QDSJ164 上汽第二代混动EDU解读

荣威e550混动系统由1.5LVTI-tech发动机、ISG(Integrated StarterGenerator)启动和发电一体机、TM(Traction motor)牵引电机组成，也就是官方称的“三核动力”。其动力系统简称为两芯，即汽油发动机及电动机两种动力系统。两驱版MARVEL X后轴由两个永磁同步电机并联而成，最大输出功率分别为85kW和52kW，最大扭矩为255Nm和155Nm，总功率为137kW，峰值扭矩为410Nm，两个电机之间通过电控耦合机构连接，在一般工况时会断开小功率电机，急加速或激烈驾驶时两台电机一起工作。 ISG电机与发动机相连，并通过C1离合器连接传动齿轮组；而TM电机则通过C2离合器与传动齿轮组相连，且为常闭状态。因此EDU的设定是以TM电机的驱动为主，减少发动机介入。 概述 1）电驱动变速器（EDU）为动力传输单元，全称为ElectricalDrive Unit。 2）EDU总成集成了PEB和HCU，位于前舱内，整个动力总成通过悬置分别固定于副车架和纵梁上。 3）电驱动变速器总成带扭转减震器，实现平行轴式齿轮式自动换挡，其中发动机驱动有6个前进挡位，1个倒挡； 4）纯电驱动有4个前进挡和1个倒挡。 5）采用单离合、双动力源、多档交互动力换档方案，单电机集成于变速箱内部，通过齿轮复合运用及机电耦合一体式的设计。 6）变速器总成的离合器、换档控制系统均采用电驱动方式，都是三相交流永磁同步电机。 7）混动控制系统还能够根据车辆各种实时状态信息（如电池SOC、空调负载、油门开度、车速等），来选择不同的工作模式：纯电驱动、发动机驱动、并联驱动模式。 ⚫纯电驱动模式：由电机驱动车辆。 ⚫发动机驱动模式：由发动机驱动车辆。 ⚫并联驱动模式：由电机和发动机共同驱动车辆。 说明：与一代EDU相比，二代EDU没有串联工作模式。 主要元件介绍--EDU爆炸图 电换挡系统：1）在EDU总成内部，通过两个电机分别控制选挡和换挡。2）当HCU请求换挡后，选挡电机通过行程控制将拔头移动至正确的位置。换挡电机通过速度控制，先将上一挡位拨片回空挡位置，在推动拔叉和同步器齿套至同步器换挡位置，控制系统进行二次确认，确保进挡成功。3）挂入挡位后，挡位通过定排销把拔叉锁止在当前位置上。 变速器油 变速器油的作用是润滑、冷却和清洗。EDU润滑油的工作温度一般在70-120℃。冷却润滑系统由细小的喷油孔，因此对油品的质量要求很高，必须要保持清洁。 变速器油冷器（TOC） 全称为Transmission Oil Cooler。变速器润滑油在油冷器内通过循环的冷却液完成热交换，从而降低变速器油液的温度。 电子油泵（EOP） 全称为Electric Oil Pump。接受来自HCU的转速指令，EOP排出的油液流量直接与转速有关。油泵为外啮合齿轮泵。 输入速度传感器：输入速度传感器安装在变速器壳体上，通过检测输入轴倒挡齿轮转速来确定EDU的输入转速。 输出速度传感器：输出速度传感器安装在离合器壳体上，通过检测差速器主减速主动齿轮转速来确定输出转速。两个速度传感器均是根据霍尔原理工作。速度传感器的脉冲信号频率随检测部件转速的增加而增加。速度传感器的2根导线都和HCU相连接，其中1根为电源线，另一根为对地脉冲信号。 温度传感器：位于电子油泵的下方，使用了1个油液温度传感器，装在变速器壳体上，用来检测EDU润滑油温度。油温传感器的2根导线都和HCU相连接。油温传感器内部为半导体热敏电阻，为负温度 系数特性。 驱动电机 第二代EDU采用高功率永磁交流同步电机，包含转子、定子、旋转变压器、定子温度传感器等。Hair-pin电机绕组技术；提升电机功率/扭矩密度约20%；电机峰值效率高达96% 高度集成式主动油冷散热技术：国内首款搭载高度集成式主动油冷散热技术的量产车型，相比市场上传统的水冷系统散热性能更好，即使激烈驾驶也不过热。 电机转子 驱动电机主要有定子、转子、旋转变压器等组成。电机的转子是磁钢内嵌式，N/S极沿圆周方向交替排列。永久励磁目前多用稀土永磁材料。 转子作用：①驱动电机运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。②定子磁场和转子磁场相互作用，会产转矩。③作为发电机使用时，转子作为主动件，转子磁场的磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电动势。④转子磁场的强弱和转速直接影响定子绕组的感应电压。 电机定子 定子线圈也叫定子绕组或电枢绕组，由三相绕组组成，连接方式为星形接法。采用Hair-pin电机绕组技术，绕组槽内的铜线排列十分规整、槽慢率高，从而电机功率密度、电机效率以及散热性能方面有明显提高，拥有许多传统绕组不可比拟的优点。实车测量电机三相之间电阻为：0.01Ω。 工作原理：①定子中通过三相对称电流时，定子中会产生幅值恒定的旋转磁场，其转速取决于三相对称电流的频率。②旋转磁场与转子永磁体的磁场相互作用，从而产生电磁转矩。③在作为起动机转动时，电力电子箱PEB需要知道转子的位置、角度和转速。④PEB通过控制三相绕组交流电通电的顺序控制转子的转动方向，通过PWM方式和交流信号频率精确控制驱动的转矩和转速。 旋转变压器 旋转变压器（resolver/transformer）是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。 元件作用：①用来检测转子的转速和角位置，信号输入给PEB。②一旦信号发生错误，PEB将停止对混动电机定子磁场的控制。 工作原理：①单相激励双相输出的无刷旋转变压器。②旋转变压器信号输入给PEB。③三个线圈都按一定规律绕在旋转变压器的定子上，转子的转动可用调幅方式加载到输出波形上。④旋转变压器的工作原理与普通变压器本质一样，只是由于转子旋转，定子励磁绕组和定子输出绕组之间互感叠加自感，从而使输出电压与转子成正弦或余弦关系。⑤PEB根据旋转变压器输出的正余弦信号可以计算转子的位置和角速度。 齿轴系统--轴系位置关系图 输入轴--通过轴承支撑在变速器壳体和离合器壳体上，通过花键与离合器相连，当离合器闭合后，扭矩将通过输入轴传递到从动齿轮上。 中间轴--通过轴承支撑在变速器壳体和离合器壳体上，驱动电机在齿轮通过惰轮与中间轴上的齿轮啮合，扭矩通过啮合的齿轮传递到 从动齿上。 输出轴--通过轴承支撑在变速器壳体和离合器壳体上，通过同步器挡位的变化，将发动机扭矩和电机扭矩进行耦合，输出到差速器上。 第2代EDU运作模式 电驱动变速器可以实现如下的驱动模式选择： 1）纯电动驱动：EDU可以通过动力电池带动驱动电机，实现纯电机驱动的前进挡和倒挡。 2）电助力驱动：当驱动电机启动并使得车辆达到移动速度后，根据驾驶者意愿和混动系统状态，HCU决定何时启动发动机。当曲轴和主轴都达到同步速度后，离合器闭合。之后HCU根据驾驶者意愿及动力电池状态，以及最佳的燃油经济性来决定发动机、驱动电机的输出。 3）纯发动机驱动：当系统由故障跛行时，由发动机驱动车辆继续行驶。 4）纯电动爬行：在挡位处于D并且没有踩加速踏板的情况下，如果电池荷电量不太低，车辆可以进行纯电动爬行，像传统车那样缓慢向前移动。 5）驻坡功能：在挡位处于D挡并且没有踩加速踏板的情况下，为了防止车辆在坡道上溜车，混合动力系统具备与传统车相当的驻坡功能。车辆可以在坡道上缓慢爬行。 6）发动机自动起停：当系统要求纯电动行驶时，发动机将保持停机状态或自动平稳停机。当系统要求发动机工作时，发动机可以通过驱动电机实现自动平稳启动并工作。 7）制动能量回收和滑行能量回收：系统能量回收是指利用车辆转动反向驱动电动机对动力电池进行充电。 第2代EDU运转模式总图 第二代上汽EDU电驱动系统的三个同步器不同位置选择，将会由6个发动机前进档+4个电机前进档组合出9种动力不中断加速模式。 1.发动机；2.离合器；3.输入轴总成；4.输出轴总成；5.中间轴总成；6.惰轮轴总成；7.驱动电机；8.差速器总成；9.EDU总成说明：A/B/C/D4个同步器，D同步器负责发动机倒档。 图中表明，升挡时连续的，将挡时可以跳跃的，比如电机4挡可以直接降到1挡，发动机5挡可以直接降低到3挡，6挡可以直接降低到4挡 系统控制图