奧迪Q7 e-tron quattro混合動力車底盤系統(tǒng)

◆文/山東 劉春暉

奧迪Q7 e-tron quattro是奧迪推出的第2款配備高性能插電式混合動力驅動系統(tǒng)的車型，如圖1所示憑借鋰離子蓄電池輸出的電流，這款大型SUV可純電動行駛多達56km，噪聲低、動力強且零排放。在柴油發(fā)動機的配合下，總行駛里程高達1 410km。奧迪Q7 e-tron quattro是全球第1款配備6缸柴油發(fā)動機及quattro全時四驅系統(tǒng)的插電式混合動力車。某些國家還提供配備2.0L TFSI發(fā)動機的版本。按照插電式混合動力車對應的ECE(歐洲經(jīng)濟委員會)標準，配備3.0L V6 TDI發(fā)動機的奧迪Q7 e-tron quattro百公里油耗僅1.7L，CO2排放量為46g/km。集成有熱泵的標配熱管理系統(tǒng)專門針對奧迪Q7 e-tron quattro而開發(fā)。憑借Audi virtual cockpit(奧迪虛擬駕駛艙)的顯示/操作概念以及新開發(fā)的MMI(多媒體界面)系統(tǒng)，奧迪Q7 e-tron quattro成功樹立了行業(yè)標桿。標配的MMI導航系統(tǒng)增強版連同Audi connect互聯(lián)網(wǎng)模塊在奧迪Q7 e-tron quattro中與混合動力管理系統(tǒng)緊密結合在一起。新款電控機械式轉向助力器高效而靈敏。

圖1 奧迪Q7 e-tron quattro外觀特征

同樣新開發(fā)的前后軸五連桿車輪懸架相比上一代車型的車軸減輕60kg，在很大程度上提高了車輛的行駛動態(tài)性?？蛇x裝的adaptive air suspension(自適應空氣懸架)帶給車輛更自信的舒適感。駕駛員可通過配的動態(tài)駕駛系統(tǒng)Audi drive Select(奧迪駕駛模式選擇)調節(jié)其工作方式。系統(tǒng)提供多達7種模式，同時還融合了轉向系、主動式加速踏板和自動變速器等其他技術模塊。

一、總體設計

奧迪 Q7 e-tron quattro采用了奧迪Q7(4M車型)的重要車身元件，而功能性要求(電驅動、聯(lián)合制動等及套裝更改(安裝混合動力蓄電池)帶來了少許不同。由于不同于奧迪Q7(4M車型)的車軸負荷和車軸負荷分布的變化，底盤被重新調校，投用了相應的懸架、減振器和穩(wěn)定桿。奧迪Q7 e-tron quattro前軸不提供全輪轉向系。底盤四輪定位和調節(jié)的流程與奧迪Q7(4M車型)相同，如圖2所示。奧迪Q7 e-tron quattro全部裝備帶全時四驅的底盤，如表1所示為底盤型號。

圖2 奧迪Q7 e-tron quattro全部裝備帶全時四驅的底盤結構

表1 底盤型號及相關特征

二、制動裝置

奧迪Q7 e-tron quattro裝備一個在所有行駛狀況下都可提供高后備功率的大尺寸制動裝置。前軸車輪制動器裝備輕結構鋁合金制動鉗和輕結構制動盤。經(jīng)過優(yōu)化的制動鉗剛性傳遞一種直接且充滿動感的制動感。所有制動摩擦片都滿足目前最高的從2021年起才開始生效的“無銅”環(huán)保標準。采用了奧迪Q7(4M車型)的電子駐車制動器EPB。踏板機構和制動助力器是新研發(fā)的裝備，其中重量優(yōu)化是最根本的研發(fā)目標。隨著Robert Bosch公司將新ESC系統(tǒng)(ESP9)投入應用，有用于與此相關的調節(jié)功能的高性能系統(tǒng)可用。

1.前軸車輪制動裝置

前軸車輪制動裝置結構如圖3所示，技術參數(shù)如表2所示。

圖3 前軸車輪制動裝置結構

表2 前軸車輪制動裝置技術參數(shù)

2.后軸車輪制動裝置

后軸車輪制動裝置結構如圖4所示，技術參數(shù)如表3所示。

表3 后軸車輪制動裝置技術參數(shù)

圖4 后軸車輪制動裝置結構

三、電控機械式制動助力器

1.概述

在純電動行駛模式下，如駕駛員操縱制動器，也需要加強制動力：因發(fā)動機的進氣歧管真空僅在傳統(tǒng)行駛模式時可用，因此不再利用。通過使用電控機械式制動助力器可以放棄附加的真空泵以及配套的氣動制動助力器。

與傳統(tǒng)的氣動式制動助力器相比，電控機械式制動助力器(eBKV)有以下優(yōu)勢：

(1)依賴真空的制動助力；

(2)建壓動力大；

(3)壓力調節(jié)精度高；

(4)一致的制動踏板特性/踏板力。

電控機械式制動助力器如圖5所示。

圖5 電控機械式制動助力器的結構

2.結構和工作原理

通過發(fā)動機變速器單元來加強由駕駛員控制的制動力，結構和工作原理如圖6所示。同時，直流電機通過相應的傳動比驅動2個齒輪軸，齒輪軸的嚙合齒與助力套筒的嚙合齒嚙合。這樣，齒輪軸的旋轉運動轉換為助力套筒的縱向運動。為了加強制動壓力，助力套筒將朝串聯(lián)式制動主缸方向(在圖形中朝左)移動。電動機由制動助力控制單元J539促動?？刂茊卧獜募傻闹苿犹ぐ逦恢脗鞲衅鱃100得到有關制動踏板和推桿的位置信息(駕駛員愿)。電動機轉子的位置以及間接的助力套筒位置將通過電動機中的轉子位置傳感器(霍耳傳感器)探測。通過推桿上助力套筒的滑動軸承和由此實現(xiàn)的兩個組件分離可確保駕駛員即便在支持功能失靈的情況下也能控制制動壓力?？刂茊卧狫539實現(xiàn)端子15的慣性運轉。車輛停住和駕駛員未操縱工作制動器時，性運轉為60s。如端子15關閉時，駕駛員自動進行制動，則制動輔助系統(tǒng)最多能保持約360s。駕駛員會在約180s和360s后得到固定車輛以防溜車的相應提示或制動輔助系統(tǒng)即將關閉的信息。eBKV的制動踏板位置傳感器G100的信號用于促動制動信號燈。

圖6 電控機械式制動助力器(eBKV)的結構

四、制動系統(tǒng)蓄壓器VX7O

在必要時，電驅動機構、三相交流電機在車輛滑行模式中作為發(fā)電機使用，以便為混合動力蓄電池重新充電(再生)。電動機由此被“驅動”。這樣，它會形成一個行駛阻力，并對驅動輪造成額外的制動力矩。如駕駛員操縱了制動器，這一額外的制動力矩會立即再次提高車輛的制動效果。因為這可以不取決于駕駛員而發(fā)生，所以由駕駛員進行的預定義車輛制動很難實現(xiàn)。因此，有必要隨時實現(xiàn)駕駛員規(guī)定的且駕駛員能對其效果進行估計的制動力矩。因為更有效，所以在液壓制動壓力再生時降低。該下降的目的是將“液壓”制動和“電動”制動的總量調節(jié)到駕駛員實際需要的量。要實現(xiàn)這一點，將使用制動系統(tǒng)蓄壓器VX70?！半妱印焙汀耙簤骸敝苿又丿B稱為“混合制動”。作為示例，如圖7所示圖形中特別標記了在特定時間點(制動開始后1s)的減速。駕駛員想要實現(xiàn)的減速α會通過液壓制動力矩αH的減速總量和發(fā)電機制動力矩αG的減速總量來實現(xiàn)。

圖7 特定時間點(制動開始后1s)的減速

1.結構和工作原理

蓄壓器直接與制動主缸并由此與液壓制動回路相連，如圖8所示。如必須降低駕駛員控制的制動壓力(再生時取決于電驅動機構的輔助制動力矩)，則制動助力控制單元J539將促動蓄壓器電動機。ABS控制單元J104確定需要降低的制動壓力的大小，然后“委托”控制單元J539實現(xiàn)：通過汽缸內的主軸驅動機構，活塞做提升運動，汽缸容積增大并從制動回路抽吸制動液。系統(tǒng)中的以及對車輪制動器上的制動壓力降低。同時，通過eBKV降低制動助力，使得制動踏板不下沉。如電驅動機構的輔助制動力矩在駕駛員制動裝置激活期間變小或電驅動機構的發(fā)電機模式完全關閉，則必須再次提高之前降低的制動壓力。控制單元J539重新促動蓄壓器的電動機，活塞運動降低工作缸的容量，工作缸中的制動液會重新輸送到制動回路中。制動系統(tǒng)中的壓力相應上升。

圖8 蓄壓器的結構

2.售后服務內容

電控機械式制動助力器(eBKV包括制動助力控制單元J539)和蓄壓器可通過診斷地址23訪問。必要時，組件可在售后服務時整個更換。eBKV(包括控制單元)更換后，要對控制單元進行在線設碼。最根本的前提就是要為制動裝置正確排氣。接著利用車輛診斷儀自動執(zhí)行eBKV的學習過程。更換蓄壓器后進行基本設置，同時探測活塞的終端位置。采用作動器診斷進行eBKV和蓄壓器的功能檢測，并促動警告燈和制動信號燈。

五、車輪和輪胎

奧迪Q7 e-tron quattro上市時的標準裝備使用19英寸規(guī)格的車輪，可以選裝19～20英寸的車輪。同時可提供的輪胎規(guī)格從255/55 R19至285/45 R20，如表4所示。系列配置輪胎應急修理系統(tǒng)，可選裝6.5J×20規(guī)格的鋁制折疊式車輪。在工廠交貨時若訂購冬季輪胎或者裝備折疊車輪，則會配備汽車千斤頂。

表4 車輪外形及參數(shù)

1.輪胎壓力監(jiān)控顯示

第二代輪胎壓力監(jiān)控顯示系統(tǒng)也是奧迪Q7 e-tron quattro的標準裝備。

2.輪胎充氣壓力監(jiān)控系統(tǒng)

還可選裝一個直接測量型第三代輪胎壓力監(jiān)控系統(tǒng)(RDK)。