奥迪Q5 hybrid技术浅析

奥迪 Q5 hybrid技术浅析

赵 江

无锡南洋职业技术学院

[摘要]：目前面对汽车市场竞争的日益激烈及环境能源问题的日益显著。各汽车品牌将致力于新技术，尤其是在新能源技术的研发和运用。本文从混动技术的类型、特点及原理方面着手，对奥迪Q5 hybrid技术及特殊总成进行叙述，最后对售后诊断方法进行解析。

[关键词]：Q5hybrid 混动技术 原理 诊断

在汽车行业市场竞争越来越激烈、能源形势逐渐严峻的背景下，各汽车品牌将以技术创新作为自身核心发展战略。2012年底，奥迪提出了全球2020未来技术战略，即Audi-etron、Audi-ultra、Audi-design、Audi-connect、Audi-mobility。该战略中有五个重点技术发展方向，其中列为第一项并重点提出的是Audi e-tron ,即奥迪新能源汽车技术。这充分说明奥迪作为豪华品牌将致力于汽车新能源技术的发展和运用推广，这也是目前诸多汽车品牌的未来核心技术战略。

1. 绪论

驱动混合动力技术实际上是形容将两种不同类型的动力设备进行集成运用，两种动力设备在运行原理方面存在差异。奥迪Q5 hybrid是奥迪公司在中国上市的第一款混动动力型汽车，该车体现了奥迪在新能源核心技术方面的运用。

1. 奥迪混合动力技术发展过程

奥迪公司对混合动力技术研究方面具有20多年的经验，早在上个世纪1989年即已经推出首代混合动力型轿车，是在奥100 C3车型基础上研发设计的，首代混合动力型轿车使用直列五缸式发动机作为轿车的驱动前轮，将9千瓦、可以切换的电机视为轿车驱动后轮，一般会使用镍-镉蓄电池存储电能。

1990年推出了型号为Audi 100 Avant quattro C4的轿车。

1997年，奥迪公司成为欧洲首家进行混合动力小规摸汽车生产的加工制造商，这款型号为Audi duo的混合动力型轿车是在A4 Avant B5轿车的基础上进行开发设计的，使用了一个66千瓦的1,9l-TDI发动机以及一台21千瓦的水冷式电机进行动力供应，安装在轿车后部位置的铅-凝胶蓄电池可以为轿车提供电能供应。

奥迪公司在开发设计混合动力技术时，还研发了仅仅依赖于电力即可以维持长途运行的轿车e-tron，该车辆使用了插电式混合动力技术。

通过奥迪在新能源混合动力技术的发展，不难看出奥迪汽车技术战略发展“三部曲”——TFSI（FSI）汽油时代、TDI柴油时代、e-tron时代（混动、纯电动）。但是由于中国实际的国情，奥迪将跨越柴油时代，直接引入混合及纯电动时代。

因此未来国内的汽车维修技术也将随之发生革命性的变化。

2. 汽车混合动力驱动类型

根据混合动力驱动的结构型式不同，混合动力可分为：微混、中混、全混。

1）微混合动力驱动

所谓微混合动力是指，车辆上搭载有发动机启停系统、能量回收发电机系统。目前奥迪全系车型均搭载该项技术，从而未其旗下车辆提供最佳燃油经济性、最佳环保性。

2. 中混合动力驱动

所谓中混合动力是指，车辆上搭载有发动机、大功率电动机。从技术方面、部件安装方面分析，和全混合动力驱动技术大体相似，主要差异在于使用中混合动力技术不能使轿车达到仅运用电力即可通行的目标。

3）全混合动力驱动

所谓全混合动力是指，车辆搭载有发动机、大功率电动机。所搭载电机辅助发动机工作提供动力，当车辆缓慢行驶时可以有电机纯电动单独进行驱动。该混合型式装备有启停、能量回收功能，用于为高压蓄电池充电。目前该技术搭载在Audi Q5、Audi A6、Audi A8车型上。

2. Q5 hybrid核心总成技术原理及特点

Q5 hybrid作为一款全混合动力驱动车型，混合动力车型最核心的两大部件总成为电动机和驱动电池。下列对这两项核心技术总成进行解析。

1. Q5 hybrid搭载电动机技术原理

混合动力驱动车辆所搭载电动机，替代了传统Q5车型上的发电机、起动机、自动挡车型上的液力变矩器。

一般情况下，奥迪公司会讲电动机直接安装在2.0TFSI发动机以及tip-tronic的中间位置，（如图1所示）替代之前常使用的液力变矩器。这个电机相当于永久激励型电机，主要使用三相场进行驱动管理。

图1 电动机安装位置

如果电机作为发电装置，具有和发电机一样的功能，都可以进行电能输出，如图2（a）所示，如若此时电机接收到电能，混动管理器能够自动识别出电机驱动设备中的电能，可以满足正常驾车行驶需要，发动机将会处于被关闭的状态，此时电机是作为驱动结构使用，如图2（b）所示。

（a）将电机用作发电机 （b）将电机用作驱动电机

图2 电动机工作状态

2）Q5 hybrid搭载电动机结构及规格参数

电驱动设备的电机主要包括：铸铝壳体、携带永久磁铁的内置转子、分离离合器、三相动力接头等，如图3所示。电动机的规格及参数，如表1所示。

图3 电动机组成结构

表1 电动机规格及参数

3)电动机核心电子传感器（G712 、G713）

作为核心的电动机总成其智能有效的工作状态，同样也基于电子控制系统的有效性，因此需要在电动机上安装一个温度传感器（G712）、位置传感器等比较主要的传感器。

(1)电动机温度传感器（G712）

工作温度是影响电动机使用寿命的重要因素之一，因此有效的冷却控制是及其重要的。

G712，如图4所示，主要用来测量电驱动设备中电机线圈的温度发展，可以借助温度模型分析电机的最热位置。这种冷却循环管路是一种能够进行温度控制的组件，仅需将电动冷却液辅助泵与内燃机冷却液泵连接在一起，即能够使冷却液从不流动状态恢复到可调节流动状态。

图4 电动机温度传感器及位置传感器位置

(2)电动机位置传感器（G713）

发动机以及变速器管理系统能够结合从位置传感器采集到的信号，分析电驱动设备的电机转动能力和转速大小，信号能够用来控制高压驱动部件。

2）Q5 hybrid驱动电池类型及技术特征

目前在很多混动车型上，所搭载的动力电池类型大致有三类，分别是镍氢电池、锂电池、铅酸电池。而奥迪Q5 hybrid所使用的电池为锂电池，其安装在行李箱内备胎的坑中。

（1）锂电池规格参数

锂电具有“动力电池”的美誉，因其具备轻量化特点，奥迪Q5所采用的锂电重量仅为36.7kg，体积仅为26升，其他规格参数如表2所示。

表2 锂电池规格参数

（2）锂电池冷却技术

除了容易造成蓄电池出现老化问题，还会使电池导体发生电阻值上升的问题，使得电池电能不能顺利的转化为功，在进行转化的过程中会出现释放热量的现象。

因此，高压蓄电池需要具有冷却模块，模块上应该含有蒸发器，且蒸发器应该与有一个电动空调压缩机内部冷却液循环管呈现出连接状态，冷却模块需要运用12伏的车载电压进行运行。

由于自身温度是影响电池充电能力及电池使用寿命的重要因素，因此在锂电池的冷却方面需要有相应的技术来支撑。

奥迪Q5 hybrid在电池冷却运用了，自然风冷器及空调制冷冷却两大系统，如图5所示。其工作特点是，当外界温度较低、车速较低时将采用自然风通风冷却，就好像天热但为高温时，选择使用电风扇。而当外界温度很高，车速较高时，选择使用汽车空调系统冷却，就好像夏天高温，选择使用空调制冷一样。两种冷却方式也能有效的体现出车辆的经济性能和环保性能。

图5 锂电池冷却系统结构

二、Q5 hybrid 系统故障分析及维护安全

1）Q5 hybrid高压系统故障

若是高压系统出现故障，组合仪表的显示屏幕上警报灯会呈现出颜色变化为工作人员提供预警。警报灯可能会亮黄灯，也可能亮红灯，一般取决于高压系统发生的具体故障，不但警报灯会展现出颜色变化，甚至会存在一些具有提示性的文字，如表3所示。

表3 高压系统故障含义

2）传感器故障

（1）电动机温度传感器故障

该温度传感器出现故障，将出现在驾驶员信息显示系统内显示黄色警告标示。故障现象为：车辆无法重新启动，但是车辆发动机只要不熄火，依然可以继续行驶但当备用传统12V铅酸蓄电池电量耗尽车辆无法行驶。

（2）电动机位置传感器故障

该位置传感器出现故障，将出现在驾驶员信息显示系统内显示红色警告标示。故障现象：该传感器现象好像传统发动机的曲轴位置传感器故障一样，导致电动机关闭车辆滑行至停止，发动机功能也无法使用，无法启动发动机。

3）高压安全系统保养接头的使用

高压系统插头是连接高压蓄电池两部分的电桥，其安装位置在后备箱的地板下方。如若将保养插头拔下来，电池两部分的连接电桥会出现断开。

在车辆进行保养时必须将该插头拔下。插拔高压保养接头的工作步骤如下：

（1）关闭车辆点火开关，打开后备行李箱盖掀开地板垫，如图6所示；

（2）移开开关接口上的黄色橡胶盖；

（3）向上提拉高压插头

（4）将保养插头从支架上拉出，此时高压系统断电但是必须进行验电操作，确认车辆无高压电。

作为维修人员必须持有电工证，并经过严格的培训后方能进行混动车型的维修工作。

图6 高压保养接头

基于奥迪Q5 hybrid 车型刚于2012年8月份上市销售，根据在经销商售后的走访，该车的实际维修和真实故障出现的较少。这也充分说明奥迪在混合动力技术方面的卓越性。

参考文献：

（1）赵航、史广奎主编，《混合动力电动汽车技术》，机械工业出版社，2012.06；

（2）张名编辑，CAN-数据总线上的数据交换Ⅱ，长春，一汽-大众有限公司，2012.4；

（3）张民翻译，奥迪hybrid技术学习资料，长春一汽-大众有限公司，

2011.08；

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