◆文/北京 多飛

(接上期)

7.高壓電氣分配

高壓電氣分配如圖24所示。I-PACE上的HV電路由HV部件組成，這些部件由一系列橙黃色的HV電纜連接在一起。來(lái)自HV蓄電池的HV電力直接供應(yīng)至前后逆變器以及HVJB。在駕駛模式下，逆變器將HV直流電力輸送至EDU；在再生制動(dòng)過(guò)程中，逆變器將會(huì)接收三相電流。HVJB負(fù)責(zé)向HVCH、直流-直流轉(zhuǎn)換器和EAC壓縮機(jī)供應(yīng)HV電力。該電路由一組不可維修的熔絲提供保護(hù)。HV蓄電池中內(nèi)置了兩個(gè)熔絲，一個(gè)用于電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，一個(gè)用于向HVJB供電的輔助電路。HVJB中有三個(gè)附加的熔絲，它們負(fù)責(zé)保護(hù)對(duì)應(yīng)的部件，這些熔絲不可更換。

圖24 高壓電氣分配

四、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元(EDU)

1.電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元(EDU)概述

I-PACE由兩個(gè)永磁同步電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元(EDU)驅(qū)動(dòng)，它們分別位于前后軸上，如圖25所示。每個(gè)單元都帶有一個(gè)單速行星齒輪組變速器和一個(gè)以同心方式安裝在電機(jī)上的開(kāi)放式差速器。每個(gè)車輪都通過(guò)一個(gè)半軸連接至變速器，因此提供了四輪驅(qū)動(dòng)(AWD)能力。EDU通過(guò)每個(gè)電機(jī)提供的348N·m扭矩和147kW功率。兩個(gè)電機(jī)的綜合輸出可提供696N·m的瞬時(shí)扭矩。每個(gè)電機(jī)分別連接到一個(gè)逆變器。逆變器控制電機(jī)的操作以響應(yīng)節(jié)氣門和制動(dòng)輸入。前后EDU都連接至電動(dòng)驅(qū)動(dòng)冷卻液回路。每個(gè)EDU都有一個(gè)用于監(jiān)測(cè)單元溫度的傳感器，該傳感器以硬接線方式連接至相關(guān)逆變器。EDU溫度數(shù)據(jù)通過(guò)FlexRay信號(hào)被發(fā)送至PCM。每個(gè)EDU都有多個(gè)通風(fēng)軟管連接。

圖25 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元

EDU上的唯一可維修的項(xiàng)目是變速器油封和半軸油封。廠家推薦的保養(yǎng)間隔是2年或34 000km。在第5次保養(yǎng)時(shí)需要更換前后電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元(EDU)機(jī)油以及所有冷卻液回路中的冷卻液。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元(EDU)機(jī)油規(guī)格是：FE75W/BOT350M375W。前EDU加注量是1.6L。后EDU加注量是1.5L。如果更換前電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元(EDU)、后EDU、前電力變頻轉(zhuǎn)換器(EPIC)或后EPIC，則需要使用JaguarLandRover(JLR)認(rèn)可的診斷設(shè)備對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)。需要進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保來(lái)自EPIC的高壓(HV)3相交流電(AC)的相位已正確正時(shí)，以實(shí)現(xiàn)有效的車輛機(jī)動(dòng)動(dòng)力。EDU的旋轉(zhuǎn)分解器角度印在EDU上部的EDU標(biāo)簽上。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元標(biāo)簽如圖26所示。

圖26 電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元標(biāo)簽

2.永磁同步電機(jī)

I-PACE上安裝了2個(gè)永磁同步電機(jī)。如圖27所示，使用了配備永磁鐵的轉(zhuǎn)子，永磁鐵與定子繞組處產(chǎn)生的電磁場(chǎng)同步。通過(guò)按照逐漸改變每個(gè)繞組極性的順序向定子繞組上施加三相交流(AC)，定子周圍將會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的電磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子位置與這個(gè)旋轉(zhuǎn)的電磁場(chǎng)保持一致，從而吸引轉(zhuǎn)子磁鐵的磁場(chǎng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)的定子磁場(chǎng)完全同步時(shí)，轉(zhuǎn)子的輸出速度與施加到定子繞組上的AC頻率成一致。在這種情況下，電機(jī)功率輸出達(dá)到最大。當(dāng)電磁場(chǎng)繞著定子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置將會(huì)與其相匹配。變速器的輸入齒輪直接安裝到轉(zhuǎn)子上。

圖27 永磁同步電機(jī)

圖28展示了簡(jiǎn)單永磁同步電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)情況。施加到定子繞組上的三相AC受到控制，因此能夠從一套繞組旋轉(zhuǎn)到下一套繞組，轉(zhuǎn)子遵照相同的速率旋轉(zhuǎn)。施加到定子繞組上的電流的大小和相位與電機(jī)的扭矩輸出成比例，因此需要進(jìn)行精確控制才能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的效率。旋轉(zhuǎn)分解器環(huán)位置傳感器用于準(zhǔn)確檢測(cè)轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)電磁場(chǎng)的速度和位置，以便全面控制電機(jī)輸出。旋轉(zhuǎn)分解器輸出信號(hào)傳送至逆變器。然后，逆變器在定子線圈上施加正確的頻率和電壓，以確保電機(jī)的扭矩輸出與PCM發(fā)送的扭矩請(qǐng)求相匹配。逆變器也使用位置信息來(lái)確保轉(zhuǎn)子始終與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)保持同步。

當(dāng)轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)滯后于定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，隨著永久磁鐵持續(xù)嘗試“趕上”定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電機(jī)將會(huì)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)扭矩。AC輸入的正時(shí)相對(duì)于轉(zhuǎn)子的位置提前，輸入的提前量越大，產(chǎn)生的扭矩也就越大。但是，AC輸入過(guò)于提前將會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)脫離同步狀態(tài)，電機(jī)將會(huì)停轉(zhuǎn)。

AC輸入的正時(shí)也可以相對(duì)于轉(zhuǎn)子的位置滯后。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)試圖往相反的方向拉動(dòng)轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生可調(diào)節(jié)的制動(dòng)扭矩。當(dāng)制動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能時(shí)，電機(jī)將會(huì)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)。隨著轉(zhuǎn)子繞著定子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)將會(huì)穿過(guò)定子繞組，從而感生出三相AC。轉(zhuǎn)子的速度和定子線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度與發(fā)電機(jī)輸出成正比。

圖28 定子-轉(zhuǎn)子的相位關(guān)系

3.電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元(EDU)操作

每個(gè)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元(EDU)操作的操作都由其所附的逆變器根據(jù)來(lái)自動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制模塊(PCM)的扭矩請(qǐng)求指令進(jìn)行控制。逆變器根據(jù)需要在電機(jī)和發(fā)電機(jī)兩個(gè)角色之間切換EDU的操作。當(dāng)EDU作為電機(jī)工作時(shí)，逆變器接收來(lái)自HV蓄電池的直流(DC)電源，然后將其轉(zhuǎn)換為3相交流電(AC)。高壓AC被施加到電機(jī)中的三相定子繞組。來(lái)自旋轉(zhuǎn)分解器環(huán)位置傳感器的數(shù)據(jù)用于控制HV三相AC的相位。根據(jù)來(lái)自PCM的扭矩請(qǐng)求指令，逆變器確定施加到EDU上的HV三相AC的相位(如同步電機(jī)操作部分中所述)。逆變器和PCM通過(guò)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。

當(dāng)處于再生制動(dòng)模式時(shí)，EDU產(chǎn)生三相AC以供應(yīng)至逆變器(如同步電機(jī)操作部分中所述)。逆變器會(huì)將AC整流為DC并調(diào)節(jié)電壓，以便向高壓蓄電池充電。逆變器控制在再生制動(dòng)期間回收的電能以及對(duì)前后輪施加的制動(dòng)效果。PCM通過(guò)FlexRay總線網(wǎng)絡(luò)將來(lái)自每個(gè)EDU的所需制動(dòng)力數(shù)據(jù)發(fā)送至逆變器。

4.EDU變速器部件

EDU內(nèi)部部件如圖29所示，變速器如圖30所示，EDU功率-扭矩曲線如圖31所示。每個(gè)EDU都含有一個(gè)帶開(kāi)放式差速器的單速行星齒輪變速器。該變速器降低了電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，同時(shí)增加了向從動(dòng)輪輸出的扭矩量。前后EDU之間的扭矩分配由PCM進(jìn)行控制，并且基于車輛動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性，以便防止出現(xiàn)過(guò)度轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向不足、車輪打滑等。當(dāng)從靜止?fàn)顟B(tài)加速時(shí)，電機(jī)輸出可在兩秒鐘內(nèi)升高至160kW，同時(shí)后軸將會(huì)輸出更多的扭矩，以便充分利用車輛后部的較高抓地性。但是，可能會(huì)存在來(lái)自底盤輸入的干預(yù)。例如，當(dāng)在低摩擦路面上從靜止?fàn)顟B(tài)起步時(shí)，車輛會(huì)將扭矩偏置從后軸調(diào)節(jié)至前部，以便獲得最高的抓地性。當(dāng)車輛以低于80km/h的速度巡航時(shí)，后軸將會(huì)獲得優(yōu)先級(jí)來(lái)幫助降低座艙內(nèi)的噪聲級(jí)。當(dāng)車輛以較高的速度巡航時(shí)，每個(gè)EDU之間的扭矩分配幾乎都始終保持在50%。在急加速期間，為了使用每個(gè)單元的全部可用功率/扭矩，扭矩分配也為50%。兩個(gè)EDU之間的扭矩偏置將會(huì)持續(xù)得到調(diào)整，以便針對(duì)駕駛條件提供最高的抓地性。

注意：I-PACE具有一個(gè)駕駛爬行模式，駕駛員能夠從觸摸屏菜單中選擇該模式。在選擇后，該模式將允許車輛在駕駛員松開(kāi)制動(dòng)踏板時(shí)輕微地向前移動(dòng)，就像傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器一樣。只有在變速器處于駐車檔時(shí)才能打開(kāi)或關(guān)閉該模式。

圖29 EDU內(nèi)部部件

圖30 EDU變速器

圖31 EDU功率-扭矩曲線

五、駐車鎖執(zhí)行器

1.駐車鎖執(zhí)行器

駐車鎖執(zhí)行器位于前EDU的左后側(cè)，位置如圖32所示，內(nèi)部操作示意圖如圖33所示。安裝在EDU殼體內(nèi)部的一個(gè)鎖定爪由一根彈簧固定在分離位置。選擇駐車檔后，執(zhí)行器操作會(huì)導(dǎo)致鎖定爪嚙合到EDU輸出裝置上的齒圈中，以機(jī)械方式將該裝置鎖定到位。換檔控制開(kāi)關(guān)(TCS)如圖34所示。變速器換擋旋鈕(TCS)有4個(gè)開(kāi)關(guān)，分別用于前進(jìn)檔D、空檔N、倒車檔R和駐車檔P。駕駛員選擇TCS上的“D”、“N”或“R”檔后，PCM將會(huì)自動(dòng)釋放駐車鎖。來(lái)自TCS的信號(hào)通過(guò)高速(HS)控制器局域網(wǎng)(CAN)電源模式0系統(tǒng)總線發(fā)送至PCM。PCM會(huì)將一個(gè)PWM信號(hào)發(fā)送至駐車鎖執(zhí)行器和前逆變器，以執(zhí)行相應(yīng)的操作。

圖32 駐車鎖執(zhí)行器

圖33 駐車鎖執(zhí)行器內(nèi)部操作示意圖

圖34 換檔控制開(kāi)關(guān)(TCS)

2.駐車鎖執(zhí)行器控制

駐車鎖執(zhí)行器控制框圖如圖35所示。當(dāng)按下TCS上的“P”(駐車檔)開(kāi)關(guān)時(shí)，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)控制模塊將會(huì)先應(yīng)用電動(dòng)駐車制動(dòng)器(EPB)，然后應(yīng)用駐車鎖。PCM通過(guò)FlexRay與ABS控制模塊通信以應(yīng)用EPB。PCM通過(guò)HSCAN電源模式0系統(tǒng)總線接收來(lái)自TCS的信號(hào)，以操作駐車鎖。駐車鎖和EPB的操作取決于車速。

(1)超過(guò)3km/h：不應(yīng)用EPB，不應(yīng)用駐車鎖，根據(jù)需要向前部和后部EDU供電，儀表盤(IC)中顯示“速度太高，無(wú)法制動(dòng)”信息。

(2)小于3km/h：應(yīng)用EPB以使車輛停止，當(dāng)車輛靜止時(shí)，接合駐車鎖，TCS中的“P”警告指示燈點(diǎn)亮，不會(huì)向前部和后部EDU供電。

如果駐車鎖執(zhí)行器中存在故障，則TCS上的“P”將會(huì)閃爍。儀表盤(IC)上的警告指示燈將會(huì)顯示出來(lái)。PCM將會(huì)記錄所有故障診斷碼(DTC)。利用JLR認(rèn)可的診斷設(shè)備可以接合和分離駐車鎖執(zhí)行器，利用該設(shè)備也可以查看PCM指令信號(hào)和駐車鎖執(zhí)行器位置數(shù)據(jù)。更換駐車鎖執(zhí)行器后，無(wú)需對(duì)駐車鎖執(zhí)行器進(jìn)行重新校準(zhǔn)。

圖35 駐車鎖執(zhí)行器控制框圖

3.車輛施救

如果駐車鎖系統(tǒng)發(fā)生故障(如車輛無(wú)電)，可以緊急手動(dòng)解除P檔。變速器駐車釋放桿位于發(fā)動(dòng)機(jī)罩下方，如圖36所示。如果車輛需要進(jìn)行施救，則務(wù)必激活變速器駐車釋放系統(tǒng)。如圖37所示，若要激活變速器駐車釋放系統(tǒng)，則應(yīng)該向上拉動(dòng)釋放桿90°，直至其鎖定到位(A)。若要釋放該釋放桿并將變速器切換回駐車檔，則應(yīng)該向外拉動(dòng)機(jī)構(gòu)鎖定卡舌(B)，然后釋放桿將會(huì)返回其靜止位置(C)。注意：在釋放桿返回其靜止位置后，務(wù)必確保拉索也縮回其原始位置。

圖36 變速器駐車釋放桿的位置

圖37 變速器駐車釋放桿的操作

六、電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)控制部件

1.控制系統(tǒng)部件組成

電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)部件如圖38所示。動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制模塊(PCM)控制前部和后部電力變頻轉(zhuǎn)換器(EPIC)，而電力變頻轉(zhuǎn)換器控制相應(yīng)的前部和后部電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元(EDU)。當(dāng)EDU作為電機(jī)運(yùn)行時(shí)，EPIC從電動(dòng)車(EV)蓄電池接收直流電(DC)電源，將高壓(HV)DC轉(zhuǎn)換成HV3相交流電(AC)，以提供給EDU所需電源。當(dāng)EDU作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行以提供再生制動(dòng)時(shí)，EPIC將來(lái)自EDU的HVAC轉(zhuǎn)換成HVDC，以為EVHV蓄電池充電。PCM控制電力驅(qū)動(dòng)溫度控制系統(tǒng)以使前部和后部EPIC冷卻。PCM還控制前EDU中的駐車鎖執(zhí)行器。

1.制動(dòng)助力器模塊(BBM)；2.加速器踏板位置(APP)傳感器；3.動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制模塊(PCM)；4.制動(dòng)踏板開(kāi)關(guān)；5.變速器換檔旋鈕(TCS)；6.約束控制模塊(RCM)；7.后電力變頻轉(zhuǎn)換器(EPIC)；8.后電力驅(qū)動(dòng)單元(EDU)；9.位于左車門后視鏡中的環(huán)境氣溫(AAT)傳感器；10.電動(dòng)車(EV)蓄電池；11.車身控制模塊/網(wǎng)關(guān)模塊；(BCM/GWM)；12.電力驅(qū)動(dòng)冷卻液泵；13.帶有駐車鎖的前部EDU；14.駐車鎖執(zhí)行器；15.電力驅(qū)動(dòng)冷卻液溫度傳感器-電力驅(qū)動(dòng)散熱器出口；16.防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)控制模塊；17.電動(dòng)冷卻風(fēng)扇；18.電力驅(qū)動(dòng)冷卻液控制閥；19.主動(dòng)進(jìn)氣格柵；20.空調(diào)(A/C)溫度壓力傳感器-回收熱交換器出口；21.前EPIC；22.電力驅(qū)動(dòng)冷卻液溫度傳感器-4路接頭。