈产生的磁场会同步驱动装备着32块永久磁铁的转子。电驱动装置电机V141用于车辆的纯电动起步和行驶、启动发动机和为车辆加速提供帮助(就是Boost功能 )。为了高效利用混合动力技术,V141也用作发电机,如图4-23所示。这样就可以将车辆的动能回收(就是能量回收),以电能形式存储在高压蓄电池中。V141重量为26kg,它最大可以输出40kW的功率(发动机转速为2300r/min);其最大输出扭矩为210N·m。在全电动行驶时,该电机的最大输出功率被限制为30kW,这样可以增大行驶里程。

图4-23

电驱动装置电机是水冷式的,定子线圈周围围绕着冷却通道,这就构成了冷却水道,冷却通道连接在发动机的高温循环管路上,如图4-24和图4-25所示。对电驱动装置电机的冷却,是温度管理的一部分。

图4-24

图4-25

(一)电驱动装置电机V141的转子

转子上有32块永久磁铁,每块永久磁铁由10块单独的磁铁构成,这些磁铁包在一个金属片组内。这些磁铁是用钕、铁、硼(Nd、Fe、B)制成的,极轴是呈径向的,如图4-26和图4-27所示。北极南极的方向布置,每个永久磁铁是不同的,是交替着的。转子与离合器F合称为一体。离合器F也被称作离合器K0,用于将发动机与变速器输入轴和电驱动装置电机V141连接起来。

图4-26

图4-27

只有当离合器F接合时,才能将动力从发动机传至变速器和V141或者反之。离合器F工作时的动力来源和冷却,是液压通道的液压油,这些液压通道就是0BK变速器上用于操控锁止离合器的通道。离合器F是无法更换的,这是因为该离合器的制造技术就根本不允许进行这种拆装。如果出现故障抱怨,那就只能更换电驱动装置电机V141了。

(二)电驱动装置电机V141的定子和电驱动装置温度传感器G712

1.电驱动装置温度传感器G712(如图4-28和图4-29所示)。

图4-28

图4-29

G712是负温度系数(NTC)传感器,它用于感知定子线圈之间的电驱动装置电机V141的温度。使用这个温度值就可以计算出电驱动装置电机V141上最热点的温度了。这个计算出的温度值用于操控电驱动装置的冷却。如果计算出的温度值超过了160℃,那么V141的功率就会下降。在电机模式和发电机模式时,V141的功率最多可能会降至零。这时,组合仪表上的混合动力系统指示灯会呈黄色亮起,如图4-30所示。

(1)无电驱动模式(EV模式)、无电动加速(Boost)、无或者很少能量回收(以发电机模式在工作,仅为当前工作着的用电器供电)。

(2)用V141来启动发动机的话,只有当计算出的温度值在某极限值以下时才可能。当温度低于这个极限值时,可以用V141来启动发动机。发动机一直会工作,直至V141冷却下来且冷至可以再次牵引启动为止。

2.失效时的影响。

图4-30

图4-31

如果电驱动装置温度传感器G712失效的话,组合仪表上的混合动力系统指示灯也会呈黄色亮起,并会为电驱动装置计算出一个温度替代值。此故障一出现,发动机就会立即启动来工作且不再关闭,也就不会有电动行驶和电动加速(Boost)了,这时电驱动装置就以发电机模式在工作,仅为当前工作着的用电器供电,不为高压蓄电池充电。一旦关闭了发动机,那么就无法再次启动发动机了,这时您就得联系服务站来帮忙了。定子中有3个线圈组,每个线圈组由8个并联布置的线圈构成,以三角形连接法连接起来,如图4-31所示。定子周围总共有24个线圈,这些线圈是这样分布的:每3个线圈是属于同一个线圈组。借助这种布置,就可以通过三相电流来驱动电驱动装置了。那么功率和控制电子装置JX1就可以使用交流电压来操纵线圈组了。为了保证正确的旋转方向,电子控制装置必须按正确的顺序来加载3个相位,这就需要知道转子的精确位置(就是永久磁铁相对于线圈的位置)。转子的精确位置由电驱动装置转子位置传感器1 G713来侦测并传至功率和控制电子装置JX1。

(三)电驱动装置电机V141的电驱动装置转子位置传感器1 G713

图4-32

接通点火开关(15号线),电驱动控制单元J841就能从G713的信号中计算出转子的精确位置,如图4-32所示。转子相对于线圈的精确位置,对于线圈的操纵是具有重要意义的。即使在静止状态,功率和控制电子装置JX1也必须要知道转子的永久磁铁相对于线圈的位置。功率和控制电子装置JX1根据这个信息,才能控制好三相电流,使得转子能以最小的电流消耗在预定的方向上获得最大扭矩来启动。

电驱动装置转子位置传感器1 G713是非接触式的,其工作原理就是坐标转换器。就像变压器那样,通过加电的励磁线圈在两个彼此相位错置的次级线圈中感应出电压。在定子齿线圈中感应出的电压,通过改变磁通量的方式进行调幅。磁通量的改变,是通过变换靶轮凸块和定子齿之间的距离来实现的。通过两个相位错置的次级线圈和其中感应出的调幅电压,就会各自产生一个正弦波信号。电驱动控制单元根据这两个信号就能确定出转子的位置。要想准确判定转子位置,需要分析28个定子齿线圈的信号。每个定子齿配备有串联的励磁线圈,同时每个定子齿还配备有串联的次级线圈1和2。传感器靶轮上有8个凸块。电驱动装置转子位置传感器1 G713结构这么复杂,就是为了提高针对外部磁场的灵敏度,也就是提高了信号的精度。

1.用于电驱动装置温度传感器G712和电驱动装置转子位置传感器1 G713的10针插头,如图4-33所示。

2.发动机管理系统和变速器管理系统根据电驱动装置转子位置传感器1 G713的信号,就能判定出电驱动装置是否转动了以及以多大的转速在转动。该信号用于操控高压驱动系统的下述部件:

(1)电驱动装置电机V141(作为发电机用)。

(2)电驱动装置电机V141(作为电动机用)。

(3)电驱动装置电机V141(作为启动机用)。

3.失效时的影响。

如果该传感器失效的话,组合仪表上的混合动力系统指示灯会呈红色亮起,如图4-34所示。

(1)发动机和电驱动装置电机V141都被关闭了,车辆处于自由滑行状态。

(2)无法采用电动来驱动车辆行驶。

(3)发电机无法工作。

(4)无法启动发动机。

4.坐标转换器原理。

(1)电驱动装置转子位置传感器1 G713结构很复杂,因此用来说明坐标转换器原理不算很适合。(www.xing528.com)

(2)图4-35所示是大大简化后的,比较适合来进行说明。

(3)图4-35表示的是4个定子齿和1个凸块,每个定子齿有一个励磁线圈和一个次级线圈。这些励磁线圈是串联的,对置的两个次级线圈也是串联的(次级线圈1和2),它们输出的正弦信号(信号1和2)相位相差90°。

(4)0°/360°。

图4-33

1.电驱动装置温度传感器G712,信号 2.电驱动装置温度传感器G712,接地 3.定子壳体,接地 4.未使用 5.R2(励磁线圈-)6.R1(励磁线圈+)7.S1(次级线圈2, 信号2+)8.S3(次级线圈2,信号2-)9.S4(次级线圈1,信号1-)10.S2(次级线圈1, 信号1+)

图4-34

图4-35

凸块尖点处于标记着0°/360°的定子齿处。加载到励磁线圈上的是交流电压,该交流电压会产生一个交变的磁场。就像变压器那样,该磁场会在次级线圈1和2中感应出交流电压。铁制的传感器靶轮凸块与铁制的定子齿之间的距离会改变磁通量。这个距离越小,磁通量就越大,次级线圈中感应出的交流电压的振幅就越大。当凸块尖点处于标记着0°/360°的定子齿处时,在次级线圈1中会感应出最大的电压,位置0°和360°。

(5)90°。

凸块尖点处于标记着90°的定子齿处,如图4-36所示。在这个位置处时,会根据调幅在次级线圈2中感应出最大的电压,位置90°。

(6)180°。

凸块尖点处于标记着180°的定子齿处,如图4-37所示。会根据调幅在次级线圈1中感应出最大的电压,位置180°。

(7)270°。

凸块尖点处于标记着270°的定子齿处,如图4-38所示。会根据调幅在次级线圈2中感应出最大的电压,位置270°。

5.调幅。

改变了传感器靶轮凸块与定子齿之间的距离,次级线圈中感应出的电压的振幅就随之改变了,如图4-39、图4-40所示。

6.调幅信号。

图4-36

图4-37

如果将次级线圈中感应电压的调幅在360°上展开,那么两个信号1和2就会各自形成呈正弦曲线状的包络线

(1)次级线圈1:信号1。

次级线圈1的调幅电压有两个最大值点,一个在0°/360°处,一个在180°处。由此而形成的包络线就是信号1,如图4-41所示。

(2)次级线圈2:信号2。

次级线圈2的位置布置与次级线圈1错开了90°。次级线圈 2的调幅电压也有两个最大值点,一个在90°处,一个在270°处。由此而形成的包络线就是信号2,如图4-42所示。

图4-38

图4-39

图4-40

图4-41

图4-42

(3)励磁线圈。

励磁线圈上加载的是交流电压。这个交流电压会产生交变磁场,该交变磁场会在次级线圈1和2中感应出交流电压(交变电压),如图4-43所示。

图4-43

(4)这些象限可以通过信号1和信号2前面的正、负号来区分(如表4-5所示)。

如果信号1和信号2以及相应的象限在360°上都彼此匹配好的话,控制单元J841就能以非接触方式确定出转子的精确位置了(即使靶轮不动也能)。除了转子位置,还能确定转子的转速和电驱动装置电机V141的转速。

表4-5

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