奧迪e-tron純電動汽車的動力總成(下)

◆文/山東 劉春暉

(接上期)

2.電機的端面密封

由于對轉(zhuǎn)子軸內(nèi)性能要求的原因，電機是通過轉(zhuǎn)子內(nèi)部冷卻系統(tǒng)用冷卻液來冷卻的。要想不讓電機內(nèi)冷卻液去往定子，就采用端面密封來讓旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子軸與不動的殼體實現(xiàn)密封。這種端面密封屬于軸向密封，與徑向軸密封圈相比，能承受更高的轉(zhuǎn)速。受結(jié)構(gòu)所限，前部電機采用一個端面密封，后部電機采用兩個端面密封。

要想實現(xiàn)端面密封的功能，轉(zhuǎn)動環(huán)之間的密封間隙必須要冷卻和潤滑。為了能在所有工作條件下都保證這個狀態(tài)，密封轉(zhuǎn)動環(huán)在制造時采用了激光結(jié)構(gòu)。這種激光結(jié)構(gòu)還能把冷卻液壓回入轉(zhuǎn)子軸，但是無法阻止非常小的泄漏。漏出的冷卻液被收集到一個儲液罐內(nèi)，儲液罐是用螺栓擰在電機內(nèi)的。在前橋上，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器蓋有個隆起，冷卻液被收集到這個隆起內(nèi)，此處還有一個排放螺塞。

電機的端面密封用于實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸與不動的殼體之間的密封，前部電機采用一個端面密封(圖11)，后部電機采用兩個端面密封(圖12)。端面密封需要有技術(shù)性泄漏，相關(guān)部位設(shè)置有排液螺栓和儲液罐(圖13)所采用的激光結(jié)構(gòu)會把大量冷卻液送回電機，漏出的冷卻液被收集到專門的空間內(nèi)(前橋)或者儲液罐內(nèi)(后橋)，這些冷卻液在進行保養(yǎng)周期檢查時需要排空，當(dāng)前的維修手冊中沒有規(guī)定更換這些密封件(圖14)。

圖11 前橋電機的端面密封

圖12 后橋電機的端面密封

圖13 排液螺栓和儲液罐的安裝位置

圖14 密封件的結(jié)構(gòu)

注意：由于是采用特殊的方法生產(chǎn)的，因此只能是同一面密封的兩個件相匹配，互換是不行的。為防止端面密封損壞，只可在制冷劑循環(huán)管路內(nèi)注滿冷卻液的情況下讓車輛移動。端面密封在無冷卻液時運行會造成其損壞。

四、電驅(qū)動控制單元

電驅(qū)動控制單元 (功率電子裝置) 的作用是為驅(qū)動電機提供所需的交流電流。每個電驅(qū)動裝置上都安裝有一個功率電子裝置，前橋電驅(qū)動控制單元是J1234，后橋電驅(qū)動控制單元是J1235。這兩個控制單元的診斷地址是0051和00CE。如圖15所示，奧迪e-tron電動SUV的電機驅(qū)動功率逆變器由上蓋、控制電子裝置、12V接口、高壓直流電接口、通向定子繞組的交流電接口、殼體和密封件組成。奧迪e-tron電動SUV高壓功率電子控制器通過密封件和交流接口與驅(qū)動電機連接。

圖15 高壓功率電子控制器結(jié)構(gòu)

1.功能

如圖16所示，電驅(qū)動控制單元，也就是功率電子控制器的主要作用是為驅(qū)動電機提供所需的交流電。每個電驅(qū)動橋都安裝有一個功率電子控制器。它將來自高壓蓄電池的直流電在功率電子控制器內(nèi)部利用6個IGBT半導(dǎo)體開關(guān)模塊組成三相開關(guān)電路轉(zhuǎn)化為交流電。這個轉(zhuǎn)換是通過脈沖寬度調(diào)制來進行的。驅(qū)動電機的扭矩和轉(zhuǎn)速建立分別通過改變脈沖寬度和頻率來進行調(diào)節(jié)。PWM信號的脈沖寬度導(dǎo)通時間越長則扭矩越大，頻率越高則轉(zhuǎn)速越高。高壓功率電子控制器冷卻通過低溫冷卻管路來進行。

圖16 功率電子控制器的DC-AC轉(zhuǎn)換

2.冷卻

功率電子裝置連接在前橋和后橋上低溫冷卻循環(huán)管路上。這樣能對功率電子裝置內(nèi)部的各部件起到良好的冷卻作用。

3.售后服務(wù)

功率電子裝置在損壞時只能整體更換。在功率電子裝置的測量數(shù)值中，可以讀出車橋的所有測量值，比如溫度、功率、扭矩等。

五、驅(qū)動電機相關(guān)傳感器

1.電機溫度傳感器

如圖17所示，每個電機上有兩個不同的溫度傳感器。在前橋電機上是前部交流驅(qū)動裝置冷卻液溫度傳感器G1110和前部驅(qū)動電機溫度傳感器G1093。

圖17 電機溫度傳感器的安裝位置

前部交流驅(qū)動裝置冷卻液溫度傳感器G1110用于監(jiān)控流入的冷卻液的溫度。前部驅(qū)動電機溫度傳感器G1093用于測量定子溫度，為了測量精確，G1093是集成在定子繞組上的且采用冗余設(shè)計。就是說，盡管只需要1個傳感器，但是在定子繞組上集成了2個傳感器。一旦第一個定子溫度傳感器損壞了，那么另一個傳感器仍可執(zhí)行溫度監(jiān)控功能。只有當(dāng)2個傳感器都失效時，才應(yīng)該更換電機。如果這2個傳感器之一損壞了，不會有故障記錄。只有前部驅(qū)動電機溫度傳感器G1093會顯示在測量值中。

后橋上的結(jié)構(gòu)與此相同。定子內(nèi)有后部驅(qū)動電機溫度傳感器G1096，冷卻液溫度由后部交流驅(qū)動裝置冷卻液溫度傳感器G1111來測量。

2.電機轉(zhuǎn)子位置傳感器G159

電機轉(zhuǎn)子位置傳感器G159(圖18)是根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理來工作的，可以偵測到轉(zhuǎn)子軸最小的位置變化。該傳感器由兩部分構(gòu)成：坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器蓋上的不動的傳感器和安裝在轉(zhuǎn)子軸上的靶輪。功率電子裝置根據(jù)轉(zhuǎn)子位置信號，計算出控制異步電機所需的轉(zhuǎn)速信號，異步電機上不需要監(jiān)控轉(zhuǎn)子位置。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)的傳感器信號有4個脈沖，可對電機的工作進行精確操控。轉(zhuǎn)子位置傳感器可更換。

圖18 電機轉(zhuǎn)子位置傳感器安裝位置

六、檢查與維護

1.端面密封檢查

更換總成時要小心(總成在交貨時是干態(tài)的)，如果在到達(dá)30 000km這個保養(yǎng)周期前，泄漏儲液罐滿了或者溢出了，那會對電機內(nèi)部造成損壞(與絕緣檢測器或者紅色的冷卻系統(tǒng)警告燈一起)。對于冷卻系統(tǒng)，務(wù)必注意排氣步驟。

2.牽引車輛注意

如果紅色的冷卻系統(tǒng)警報燈沒亮起，可以不超過50km/h的車速來牽引車輛，最大牽引距離不超過50km；在未加注冷卻液的情況下，只允許以不超過7km/h的車速來移動車輛，最大引動距離不得超過700m。

3.電機搭鐵環(huán)的檢查

如圖19所示，電機搭鐵環(huán)是轉(zhuǎn)子軸和殼體之間的接觸件，搭鐵環(huán)的電阻比軸承電阻小，轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生的電壓由流經(jīng)搭鐵環(huán)的電流來消除，如果沒有搭鐵環(huán)，這個電流就會流經(jīng)軸承，長久這樣會損壞軸承。搭鐵環(huán)是壓入到電機殼體內(nèi)的，薄片可自動進行調(diào)整，以便補償磨損。搭鐵環(huán)的左、右側(cè)都有織物片，用于防止臟污進入或碎屑排出。

圖19 電機搭鐵環(huán)的結(jié)構(gòu)和位置

(全文完)