奥迪A3 Sportback e-tron技术亮点解读

郑锐

作为奥迪品牌首款插电式混合动力量产车型，奥迪A3Sportbacke-tron搭载1.4TFSI发动机+75kW电动机的动力组合，匹配6挡e-Stronic双离合变速器，高压蓄电池容量为8.8kW·h。在纯电动模式下，该车续航里程为50km。在混动模式下，新车百公里加速仅耗时7.6s，官方百公里综合油耗低至1.6L，最高时速可达222km/h。

奥迪A3Sportbacke-tron早已经在国内上市，但是由于保有量不高，对于国内维修人员来说相对陌生。为此，本刊编辑对该车的技术亮点进行解读。

一、发动机

奥迪A3Sportbacke-tron搭载了EA211系列的1.4TFSI发动机，最大功率110kW（图1）。发动机与电机之间可以通过离合器K0的结合而連接。当车辆以纯电动方式起动并行驶时，K0断开，发动机不起动，车辆由电机驱动。

发动机通过电机来起动。发动机控制单元J623将起动信号发送到双离合器变速器的机电控制单元J743，J743发出信号驱动离合器K0接合，将电机的转子与内燃机的曲轴连接在一起。转子转动，就使得曲轴达到内燃机的起动转速。发动机控制单元J623激活点火和喷油系统，动机起动。

二、变速器总成

奥迪A3Sportbacke-tron的6挡双离合变速器0DD由混合动力模块、变速器部分1和机电一体模块组成（图2）。

1. 混合动力模块（图3）

混合动力模块包括电驱动装置的电机V141（水冷却）、变速器部分1和离合器部分（K1、K2和K0）。离合器K0位于双质量飞轮的次级质量一侧，能够将电驱动装置的电机V141与发动机连接在一起。离合器K1将力矩传递到变速器部分1，负责切换1、3、5几个奇数挡;离合器K2将力矩传递到变速器部分2，负责切换2、4、6几个偶数挡和倒挡。

K0、K1和K2这三个离合器都是湿式离合器，由变速器的机电一体模块来操控。

集成的电驱动装置电机V141是一台永久励磁式同步电机，其功率最大可达75kW。该电机能将最大为330N · m的力矩输送给变速器。

电驱动装置用于让车辆以纯电动方式起步和行驶，以及用于通过离合器K0来让内燃机起动。电驱动装置的电机负责为整个车辆供电。

2. 变速器部分

AudiA3Sportbacke-tron的6挡双离合变速器为前驱横置安装，总传动比为6.8。该变速器只有一套自动变速器油（ATF）的供油系统，ATF的量约为7L，由电动ATF泵按实际需要为变速器液压系统以及机电一体模块、离合器、换挡执行器和变速器各部分供油。液压蓄压器为ATF储备器蓄压。变速器的两部分构成了整个变速器（图4）。

6挡双离合变速器与车辆的温度管理系统集成在了一起。该变速器可以使用智能起停系统。另外，双离合器变速器的机电一体模块J743还参与防盗锁功能。

在拆卸变速器或者机电一体模块前，必须通过车辆诊断仪中的例行程序保证ATF蓄压器泄压且液压泵已停止工作。如果更换了ATF、变速器或者机电一体模块，那么必须按照维修手册来正确调整机电一体模块区域的ATF液面高度。机电一体模块工作前必须浸在ATF中，这样才能防止高压泵干磨。另外，要通过车辆诊断仪中的更换机电一体模块这个功能来进行机电一体模块和防盗器的自适应。

3. 双离合变速器的机电一体模块

机电一体模块（J743）中容纳有除换挡执行器和离合器工作缸（分泵）以外的所有用于变速器操控的传感器和执行元件，包括阀、泵电机、压力和温度传感器、行程和转速传感器。机电一体模块位于标有记号的壳体端盖下面;机电一体模块区域是通过挡板墙与变速器分开的。由于有挡板墙，机电一体模块在工作时直至溢流孔都是浸在机油内的。

J743在工作时直至溢流孔都是浸在机油内的，这些机油不是通过ATF排放螺塞1排走的，而是要打开ATF排放螺塞2来排放。

ATF液压泵是个串联泵，它由一个低压泵和一个高压泵组成。低压泵通过ATF真空过滤器将很大量的ATF输送给离合器以便冷却，并润滑所有部件。

高压泵用于操控离合器并实现换挡。高压泵通过一个孔从机电一体模块区域来抽取ATF。为了保证该区域仍浸在ATF内，低压泵所输送的ATF中的一部分会流入机电一体模块区域。

三、高压部件

奥迪A3 Sportback e-tron 的高压部件如图5所示。

1. 混合动力蓄电池单元AX1

混合动力蓄电池单元AX1固定在车辆底盘上，它由蓄电池调节控制单元J840、高压蓄电池配电箱SX6、8个电池格模块（每个模块有12个电池格）和控制器、电池格冷却系统、高压线束接口、12V车载电网接口及冷却液接口等组成（图6）。

AX1的下壳体是铸铝件，上壳体是塑料件。上、下壳体是用螺栓连接并用胶密封的（不透气的）。AX1的上面，安装有通气装置和过压阀（都安装在盖板下面）。壳体内因温度波动而导致压力有变化时，就通过通气装置（所谓压力平衡元件）来调节。若AX1内的压力过大了，那么过压阀就会打开。AX1通过等电位线与车身连接在一起。

每2个电池格模块在下面位置用螺栓与一个冷却元件相连。AX1内的4个冷却元件是并联着的（图7）。进口和出口温度度传感器集成在冷却液接口上。

2. 蓄电池调节控制单元J840

蓄电池调节控制单元J840的功能有：确定并分析蓄电池电压;确定并分析每个单格的电压;侦测高压蓄电池的温度;调节高压蓄电池的温度（借助冷却液续动泵2和低温循环管路2中的电磁阀1-N88来进行）。

J840连接在驱动CAN-总线和混合动力CAN-总线上，因此它能与车上其它的控制单元进行通讯。安全气囊控制单元J234通过驱动CAN-总线和一根单独线将碰撞信号传给J840。收到这个碰撞信号后，高压触点就断开了，高压系统也就被关闭（切断）了。

J840通过专用的CAN-总线来与高压蓄电池配电箱SX6和8个电池格控制器进行通讯。

3. 绝缘监控

在高压系统工作时，高压蓄电池配电箱SX6每隔60s就检查一次绝缘情况。具体说就是用352V这个额定电压去测量高压导线和混合动力蓄电池单元AX1之间的电阻。可以识别出高压部件和高压线上的绝缘故障。

高压充电器上的充电插座和AC/DC-逆变器用不着检查，因为230VAC与352VDC有电流隔离。如果识别出有绝缘故障，那么组合仪表的显示屏上会有提示。这时用户就该去服务站进行处理了。

安全线是个12V环形线（图8），它把所有高压元件彼此串联在了一起。J840将一个约10mA的电流信号送入安全线并分析其电流流动情况。另外，电驱动控制单元J841也对安全线进行监控。

如果安全线断了， 那么J840会立即切断高压系统。高压触点也会断开。用户在组合仪表的显示屏上会看到有相应提示。

4. 制动系统蓄压器VX70

奥迪A3Sportbacke-tron采用了电动机械式制动助力器（eBKV），省去了需要另加的真空泵以及气动制动助力器（图9）。同时，该车制动系统还采用了蓄压器VX70，目的是将驾驶员踩制动踏板产生的“液压”制动与电机能量回收产生的“电动”制动叠加的“混合制动”效应，调节到与驾驶员意愿相符的程度。

VX70直接与制动总泵相连，也就是与液压制动管路相连了。要想调节司机所施加的制动压力（在能量回收時取决于电驱动装置另加的制动力矩），制动助力控制单元J539必须去操控蓄压器电机来工作。

5. 高压加热器（PTC）Z115

电动空调压缩机V470用螺栓固定在内燃机前面，用于取代皮带传动的空调压缩机。V470通过高压蓄电池充电器1AX4接入高压系统，其供电电压是352V。在电动空调压缩机V470上，集成有空调压缩机控制单元J842，由空调控制单元J255通过LIN-总线来操控。

PTC在电动模式行驶时，可以为车内的暖风热交换器加热冷却液（图10）。集成的PTC控制单元J848通过LIN-总线与J255相连。J848通过内部的温度传感器来获知冷却液进口温度和出口温度，并将这些温度信息发送给J255。J255计算出所需要的加热功率，把这个信息发送给J848（0～100%）。

6. 保养插头TW

保养插头TW在发动机舱内，一方面它是高压蓄电池功率保护的12V控制回路的电气连接，另一方面它也是安全线的组件。如果TW断开，那么安全线也就是断开的了，12V控制回路就中断了。

保养插头用于将高压系统断电。要想切断和断开高压系统的电源（停电）的话， 请在诊断仪中来进行相应操作。TW在断开后，需要使用专用工具来检查，以保证其不会重新合闸。

7. 混合动力管理器

发动机控制单元J623同时兼具了混合动力管理器的功能，从而控制电驱动装置电机V141和发动机的扭矩分配;高压调节;惯性滑行和制动时的能量回收;制冷剂循环。也就是说，考虑到环境条件和其他控制单元的信息以及驾驶风格，来决定车辆是该由发动机驱动、电机驱动驱动还是同时使用这2种动力源来驱动。

混合动力管理器还能够根据油门踏板和制动踏板的位置、高压蓄电池的充电状态、车速和车辆稳定性数据，操纵惯性滑行和制动时的能量回收过程。

四、插电式（Plug-in） 混合动力行驶模式（图11）

1. 纯电动行驶模式（EV）

点火开关接通时，纯电动行驶模式就被激活，在满足条件时，车辆主要是以纯电动方式行驶。只有当高压蓄电池有足够的电且满足下述条件时，纯电动行驶模式才会激活：12V蓄电池和高压蓄电池的温度不低于-10℃;车速不高于130km/h;无强制降挡;未换入S挡。如果上述一个或者多个条件没有满足，那么纯电动行驶模式就会关闭。

2. 混合自动模式（Hybrid Auto）

这是一种充分利用蓄电池充电的行驶模式，它根据驾驶风格，来决定是以混合动力模式行驶还是以电动模式行驶。在激活了导航系统（选装的）中的目的地引导功能时，会按照预测的道路数据通过适当地再充电或者使用充电站的方式，来优化电能的使用情况。

3. 混合保持模式（Hybrid Hold）

即在行驶中，将蓄电池的充电状态保持在一个恒定值，也叫保持蓄电池充电模式。因此车辆会用混合动力模式在行驶，只使用很少一部分蓄电池电能。

4. 混合充电（Hybrid Charge）

在行驶中，通过内燃机来给高压蓄电池充电（在燃油消耗较高时），以便获得一个较长的电动行驶可达里程，比如在目的地。

5. 运动模式

如果将选挡杆至于手动换挡模式或者S 挡，奥迪A3 Sportback e-tron就会展示其运动性的一面。这时，驾驶员可随时用全部动力（就是全部功率）来行车，且高压蓄电池也会一直在充电。输出力矩增大会使得回收功率也增大，可实现运动型的驾驶体验。