路虎攬勝運動版混合動力新技術(一)

◆文/北京 安海權

路虎攬勝運動版混合動力新技術(一)

◆文/北京 安海權

一、混合動力簡介

1.概述

路虎(Land Rover)于2014年推出混合動力車型，本文以2015款攬勝運動版為例做詳細介紹。路虎混合動力電動汽車(HEV)為并聯式驅動系統，車輛驅動可完全由3.0L V6柴油發動機或電機-發電機(MG)提供，或同時由兩者提供。MG包含一個轉子，轉子通過花鍵連接至變速器輸入軸。MG轉子和發動機飛輪由多盤離合器總成k0分隔。當離合器接合時，發動機耦合到MG；當離合器打開時，發動機與MG分離?；旌蟿恿ο到y相關部件如圖1所示。

圖1 混合動力系統相關部件

路虎2015款攬勝運動版HEV車型有以下特點。

●可通過左側和右側的Hybrid標牌來識別車輛；尾門上也有一個Hybrid標牌。

●全地形反饋適應系統開關組包含一個額外的“EV”開關。

●發動機是配備TSS ECO(智能停止/啟動)系統的SDV6 3.0 L柴油發動機，它沒有配備12V發電機。仍配有12V蓄電池和12V電源啟動機。

●車輛12V蓄電池通過直流-直流轉換器(EPIC)由來自高壓系統的電源充電或支持。

●車輛電氣系統中安裝有額外的混合動力CAN總線，車載12V系統的其余部分通常與非混合動力車型的結構相同。

●空調壓縮機由高壓電機驅動的壓縮機取代。

●制動系統已經修改以配合再生制動功能；另外還安裝了一個電動真空泵，可向制動助力器提供真空。

●8P70H8速自動變速器變矩器已經由電機-發電機(MG)取代。在MG中有離合器k0。另外，原變速器中的“B”離合器已由啟動離合器取代。在變速器油底殼內安裝了輔助電動油泵。

●電力變頻轉換器 (EPIC)管理高壓蓄電池和任何其他高壓組件之間的電流及交流/直流變換。它還提供了正常情況下與12V發電機相關的功能。

●鋰離子高壓蓄電池為高壓電能提供存儲。

●高壓電纜與高壓組件之間傳輸高壓電。它們是橙色的，所以很容易識別。

●發動機冷卻系統有額外的軟管和電動泵，以包含電機和EPIC 的冷卻系統。

●儀表盤可以選擇顯示混合動力的特定內容。

●車輛監控控制器(VSC)管理混合動力系統，并構成發動機控制模塊的一部分。

2.混合動力儀表(IC)

混合動力汽車儀表有兩個級別的混合顯示，即完全混合顯示和混合降低顯示(圖2)。在顯示減少混合動力時，顯示正常轉速表，而不是功率計。儀表各顯示說明如下：

(1)儀表指示HV蓄電池的當前高壓蓄電池電量(荷電狀態SOC)。比例尺代表范圍是35%～65%。

(2)當混合動力系統激活并準備提供動力(如果踩下加速器，車輛會移動)時，混合動力系統狀態指示燈顯示“READY”(就緒)。系統正在工作時，圖標改變為圖標8。系統未激活時(高壓蓄電池正在充電或車輛正在移動)，狀態指示燈將顯示“OFF”(關閉)，系統還未做好操作準備。

(3)當車輛處于再生制動或滑行期間恢復能量狀態時，HVB充電指示計顯示提供給蓄電池的充電量。在這些條件下，指針4將保持在0位置，儀表3逐漸充滿藍色串珠，以顯示充電量 。

(4)功率計指針指示驅動器所需的功率需求，指針對驅動器的請求作出響應。踩下加速器將導致指針上升，制動或松開踏板滑行將導致指針回落到零標記處。

(5)功率計刻度指示請求的功率并以百分比顯示。綠色區域表示最節省燃油的范圍或最佳燃油經濟性區域，超出綠色帶的灰色區段漸漸淡出，直到指針接近這個區域時變亮。

(6)如果已經選擇了EV模式，發動機啟動標志在20%功率標志處點亮為綠色(數據為示例，位置取決于車輛運行條件)。此標志向駕駛員顯示僅使用電力驅動可獲得的最大功率。當車輛不再單獨使用電力驅動時，發動機啟動標志將消失。

(7) EV模式圖標亮起且為綠色，以向駕駛員顯示EV模式已選定。當車輛不再單獨使用電力驅動時，EV模式圖標會變成灰色。在此模式下，將盡可能使用電力驅動，但可能不是最節油狀態。

(8) 混合動力系統激活圖標。

(9) 藍色串珠是蓄電池SOC儀表(范圍：60%～65%)的擴展部分。根據車輛運行條件，指針可能會進入這個區域，在正常駕駛過程中，高壓蓄電池不太可能充電到這個水平(注意：只有在EV模式激活時，才會顯示EV模式圖標6和7)。

圖2 混合動力儀表(IC)

3.駕駛模式

混合動力系統(HEV)有6種駕駛模式，每個模式都設計用于補充車輛駕駛員對車輛的要求，同時保持性能和燃油經濟性。在可能情況下，發動機的正常ECO停止/啟動功能也會執行。混合動力系統管理器(VSC，位于ECM中的控制程序)選擇最適合駕駛員當前需求的模式。

(1)混合動力并聯驅動系統—高燃油效率

在點火開關打開時，儀表顯示如圖3所示。功率計僅顯示HVB SOC，所顯示的“OFF”(關閉)圖標表示混合動力系統未激活。12V蓄電池圖標也會顯示，表示12V蓄電池系統還未充電。發動機通過12V蓄電池和啟動機啟動，之后儀表顯示如圖4所示。如果HVB充分充電且車輛環境允許，“READY”(就緒)圖標顯示在儀表盤上?！癛EADY”圖標僅在車輛靜止不動時顯示。當選擇了一個擋位且加速器被踩下時，車輛會移動。當車輛移動時，混合動力圖標Hybrid顯示在儀表盤上。當車輛的動力需求低于MG的能力，車輛可以僅使用電力驅動。電機的一個好處是一旦電機開始轉動即可獲得完全扭矩。當動力需求超MG的能力或HVB不能繼續維持電力驅動(SOC低)時，發動機將重新啟動。混合動力并聯驅動時，在車輛從靜止狀態下輕微加速、低動力需求的巡航和交通阻塞時的緩行時，提供最省油的駕駛。

圖3 點火開關打開時儀表顯示

圖4 發動機啟動后儀表顯示

(2)增壓—急加速助力

發動機和電動機這兩個動力源并聯運行，高動力輸出，以使性能提高。雖然這不是最經濟的駕駛風格，但混合動力系統使用TDV6 3.0L柴油機，可提供接近TDV8 4.4L車輛的高性能輸出，并不超過TDV6 3.0L車輛的油耗。

(3) 再生制動—能量恢復

在制動條件下，VSC啟動能量恢復策略。當松開節氣門踏板時，發動機進入ECO停止狀態(前提條件是滿足所有ECO停止準則)。功率計指針降至0位置。制動踏板(自由間隙)應用前4mm，MG作為發電機工作，以產生實際上會降低車輛速度的制動扭矩。IC顯示充電水平的方式是藍色串珠充滿充電指示計，儀表越滿，充電水平越高，如圖5所示。高壓蓄電池SOC儀表也將隨著充電量相應提高。當制動踏板踩下超過4mm時，制動液壓系統得以應用以結合MG的制動扭矩來降低車輛速度，MG仍然用作發電機，直至車輛靜止或油門踏板踩下。無論選擇的駕駛模式如何，再生制動保持啟用。

(4) 滑行—能量恢復

如果已松開節氣門踏板但未踩下制動踏板，則車輛將進入超馳狀態。發動機進入ECO停止狀態(前提條件是滿足所有ECO停止準則)，MG用作發電機，但需要密切監控其充電水平。發電機的制動扭矩將保持在最低水平，因此，其對降低車速作用不大。MG輸出低，用于為12V蓄電池系統充電并為電動空調壓縮機(eAC) 提供電源，因此可以保持HVB SOC。IC上可以再次觀察到充電水平(約亮起1至4個串珠)。

圖5 再生制動儀表顯示

(5)電動車輛 (EV) 模式—有限的零排放和寂靜的駕駛

如圖6所示，通過按下位于全地形反饋適應系統開關組中的EV模式開關1來選擇EV模式。儀表IC會顯示一個綠色的EV模式圖標，以此提醒駕駛員車輛處于EV模式。此外，發動機啟動標志也點亮為綠色，作為指導鼓勵駕駛員將動力需求保持低于發動機啟動標記，以保持車輛零排放。顯示20%為示例，實際標志的位置取決于當前車輛工作狀態。例如：在斜坡上時，標志將位于功率計的下部，在下坡時，標志將被置于上部。如果動力需求超出發動機啟動標志，發動機重新啟動，EV模式圖標變灰淡出，以提示駕駛員發動機正在提供驅動力。動力需求降至低于發動機啟動標志后，IC返回至EV模式激活顯示。在后臺，空調控制模塊ATCM減小性能要求盡量減少HVB的功率消耗。處于EV模式時，變速器采用不同的換擋策略，以充分利用來自MG的可用動力。這種模式可能不會當作最具燃油經濟性的駕駛風格，但可為駕駛員提供較長時間的零排放或無聲駕駛。車輛可能以中等速度行駛(動力需求低于發動機啟動標志)約1.6km，而不使用發動機。VSC將使用電力驅動，直到HVB SOC不再保持電力驅動。此后發動機必須運行以重新充電蓄電池，發動機承受額外負荷，會消耗更多燃油。一旦SOC達到適當的水平，則純粹電力驅動再次可用，此循環重復進行，直到駕駛員禁用EV模式。

處于EV模式時，再生制動參數增強。為了有效地利用動能，高壓蓄電池SOC增加以擴展電力驅動范圍。充電率仍然由亮起的藍色充電串珠指示，但SOC指針現在可能進入SOC儀表的藍色區域，提示駕駛員已經達到更高的SOC。

EV模式在下列情況下不可用：

●如果選擇了低擋域；

●如果啟用了全地形反饋適應系統專用程序；

●如果選擇了越野高度；

●如果HV蓄電池處于低充電狀態；

● 如果HV蓄電池不處于所需的工作溫度；

●如果發動機處于過冷條件下；

●ECO停止已停用；

●已選擇運動模式。

圖6 EV 模式開關

(6)EV抑制和運動模式—高性能駕駛

EV抑制模式由駕駛員通過按下6中ECO停止開關(2)來選擇。制動時，MG將仍然提供增壓輔助并恢復能量。在此模式下，最大性能可用，僅使用電力驅動被禁用。如果選擇了運動模式或操作了手動換擋撥片，儀表(IC)功率計由一個標準的轉速表取代，因為這被認為是運動駕駛的常規顯示。發動機和MG并行工作以提供更強的性能；僅使用電力驅動再次被禁用。注意：如果發動機溫度過高，HVB SOC儀表由正常溫度表取代以提醒駕駛員(注意：系統的整體目標不是車輛可以僅使用電力行駛多遠，而是可以提高整體效率)。

二、高壓蓄電池 (HVB)

1. HVB概述

HVB位于車輛底部右側，如圖7所示，外觀和內部如圖8所示。蓄電池規格列于表1。HVB由整體式蓄電池電能控制模塊(BECM)控制，BECM通過低壓(12V)車輛電氣系統進行操作和通信。

HVB模塊部件：

●鋰離子蓄電池；

●冷卻回路；

● BECM；

●接觸器(工作電壓為12V)；

●等電位連接帶；

●高壓和低壓接觸器；

●冷卻液連接；

● 蓄電池警告標簽；

注意：在任何情況下都不能打開蓄電池外殼。

圖8 HVB外觀及內部結構示意圖

2. BECM及HVB接觸器操作

BECM位于蓄電池殼體內。BECM對HEV蓄電池系統進行管理和保護并通過專用CAN HEV系統總線連接到12V車輛系統。BECM的HEV蓄電池管理功能如下：

●執行診斷檢查；

●管理蓄電池溫度；

●管理每個模塊的電壓；

●將HV蓄電池數據傳輸至混合動力總線；

●電量平衡；

●管理高壓互鎖回路。

HVB接觸器工作原理圖如圖9所示。HVB通過三個低壓操作的接觸器與高壓系統隔離。BECM通過電子元器件控制關閉或打開接觸器，連接或斷開HVB與高壓系統之間的連接。在BECM將HVB連接到高壓系統之前，必須執行一系列檢查/測試以確保系統符合所有安全標準。BECM具有多種工作狀態，每種狀態都有一套工作流程。系統根據從一個模式到另一個模式的成功轉換來正確工作；了解每種模式可幫助診斷任何系統故障。

圖9 HVB接觸器工作原理圖

(1)斷電狀態

BECM從未被通電(新的、卸載的部件)。

(2)初始化

BECM首次被連接并獲得12V電源(通過硬接線連接至保險絲22A，發動機艙保險絲盒)，其將進入該狀態。處理器喚醒并讓控制模塊做好準備，以備使用。該過程完成后，BECM將過渡到下一個狀態。

(3)睡眠狀態

在此狀態下，BECM的所有控制功能都會關閉或進入低電量模式，以節省低電壓蓄電池電量。BECM定期喚醒，執行高壓蓄電池單元平衡功能。當有效的點火信號(硬連線到CJB內的點火繼電器)由BECM接收時，其將變為不可用狀態。

(未完待續)