保时捷918 Spyder DME发动机电控系统结构与组成（四）

湖南/候志华

（1）充电时间

可实现的充电时间取决于以下几个因素：

◆使用的充电设备

◆各个电源连接的功率

◆电源电压的波动

◆可能设置的充电电流限制（仅限于保时捷交流通用充电器）

◆环境温度

◆高压锂离子蓄电池的温度

◆乘客舱空调预启动功能是否开启

◆高压锂离子蓄电池的剩余电量

锂离子蓄电池的物理特性决定了充电过程是非线性的。随着剩余电量增加，蓄电池潜在的电流吸收会减小。这意味着蓄电池充电进度看上去比剩余电量增加的进度要慢。

规定的充电时间是在最佳条件下测得的指导值（充电开始时的剩余电量0，充电结束时的剩余电量100%），如表7所示。

对于常规充电，建议将保时捷交流通用充电器与大功率的工业电源插座或者与保时捷直流快速充电桩结合使用。

4.使用保时捷交流通用充电器进行充电

首先检查保时捷交流通用充电器的控制单元上是否安装了正确的电源电缆和车辆电缆。如果安装的不是正确的电缆，则应根据操作说明进行更换。

（1）使车辆做好充电准备（关闭点火装置，启用停车制动器）。

（2）将电源电缆连接到合适的出口，待机按钮/LED 灯闪烁蓝色灯光显示字段：保时捷。如图34、图35所示。

┃图34 保时捷显示屏

┃图35 显示未插入

表7 充电时间

◆自检已激活

◆待机按钮/LED 灯亮起白色灯光

◆显示字段：“未插入”

（3）将车辆电缆连接到车辆充电口，待机按钮/LED 灯亮起绿色灯光显示字段：已插入，如图36所示。

┃图36 显示已插入

（4）此时将自动开始充电，待机按钮/LED 灯闪烁绿色灯光，显示字段：已插入且正在充电。

5.使用公共充电基架进行充电

要在公共充电基架上进行充电需选配充电电缆（模式3），不可使用定时器充电。

功能：

◆使车辆做好充电准备（关闭点火装置，启用EPB）

◆将充电电缆（模式 3）连接到车辆

◆将充电电缆（模式 3）连接到公共充电基架

◆按照各个充电基架的操作说明进行操作

6.使用保时捷直流快速充电桩进行充电（如图37所示）

┃图37 保时捷直流快速充电桩状态 LED 灯

◆使车辆做好充电准备（关闭点火装置，启用EPB）

◆打开保时捷直流快速充电桩

◆从支架上拆下车辆电缆，状态LED1灯亮起绿色灯光，闪烁绿色灯光状态 LED2灯亮起绿色灯光

◆将车辆电缆连接到车辆充电口，状态 LED1灯亮起绿色灯光，状态LED2灯闪烁绿色灯光

◆此时将自动开始充电，状态LED1灯亮起绿色灯光状态，LED2灯亮起绿色灯光状态，LED3灯闪烁绿色灯光

如果在公共充电基架上充电时出现错误消息，首先应进行检查，确保定时器充电功能已事先停用。

7.正常充电过程状态显示

正常充电过程的状态显示如表8所示。

表8 状态显示

┃图38 车辆中的高压部件

十二、电源电子装置

1.概述

相比保时捷 Panamera S E-Hybrid，保时捷 918 Spyder 采用了两个电源电子装置单元（如图38所示），每个对应一台电机。这些电源电子装置与保时捷Panamera S E-Hybrid 所采用的装置完全相同。保时捷 918 Spyder 的两台电源电子装置单元都有不同的软件版本，可满足前后桥的不同操作条件，如图39所示。

┃图39 电源电子装置

一台电源电子装置单元位于前桥前部，另一台位于后桥前部、发动机右侧。电源电子装置单元负责执行以下任务：

◆将高压锂离子蓄电池提供的直流电压转换为三相交流电压，以便为电机供电

◆对电机在制动能量回收期间提供的三相电压进行整流，以便对高压锂离子蓄电池进行充电

◆利用高压锂离子蓄电池为12V蓄电池提供充电电压

两台电源电子装置都具有用于此工作的脉冲控制式逆变器和DC/DC转换器。脉冲控制式逆变器将高压锂离子蓄电池的直流电压转换成振幅和频率均可变的三相交流电压，以便为电机供电。反过来，能量回收或充电模式中，三相交流电压会转换成直流电压，以便为高压锂离子蓄电池充电。

2.电源电子装置连接

每个箱中的电源电子装置下部都另外安装了等电位连接线路（如图40所示中不可见）。

3.电源电子装置冷却

电源电子装置的冷却是通过结合电机使用车辆的中温冷却回路实现的。

4.12V蓄电池的充电策略

在驾驶操作期间和从电网为高压锂离子蓄电池充电期间，前电源电子装置单元的DC/DC 转换器为12V车辆蓄电池提供对应的充电电压。仅在需要时（如在前电源电子装置热负荷高的情况下），后电源电子装置单元的DC/DC转换器才会激活， 为12V车辆电气系统供电。

┃图40 电源电子装置连接

表9 技术数据

┃图41 前桥电机的功率曲线图

为12V蓄电池充电通常应通过为高压锂离子蓄电池充电来进行。

12V蓄电池的充电也可通过12V充电器来完成，例如因12V蓄电池完全放电而导致高压锂离子蓄电池无法充电时。

表10 前桥电机技术数据

5.服务信息

两台电源电子装置单元都具有与混合动力和传动系统CAN总线连接的接口。只能通过传动系统CAN总线与PIWIS检测仪Ⅱ进行诊断通信。

这些电源电子装置单元硬件方面完全相同，因此零件数量也相同。

在服务机构中，电源电子装置单元始终带有用于后混合动力模块的软件。电源电子装置单元必须重新充电，以用于电动前桥驱动。

6.电源电子装置的技术数据（如表9所示）

安装电源电子装置时，必须确保等电位连接线路正确安装。任何情况下都必须遵照《车间手册》中的说明进行操作！小心，避免致命伤害！

十三、电机

保时捷 918 Spyder 使用两台不同的永磁同步电机（PSM）提供电力驱动功率。一台电机驱动前桥，另一台驱动后桥。

1.前桥电机

前桥上的电机安装在具有固定减速比的变速器上与轴平行的位置。因此整个单元具有极高的机械效率，这是在新欧洲行驶循环测试（NEDC）中保证极低油耗的前提条件。因此前桥电机主要用于纯电动驾驶操作和高压蓄电池充电。如图41所示。

为了确保不超过电机允许的最大转速（14000r/min），行驶速度超过235km/h时电机就会与前轮驱动机械地分离。

前桥电机冷却：

前桥电机与电动前轮驱动的变速器壳体一起连接到中温冷却回路。冷却过程发生在前桥电机壳体的套筒中。

前桥电机技术数据如表10所示。

2.后桥电机

后桥上的外部转子电机用作发动机的并联混合动力，如图42所示。这意味着电机安装在V8发动机和 PDK之间。电机可单独驱动后桥或通过离合器与发动机共同驱动后桥。它还用于启动V8发动机。

后桥电机冷却：由于功率比保时捷 Panamera S E-Hybrid 的电机大得多，所以后桥电机配有新型高效空气/水冷却系统。得益于这两种冷却媒介，可以同时利用液体冷却（较高的特定冷却能力，热稳定性）和空气冷却（高度电气隔离）的优势，如图43所示。

┃图42 后桥电机的功率曲线图

┃图43 冷却空气连接（后桥电机）

后桥电机的冷却空气从V8发动机清洁空气侧的右空气滤清器处进入。因此可以尽可能减小冷却管路的脏污，同时使空气冷却效率在车辆使用寿命期间保持不变，如图44所示。

经过过滤的空气通过径向布置的冷却空气管路进入定子绕组和变速器侧风扇轮。受热的冷却空气经由排气管路从电机壳体中排出。如图45、图46所示。

┃图44 冷却空气管路（后桥电机）

┃图45 定子绕组冷却

定子托架额外配备了冷却液套筒。冷却液供给通过中温冷却回路实现。

┃图46 后桥电机剖面图

后桥电机技术数据如表11所示。

十四、工作模式

1.概述

保时捷 918 Spyder 是一款具有三种不同驱动力源的混合动力性能车辆。这些驱动力源可以不同的方式相互搭配，具体取决于选择的驾驶风格。

为了让客户能够尽可能轻松地影响系统的行为，保时捷 918 Spyder 配备了赛车使用的 MAP开关。MAP开关位于右方向盘轮辐下方，可用来选择四种不同的驾驶模式并具有所谓的赛道驾驶配置，如图47所示。

2.E（电力驱动）（如图48所示）

◆在有足够SOC且机油温度高于0℃的情况下启动后的标准模式

表11 后桥电机技术数据

┃图48 电力驱动

◆首选纯电力驱动力

◆发动机仅在必要时（加速踏板踩过附加压力点）才开启

◆“快速超级加速”受限（类似于混合动力驱动模式）

◆滑行功能处于启用状态（车速不超过150km/h）

◆PDK换挡策略针对电动机驱动力进行了优化

◆蓄电池放电至约 10% SOC，然后自动转换为混合动力模式

3.H（混合动力）（如图49所示）

┃图49 混合动力

◆电机和发动机的混合操作，油耗经过优化

◆“快速超级加速”受限

◆滑行功能处于启用状态（车速不超过150km/h）

◆自动启动/停止功能处于启用状态

◆PDK换挡策略针对低油耗进行了优化（低转速范围，换挡时间小于100ms）

4.S（运动混合动力）（如图50所示）

┃图50 运动混合动力

◆发动机始终处于工作状态

◆通过电机获得最大电子超级加速功能（降至最低SOC）

◆滑行功能处于停用状态

◆自动启动/停止功能处于停用状态

◆PDK换挡策略以动态和性能为导向（中转速范围，换挡时间小于80ms）

◆蓄电池充电到90%SOC，实现全部超级加速潜力

5.R（赛车混合动力）（如图51所示）

┃图51 赛车混合动力

◆发动机在高负荷下工作

◆通过电机获得最大电子超级加速功能，实现平稳的赛道操作（降至约20%SOC）

◆滑行功能处于停用状态

◆自动启动/停止功能处于停用状态

◆PDK换挡策略以高度动态和性能为导向（高转速范围，换挡时间小于50ms）

◆蓄电池充电到 97% SOC，实现全部超级加速潜力

6.R + 红色按钮（赛道驾驶）（如图52所示）

┃图52 赛道驾驶

◆发动机和电机在性能达到极限的情况下工作

◆通过电机获得最大电子超级加速功能（降至最低SOC），以加速踏板踩过附加压力点来计量

◆滑行功能处于停用状态

◆自动启动/停止功能处于停用状态

◆PDK换挡策略以高度动态和性能为导向（高转速范围，换挡时间小于50ms）

◆蓄电池充电到97% SOC，实现全部超级加速潜力

注：启用赛道驾驶模式后，MAP开关中的所有LED都关闭。

（待续）