奥迪Q5hybridquattro混合动

一、发展历程

德国奥迪公司在混合动力技术方面已经有20多年经验了。奥迪公司早在年就推出了第一代Audiduo混合动力轿车，该车是以AudiAvantC3车为基础开发而来的。该Audiduo混合动力轿车用一台五缸汽油发动机驱动前轮，用一台9kW(12PS）可切换电机驱动后轮，使用镍-镉蓄电池来储存电能。

两年以后，又推出了另一款Audiduo混合动力轿车，它是以AudiAvantquattroC4车为基础开发而来的。在年，奥迪公司成为首家小批量生产完全混合动力汽车的欧洲汽车生产商，该款Audiduo混合动力轿车是以A4AvantB5车为基础开发而来的。该车使用一台66kW(90PS)的1,9l-TDI发动机和一台水冷式21kW(29PS)电机来提供动力，使用安装在车后部的铅-凝胶蓄电池来提供电能。这两种动力装置都是驱动前轮的。该车使用kW(PS)的2,0l-TFSI*发动机，该发动机以智能而灵活的方式与40kW（54PS）的水冷式电机配合工作，可以让用户享受到运动型的行驶性能。该电机由小巧的锂离子蓄电池来供电。

与前面提到的两例研究成果一样，量产的Audiduo混合动力轿车也是采用这种具有前瞻性的插电式（Plug-in）设计，其蓄电池可以连接在插座上来充电。另外，其电机在车辆减速时可以回收能量。在电动模式时，Audiduo混合动力轿车的最高车速可达到80km/h；要是以TDI发动机作为动力，其最高车速可达km/h。这种设计理念是非常超前的。奥迪在开发混合动力技术的同时，也开发了单独依靠电力即可长途行车的一系列轿车--e-tron，这些车也都采用了这种插电式（Plug-in）混合动力技术。AudiA1e-tron干脆就是纯电动动力车了，该车在增程发动机和动力前轮之间根本就没有任何机械连接。因此，AudiA1e-tron是为在人口密集的市区使用而设计的。

AudiQ5hybridquattro（奥迪Q5混合动力四驱）车是奥迪公司第一款高级SUV级的完全混合动力车。在经历了三代Audiduo混合动力轿车后，AudiQ5hybridquattro是第一款采用两种动力形式的混合动力车型（这种混合动力是一种最新的高效并联式混合动力技术），其动力像V6发动机，油耗像四缸TDI发动机。该车使用kW(PS)的2,0l-TFSI*发动机，该发动机以智能而灵活的方式与40kW（54PS）的水冷式电机配合工作，可以让用户享受到运动型的行驶性能。该电机由小巧的锂离子蓄电池来供电。

二、识别标识

AudiQ5hybridquattro（奥迪Q5混合动力四驱）车与使用内燃机的AudiQ5车相比，除了在车型铭牌上有混合动力字母标识外，还有下述不同的特征之处：

1-发动机舱内的装饰盖板上有Hybrid这个字符

2-组合仪表上带有功率表和Hybrid这个显示

3-翼子板上有Hybrid这个字符

4-MMI-系统上有Hybrid这个显示内容

5-行李箱盖上有Hybrid这个字符

6-EV-模式开关和带有tip-S功能的换挡操纵机构

7-登车装饰条上有Hybrid这个字符

三、混合动力技术的基本原理

混合动力技术

Hybrid这个词来源于拉丁语hybrida，意思是杂交或者混合的意思。在技术层面，Hybrid这个词指一种系统，该系统将两种不同的技术组合在一起来使用。结合驱动理念，混合动力技术这个概念用于两个方向：

双燃料动力

驱动混合动力技术

（一）双燃料动力

双燃料动力的车，是指其发动机（内燃机）能够燃烧不同类型的燃料，去产生驱动能量。因此，使用矿物燃料和可再生燃料（柴油/生物柴油）或者使用液态和气态燃料（汽油/天然气/液化石油气）的系统越来越为人所知，市场上也越来越常见了。

（二）驱动混合动力技术

驱动混合动力技术是指将两种不同的动力装置组合在一起来使用，且这两种动力装置的工作原理是不同的。就目前来讲，混合动力技术是指将内燃机与电机组合在一起这种形式。该技术可用作发电机从动能中回收电能（能量回收）、用作发动机来驱动车辆以及用作内燃机的起动机。根据基本结构情况，混合动力驱动分为三种形式：

微混合动力驱动

中混合动力驱动

完全混合动力驱动

1、完全混合动力驱动

将一台大功率电机（E-Maschine）与内燃机组合在了一起，可以以纯电动方式来驱动车辆行驶。一旦条件许可，该电机会辅助内燃机来工作。车辆缓慢行驶时，是纯粹通过电动方式来提供动力的。可以实现起动-停止功能。还有能量回收功能，用以给高压蓄电池充电。内燃机和电机之间有一个离合器，通过它可以断开这两个系统。内燃机只在需要时才接通工作。AudiQ5hybridquattro就是采用此技术。

完全混合动力驱动又有四种驱动方式：

1.并联式混合动力系统

2.分支式混合动力系统

3.串联式混合动力系统

4.分支式串联混合动力系统

1.1并联式混合动力系统

并联式结构的特点是简单。要对现有车辆进行“混合动力改造”的话，就使用这种结构。内燃机、电机和变速器装在同一根轴上。内燃机和电机各自的功率加起来，就是总功率。这种机构设计可以充分利用原车上的件（就是很多件可直接拿来用）。对于四轮驱动车辆来说，并联式混合动力结构可以将动力分配到四个车轮上。

1.2分支式混合动力系统

分支式混合动力系统除了有内燃机外，还有一个电机，两者都安装在前桥上。内燃机和电机所发出的动力经一个行星齿轮机构到达汽车变速器。但与并联式混合动力系统不同的是，本系统不能将内燃机和电机各自的功率加起来传递到车轮上。所产生的功率，一部分用于驱动车辆，另一部分作为电能存储在高压蓄电池内。

1.3串联式混合动力系统

车辆只通过电机来驱动，内燃机与驱动轴是没有机械连接的。内燃机带动一个发电机，该发电机在车辆行驶时为电机供电或者给高压蓄电池充电。

1.4分支式串联混合动力系统

分支式串联混合动力系统，就是把分支式混合动力系统和串联混合动力系统综合在一起了。该系统有一个内燃机和两个电机。内燃机和电机1装在前桥上，电机2装在后桥上。这种结构用于四轮驱动车。内燃机和电机1可以通过行星齿轮机构来驱动车辆变速器。要注意的是：在这里也是不能就将内燃机和电机各自的功率加起来传递到车轮上。后桥上的电机2在需要时才会工作。因结构原因，高压蓄电池布置在前、后桥之间了。

2、中混合动力驱动

中混合动力驱动在技术上和部件方面都与完全混合动力驱动是一样的，只是它不能以纯电动方式驱动车辆来行驶。它也有能量回收、起动-停止以及助力（Boost)功能。

3、微混合动力驱动

使用这种驱动结构，电动部件（起动机/发电机）只是用来执行起动-停止功能。一部分动能在制动时又可作为电能使用（能量回收）。不能以纯电动方式驱动车辆来行驶。12V蓄电池的特性针对频繁起动发动机这个特点做了匹配。AudiA1就采用了此技术。

四、2．0L-TFSI-发动机的变化

1、省去了辅助装置的皮带传动机构

由于省去了皮带传动机构，所以就开发了一种新的辅助装置支架，该支架用于电动空调压缩机，曲轴和平衡轴轴承的材质有所变化，以满足起动-停止模式的工作需要。曲轴上的皮带轮仍安着，作为减振器用。

2、使用了二次空气系统

缸盖内另有二次空气通道

二次空气泵继电器J

二次空气泵电机V

二次空气进气阀N

二次空气压力传感器1G

3、冷却系统

冷却系统有扩展，多了一个低温冷却循环回路，该回路用于电驱动装置的功率和控制电子装置JX1。

4、后消音器上的可控式排气阀

只有左侧的后消音器上才装有这种可控式排气阀，该阀由排气控制阀1-N来操控。接上真空，该阀就关闭；断开真空就打开。

在发动机停机时，该阀是打开着的，在扭矩不高于Nm或者转速不超过转/分时以及怠速给蓄电池充电时，该阀是关闭着的（因声响方面的原因）。

4、冷却液循环和温度管理

引入了发动机控制系统MED.17.1.1，它有三个处理器，因此也可以实现创新温度管理。使用这种控制单元的目的是：通过改进车辆热平衡，来进一步降低油耗和CO2排放。所谓改进热平衡，是指将所有受热部件和连接在冷却系统上的部件（比如发动机或变速器）上的温度保持在能使其效率最佳的范围内。udiQ5hybridquattro车上的冷却系统分为低温循环和高温循环两部分。在内燃机不工作时，冷却液是由电动冷却液泵来循环的。

五、变速箱变化

引入了有混合动力模块的8挡自动变速器，多片式离合器（离合器KO）与电机(E-Maschine)合成为一个模块，该模块取代了变扭器，安装在自动变速器的结构空间处，并不显眼。这个多片式离合器浸在油池中工作，它用于将内燃机与电机(E-Maschine)断开或连接上。由于取消了变扭器，离合器K1就用来做起步元件用了。

为了能在电机(E-Maschine)不工作时润滑自动变速器并为液压操纵机构建立起必要的机油压力，安装了一个变速器机油辅助液压泵1-V。温度要是较低的话，该泵可能无法建立起所需要的压力。

六、底盘变化

1、电动机械式转向系统

AudiQ5hybridquattro车上使用的不是液压助力转向系统，而是电动机械式转向系统。

2、制动真空泵

这个电动的制动真空泵固定在ESP-总成的前面。该泵的作用是：在内燃机关闭期间，为制动助力器提供足够的真空力。动真空泵由发动机控制单元经继电器来操控。需要时，通过制动助力压力传感器来接通该泵。

3、ESP-总成

AudiQ5hybridquattro车上的ESP-总成，其结构与AudiQ5上的是一样的，但是软件方面就混合动力发动机牵引力矩调节功能*做了相应的扩展。在电力制动(能量回收)时，出于稳定考虑不会令制动压力卸压，所以发动机控制单元在需要时会下令去调节驱动力矩。如果在挡位D时关闭了ESP或者是接通了坡路起步辅助系统，那么在车辆行驶过程中，内燃机一直都在工作着。

七、电气系统变化

1、混合动力蓄电池单元

合动力蓄电池单元AX1在行李箱内的备胎坑中，它由下述部件构成：

高压蓄电池A38

蓄电池调节控制单元J

保养插头接口TW

安全插头接口TV44

高压线束接口PX1

12V车载电网接口

蓄电池单元壳体使用电位补偿线（电位均衡线）与车辆相连。在这个蓄电池壳体内，集成有用于吸入和排出冷却空气的接口。为了能在蓄电池有故障时通过一个通气软管将溢出的气体引至车底部位，就在该壳体上装了一个有害气体通气管。

2、蓄电池调节控制单元

蓄电池调节控制单元集成在混合动力蓄电池单元的左侧，该控制单元与混合动力CAN-总线和驱动CAN-总线相连。用于侦测高压蓄电池的温度，并通过蓄电池冷却模块来调节蓄电池冷却状况。该控制单元查明并分析充电状态、格电压和蓄电池电压的信息，这些信息通过混合动力CAN-总线传至发动机控制单元。

3、高压蓄电池

高压蓄电池集成在混合动力蓄电池单元AX1内。有一个电流传感器用于在充电和放电时侦测电流。另有传感器用于侦测高压触点前、后的电压。高压触点在“15号线接通”的情况下是闭合的（接通的）；在“15号线关闭”的情况下或者有碰撞信号时，高压触点是断开的。高压蓄电池的充电状态保持在30%-80%之间，充电情况的这种限制，可以明显提高高压蓄电池的寿命。组合仪表上的蓄电池显示是以0%或%来显示的。充电状态作为一个信息被放置在混合动力CAN-总线上。

4、高压系统保养插头

该插头是高压蓄电池两个部分之间的电桥，如果拔下了这个保养插头*，那么这两部分的连接就断开了。如果在高压部件上或者在高压部件附近动用车削工具、成型工具或棱角锋利的工具，那么必须要拔下这个保养插头。要想切断电源（停电）的话，请在诊断仪中来进行相应操作。

5、蓄电池冷却

蓄电池在充电时，其化学反应过程与放电时是相反的。在这个热力学过程中会放出热量，这就导致蓄电池变热了。由于AudiQ5hybridquattro车上的高压蓄电池总是在不断地充电、放电，那么它所产生出的热量就会很可观了。于是除了导致蓄电池老化外，最重要的是还会使得相关导体上的电阻增大，这会导致电能不转换为功，而是转换成热量释放掉了。因此，高压蓄电池有一个冷却模块，该模块上有自己的蒸发器，并连接在电动空调压缩机的冷却液循环管路上。这个冷却模块使用12V的车载电网电压工作。

冷却模块的部件有如下这些:

蓄电池风扇1

混合动力蓄电池循环空气翻板1的伺服电机

混合动力蓄电池循环空气翻板2的伺服电机

混合动力蓄电池蒸发器前的温度传感器

混合动力蓄电池蒸发器后的温度传感器

混合动力蓄电池冷却液截止阀1

混合动力蓄电池冷却液截止阀2

6、电驱动装置的功率和控制电子系统

电驱动装置的功率和控制电子系统包括JX1由电驱动控制单元、交流电驱动装置、牵引电机逆变器、变压器和中间电容器组成。电驱动控制单元是混合动力CAN-总线和驱动CAN-总线用户。

牵引电机逆变器(双向脉冲式逆变器）将高压蓄电池的直流电转换成三相交流电，供交流电机使用。在能量回收时和发电机工况时，会将三相交流电转换成直流电，用于给高压蓄电池充电。转速是通过改变频率来进行调节的。比如在转速为0转/分钟时，供电频率约为Hz。扭矩是通过脉冲宽度调制来进行调节的。

变压器用于将高压蓄电池（V）的直流电压转换成较低的车载电网用直流电压（12V）。

中间电容器用作电机（E-Maschine）的蓄能器。在“15号线关闭”或者高压系统切断（因有撞车信号）时，该中间电容器会主动放电。

由于这个DC/DC-变压器可双向工作，因此它也能将较低的车载电网电压（12V）转换成高压蓄电池的高电压（V）。该功能用于跨接起动（给高压蓄电池充电）。

空调压缩机直接连接在高压直流电功率控制电子装置上。因用于接空调压缩机的导线横截面积小于从高压蓄电池到功率控制电子装置导线的横截面积，所以在功率控制电子装置内集成了一个30A的空调压缩机保险丝。在能量回收时或发电机工况时，压缩机由功率控制电子装置来供电。只有在用电来驱动车辆行驶时，压缩机才由高压蓄电池供电。

功率控制电子装置有自己的低温循环管路，该管路连接在发动机冷却循环管路的的冷却液膨胀罐上。冷却液通过低温循环冷却液泵按需要来进行循环，低温循环管路是温度管理功能的一个组成部分，发动机控制单元负责触发该泵。

在电动驱动车辆行驶时，发动机控制单元为功率控制电子装置提供关于能量回收、发电机模式和车速方面的信息。

功率控制电子装置通过电驱动装置位置传感器来检查转子的转速和位置，用电驱动装置温度传感器来检查电驱动装置电机的冷却液温度。

7、高压系统

在高压系统内要完成IT线路结构转换。I代表绝缘传递电能（通过单独的、对车身绝缘的正极导线和负极导线）。T表示所有用电器都采用等电位与车身相连，该导线由控制单元在绝缘检查时一同监控，以便识别出绝缘故障或者短路。

高压线

高压装置的导线与其它车载电网和12V电气系统用的导线是有明显区别的。由于电压高、电流大，所以高压装置导线的横截面积要明显大一些，且使用专用的插头触点来连接。

为了让人们注意高压电的危险性，高压装置的所有导线都是橙色的。所有生产厂商均已达成一致了：所有高压导电线都制成为橙色的。为避免安装错误，高压线都有机械编码并用一个插接环下面的颜色环做上了标记。

8、12V车载供电网

与AudiQ5车相比，有如下变动:

12V车载供电网，取消了交流发电机C，其功能由电驱动装置电机（交流驱动的）来接管。

12V车载供电网中无能量回收功能。

12V车载供电网由功率控制电子装置中的DC/DC-变压器来供电。

还有一个备用蓄电池A1（12Ah）安装在左后侧围板内。蓄电池监控控制单元2-J连接在数据总线诊断接口J的LIN-总线上。

这个备用蓄电池在“15号线接通”时由蓄电池分离继电器J7来接通。

取消了稳压器J，其动能由备用蓄电池来承担。在“15号线关闭”时，备用蓄电池不消耗电流。