211071988_奥迪Q7_e-tron_quattro混合动力车高电压系统(上)

2024年2月6日发(作者：2001年日产第一代蓝鸟多少钱)

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刘春晖(本刊编委会委员) 栏目编辑：刘玺 *****************高级工程师/副教授，现任山东华宇工学院机械工程学院汽车服务工程教研室主任，有多年的一线汽车电气系统、电子控制系统维修工作经验。现从事汽车类专业学生专业课的教学工作。在各级汽车维修类杂志上公开发表论文30篇，出版汽车维修类图书23部。◆文/山东 刘春晖奥迪Q7 e-tron quattro与所有奥迪混合动力车型一样也采用并联混合动力设计。片式电动机与分离离合器一起集成在8挡手动/自动一体变速器中。锂离子蓄电池由168个蓄电池电解槽组成，采用水冷技术，17.3kWh的容量使其在纯电动模式下可行驶56km。奥迪Q7 e-tron quattro上安装了全新的两相充电技术，能够以最高7.2kW的功率进行充电。所以，根据使用的基础设施和充电电缆，大约可在2.5h内将蓄电池完全充满。混合动力管理系统可智能、灵活、高效地控制奥迪Q7 e-tron quattro的运行状态。奥迪Q7 e-tron quattro的另外一个亮点是其标配的奥迪虚拟驾驶舱，配备12.3\"显示屏的全数字化组合仪表可使用最高的质量显示所有重要信息。因此，驾驶员可以调出不同的信息层级，其中还包括功率表等专门的e-tron显示内容，可以切换为传统的转速表或同时显示功率表。此外，组合仪表中还包括能量流、可达里程和混合动力蓄电池电量的显示。这些工作步骤不针对高电压车辆。这些工作步骤必须由高电压技术人员执行。图1 5个安全守则一、安全使用提示1.电气技术安全守则在执行高电压系统的所有操作时都必须严格遵守并遵循以下5个安全守则(图1)。只允许由有资格的人员执行这些操作。这同样也适用于负责车辆高电压设备的专业人员：高电压技术员。在电气设备上操作之前应按照列出的顺序应用这些安全守则。图2 带有电压警告标记的黄色警告贴签高电压元件或带有高电压的元件，图4所示为高电压蓄电池专用警告贴签。2.警告标志为了尽可能避免高电压系统给用户、售后服务人员、维修间人员以及技术和医疗抢救人员造成危险，在奥迪Q7 e-tron

quattro上使用了大量警告和提示贴签。使用的警告贴签有2类：一类带有电压警告标记的黄色警告贴签(图2)，黄色贴签说明安装在附近的或隐藏在盖罩下面的部件或高电压元件带有高电压。另一类为红底上印有“Danger”(英文：危险)字样的警告标贴(图3)，带有“Danger”(危险)字样的警告贴签用于标记3.奥迪Q7?e-tron?quattro高电压元件奥迪Q7 e-tron quattro中装有的混合动力元件分布如图5所示。二、混合动力蓄电池单元AX11.安装位置及组成奥迪Q7 e-tron quattro的混合动力蓄电池单元AX1安装在50-CHINA·FebruaryCopyright?博看网. All Rights Reserved.

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图3 红底上印有“Danger”字样的警告标贴车内空间第2排座椅后方。如图6所示，混合动力蓄电池单元AX1的外壳由铸铝和一个铝制盖板构成，盖板采用旋接的方式，依靠弹性密封剂密封。因温度波动产生的压力变化通过从汽车底板下方穿过的通风管平衡。混合动力蓄电池单元AX1经由一根电位均衡导线与车身相连。其组成部件包括：蓄电池外壳，在外壳和中间底板中浇铸的冷却液管路，14个蓄电池模块(各带12个电解槽和控制器)，带接口的高电压蓄电池开关盒SX6，蓄电池调节控制器图4 高电压蓄电池专用警告贴签J840，12V车载电网接口，冷却液接口带，高电压蓄电池冷却液温度传感器1 G898，高电压蓄电池冷却液温度传感器2 G899，通风管接口。混合动力蓄电池单元AX1相关技术数据见表1。图5 奥迪Q7 e-tron quattro中装有的混合动力元件分布Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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栏目编辑：刘玺 *****************器测量各个电解槽的电压并通过NTC电阻测量蓄电池模块的温度。这些数值通过CAN发送至蓄电池调节装置控制器J840。5.电解槽平衡蓄电池调节装置控制器J840分析电解槽电压并促使电解槽控制器通过约44Ω的电阻对电压较高的电解槽进行放电。这样，所有电解槽可实现相同的电解槽电压，混合动力蓄电池单元AX1可达到最大的蓄电池容量。电解槽平衡在混合动力蓄电池充电和端子15关闭时进行。图6 混合动力蓄电池单元AX1内部结构表1 混合动力蓄电池单元AX1相关技术数据参数额定电压容量电解槽电压电池格数量电解槽容量工作温度能量可用能量重量Ah℃kWhkWkg单位VAhV标准值308563.6716828-30～+6017.313.8207图7 蓄电池模块的结构三、高电压蓄电池开关盒SX6高电压蓄电池开关盒SX6(图8)旋接在混合动力蓄电池单元左侧，它包括：电压测量与绝缘检测控制器，高电压系统熔丝S352(300A)，高电压充电装置熔丝S60(60A)，高电压蓄电池2.冷却蓄电池电解槽通过蓄电池回路中的冷却液冷却。冷却液流经外壳和中间底板中浇铸的冷却液管路，通过与电解槽底板之间的接触面吸收热量。冷却液流入和流出的接口中装有温度传感器。3.蓄电池模块如图7所示，混合动力蓄电池总共由14个相互串联的蓄电池模块组成。每个模块中分别组装有12个电解槽。模块内部电解槽两两并联，从而将容量从28Ah提升至56Ah。之后这6对电解槽彼此串联，相加得到22V的模块电压。每个蓄电池模块上固定有电解槽控制器。4.电解槽控制器每个蓄电池模块拥有一个自己的电解槽控制器。电解槽控制图8 高电压蓄电池开关盒SX652-CHINA·FebruaryCopyright?博看网. All Rights Reserved.

栏目编辑：刘玺 *****************基础知识讲座五、蓄电池调节控制器J840如图9所示，蓄电池调节装置控制器J840安装在混合动力蓄电池单元AX1右侧。控制器承担的功能有：1.分析蓄电池电压和电解槽电压。2.分析混合动力蓄电池单元AX1的温度。3.确定混合动力蓄电池的电量。4.规定电动行驶模式、电发机运行模式和充电时允许的充电和放电电流。5.按照温度管理系统控制器J1024的规定促动高电压蓄电池冷却液泵J590。的电流传感器G848，高电压蓄电池保护电阻N662(30Ω)，高电压蓄电池功率接触器1 J1057(HV正极)，高电压蓄电池功率接触器2 J1058(HV负极)，高电压蓄电池预充电接触器J1044(HV正极)，高电压蓄电池切断引爆装置N563，高电压蓄电池充电装置接口AX4，至混合动力蓄电池的HV正极和HV负极直插接口，HV正极、HV负极以及至功率和控制电子装置JX1的接口，12V车载电网接口，蓄电池调节装置控制器J840的接口。端子15接通时，高电压蓄电池功率接触器2 J1058(HV正极)和高电压蓄电池预充电接触器J1044(HV正极)闭合。较小的电流通过保护电阻N662流向功率和控制电子装置JX1。中间电路电容器充满电时，高电压蓄电池功率接触器1 J1057(HV正极)闭合，高电压蓄电池预充电接触器J1044(HV正极)打开。高电压蓄电池开关盒SX6通过CAN总线与蓄电池调节装置控制器J840进行通信。满足端子15关闭、安全气囊控制器J234通过数据总线发送碰撞信号、安全气囊控制器J234通过离散导线向高电压蓄电池切断引爆装置N563发送碰撞信号、维护插头TW打开、功率接触器端子30c供电熔丝拔出或损坏、混合动力蓄电池单元AX1的12V供电中断以及保险电路中断等条件时功率接触器打开。

四、高电压蓄电池切断引爆装置N563高电压蓄电池SX6的开关盒通过离散导线与安全气囊控制器J234相连。高电压蓄电池断路引爆装置N563是一种软件，它可以对碰撞信号进行电子分析，并负责断开功率接触器。由于高电压蓄电池切断引爆装置并非物理部件，所以碰撞后无需更换。图9 蓄电池调节装置控制器J840六、保险电路如图10所示，保险电路是一条经过各高电压元件的12V环形导线，保险电路分为3个回路：1.保险电路1将维护插头TW、混合动力蓄电池单元AX1、高电压加热装置(PTC)Z115和电动空调压缩机V470相互连接。2.保险电路2位于功率和控制电子装置JX1内部。3.保险电路3位于高电压蓄电池充电装置1 AX4内部。数据总线诊断接口J533中的高电压协调器通过混合动力系统CAN总线获得蓄电池调节装置控制器J840、电驱动机构控制器J841和高电压蓄电池充电装置控制器1 J1050传输的3种保险电路的状态。3条保险电路中的某1条断开时，高电压协调器通过信息娱乐系统CAN总线向组合仪表J285发送信息并在组合仪表显示屏中向驾驶员显示一条提示，只要发动机未关闭，就可继续行驶。无法重新启动发动机。1.碰撞信号如果碰撞后混合动力蓄电池单元AX1断开，视碰撞严重程度可通过切换端子15或在特定条件下用汽车诊断系统复位。2.绝缘监控高电压系统激活时，高电压蓄电池开关盒SX6每30s进行一次绝缘检测。高电压导体和混合动力蓄电池单元AX1外壳之间的绝缘电阻通过当前的蓄电池电压测量。高电压系统部件和导线中识别到的绝缘电阻过低。因充电接口和高电压系统之间的电隔离，不检测高电压充电装置UX4的充电插座1和混合动力蓄电池单元AX4的充电装置1中的AC/DC逆变器。识别到过低的绝缘电阻时，高电压蓄电池开关盒SX6会通过子CAN总线向蓄电池调节装置控制器J840发送一条信息。后者再通过混合动力系统CAN总线将信息发送至数据总线诊断接口J533中的高电压协调器。高电压协调器通过信息娱乐系统CAN总线促使组合仪表中的控制器J285在组合仪表显示屏中向驾驶员显示一条信息。车辆可继续行驶。如果在某次碰撞后端子15被接通，并且识别到绝缘电阻过低，那么将无法启动汽车。七、电驱动系统功率和电子控制装置JX1如图11所示，电驱动机构的功率和控制电子装置安装在车辆底板下方左侧。空调压缩机的高电压导线已插接。其他导线已插Copyright?博看网. All Rights Reserved.

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栏目编辑：刘玺 *****************A37、变压器A19、中间电路电容器1 C25、高电压导线的接口、12V车载电网接口以及冷却液接口。1.电驱动系统控制器J841??电驱动机构控制器J841通过牵引马达转子位置传感器1

G713探测转速和电驱动机构牵引马达V141的转子位置。这些数据用于精确促动电驱动机构的行驶电动机。电驱动机构行驶电动机V141的温度通过行驶电动机温度传感器G712探测。部件温度是通过电驱动机构功率和控制电子装置JX1中的温度传感器在电驱动机构控制器J841负责范围内进行探测。电驱动机构控制器J841通过数据总线将这些信息传输至温度管理系统控制器J1024。该控制器通过FlexRay和混合动力系统CAN与其他控制器通信。2.中间电路电容器1?C25如图12所示，中间电路电容器1 C25的任务是稳定高电压电网中的电压。电压波动有可能在电动起步时发生，停用高电压系统时中间电路电容器放电，位于HV正极和HV负极之间的大电阻AX1-混合动力蓄电池单元；AX4-高电压蓄电池充电装置1；J533-数据总线诊断接口；J840-蓄电池调节装置控制器；J841-电驱动系统控制器；J1050-高电压蓄电池充电装置控制器；JX1-电驱动机构电源和控制电子装置；SX6-高电压蓄电池开关盒；TW-高电压系统维护插头；UX4-高电压蓄电池充电插座1；V470-电动空调压缩机；VX54-三相电流驱动；Z115-高电压加热器(PTC)。可实现被动放电。主动放电时其中会并联接入一个电阻，后者可使中间电路电容器快速放电。图10 保险电路工作原理图接并与外壳拧紧固定。电驱动机构的功率和控制电子装置JX1通过一条电位平衡导线与车身相连并在低温回路中冷却。电驱动机构的功率和控制电子装置JX1组成如下：电驱动系统控制器J841、空调压缩机熔丝S355、牵引电动机逆变器图12 中间电路电容器电路结构3.牵引电动机逆变器A37行驶电动机逆变器A37是DC/AC和AC/DC转换器。牵引电机逆变器A37中有6个晶体管，3个相位U、V和W各有2个。每个相位都有一个单独的晶体管，实现正极和负极。促动时将接通相应电位。晶体管由电驱动机构控制器J841通过脉冲宽度调制信号(PWM)促动。4.变压器A19变压器A19属于一种脉冲逆变器，可将混合动力蓄电池单元AX1从308V直流电压转换为较低的车载电网12V直流电压，经由线圈感应(电镀隔离)传输到12V车载电网。这样，不存在从高图11 电驱动系统功率和电子控制装置JX1电压系统至12V车载电网的导通连接。(未完待续)54-CHINA·FebruaryCopyright?博看网. All Rights Reserved.