1.2.5.1. Các van điện từ:
Bảng 1.4. Phân loại van điện từ
Loại van Tên van
N215 – A, N216 – B, N218 – D. N233 – E, N371 – F.
Nếu van điều khiển với đặc tính tăng được cấp điện, áp suất điều khiển tăng theo dòng điện điều khiển. Các phanh và ly hợp đã kích hoạt được
đóng. Khi van không được cấp điện, các phần tử chuyển số mở, không
cho phép truyền công suất. [1] N217 – C, N443 – Áp suất hệ thống
Nếu van với đặc tính áp suất giảm được cấp điện, áp suất điều khiển
giảm khi dòng điện tăng. Ly hợp C đã kích hoạt được mở. Áp suất hệ
thống được giảm. Khi van không được cấp điện, Ly hợp C đóng và áp suất hệ thống đạt cực đại. [1]
1.2.5.2. Hệ thống điều khiển điện – thủy lực:
1.2.5.2.1. Sơ đồ điều khiển phanh A (B,F,D,E) và ly hợp C:
14
Van giảm áp RED – V (Reduced valve): giảm áp suất hệ thống thành áp suất điều khiển. Van cấp CV – x (Clutch apply valve, 2 vị trí): Cho phép áp suất từ van N443 đến ly hợp/phanh
tạo hiệu quả đóng/ngắt ly hợp. Van cấp CV – x được kích hoạt bằng áp suất điều khiển từ van điện từ điều khiển ly hợp x. Khi không có áp suất điều khiển từ van điện từ, áp suất hồi về từ van HV – x điều chỉnh van cấp ở trạng thái duy trì áp suất.
Van giữ HV – x (Holding valve, 2 vị trí): Khi có áp suất điều khiển từ van điện từ điều khiển
ly hợp x, van HV – x ở vị trí không cho dầu chạy qua, ly hợp/phanh ở trạng thái đóng.
Van PR – V (Priming valve): Van giúp duy trì một áp suất nhất định trong buồng dầu của ly
hợp/phanh. Khi áp suất từ van điện từ không còn, ly hợp/phanh ở trạng thái mở, nhằm đảm bảo một áp suất nhất định để đáp ứng việc chuyển số tiếp theo diễn ra kịp thời.
15
1.2.5.2.2. Sơ đồ điều khiển số P:
Hình 1.15. Sơ đồ hệ thống điều khiển số P
Van Park – V: Cung cấp/ngắt áp suất hệ thống đến xy lanh số P
Khi chế độ “P” được tắt, van N88 được cấp điện và cung cấp áp suất điều khiển đến van Park– V, van này cho phép áp suất hệ thống được cấp đến xy lanh của van trượt số P (xem phần 1.4.2.1). Để duy trì trạng thái này, van điện từ N486 giữ van trượt số P bằng lực từ.
Cơ chế tự duy trì khi xảy ra hư hỏng: Trong trường hợp van điện từ N486 bị mất điện khi xe
đang chạy, van trượt số P có nguy cơ bị trả về vị trí gài số P. Để ngăn chặn tình trạng này, áp suất hệ thống từ đường cấp vào ly hợp C được cấp vào van Park – V (đường nét đứt đỏ) nhằm giữ áp suất hệ thống luôn được cấp vào xy lanh van trượt, giữ số P ở trạng thái ngắt.
16
1.2.5.2.3. Sơ đồ điều khiển phanh B hai buồng điều khiển:
Hình 1.17. Sơ đồ hệ thống điều khiển phanh B
Chế độ nhả phanh: Buồng B2 đảm nhiệm việc nhả phanh. Van giữ HV-B2 có vai trò duy trì
áp suất trong buồng B2 khoảng 1.9 bar trong thời gian hoạt động bình thường.
Chế độ đóng phanh: Buồng B1 đảm nhiệm việc đóng phanh. Khi van điện từ N216 được
kích hoạt, áp suất điều khiển được cấp đến các van CV-B1, HV-B1, CV-B2. Được chia làm 3 giai đoạn hoạt động, bao gồm:
Hình 1.18. Áp suất dầu ứng với 3 giai đoạn hoạt động
Giai đoạn 1: phanh B vẫn nhả, dầu được cấp đến mặt bên của piston phanh B. Do áp suất
điều khiển vẫn còn thấp (Vì lúc này xe chưa di chuyển trục dẫn bơm không quay, áp suất dầu được cung cấp bởi bơm hỗ trợ V475 đang chạy ở mức thấp nhất) nên áp suất điều khiển cấp đến van CV-B2 không đẩy hết được lò xò, đường dầu từ CV-B2 đến CV-B1 vẫn mở,
17 đẩy piston van CV-B1 theo hướng ngược lại so với áp suất điều khiển từ van N216 (Đường nét đứt) làm áp suất cấp đến buồng B1 thấp.
Hình 1.19. Hoạt động của van CV-B1 và CV-B2 trong giai đoạn 1
Giai đoạn này giữ phanh B ở trạng thái tiếp xúc, được duy trì khi xe đang hoạt động ở chế độ start – stop hoặc khi động cơ đốt trong đang chạy cầm chừng.
Giai đoạn 2: Khi áp suất dầu tăng nhanh do bơm hỗ trợ V475 quay ở nấc cao nhất, áp suất
điều khiển đến van CV-B2 tăng theo, thắng được lực lò xo và đường dầu từ CV-B2 đến CV- B1 đóng lại. Khi đó, áp suất ở buồng B1 tăng nhanh, phanh B bắt đầu đóng.
Giai đoạn 3: Áp suất dầu tăng đến một giá trị nhất định thì phanh B đóng hoàn toàn (Khi xe
chạy ổn định), áp suất này được duy trì trong suốt giai đoạn 3 nhờ van giữ HV-B1.
18
19
20
Hình 1.22. Vị trí đường cấp ATF cho các phần tử chuyển số [2]
1.2.6. Các cảm biến:
1.2.6.1. Cảm biến tốc độ trục sơ cấp G182 và cảm biến tốc độ trục thứ cấp G195:
Cảm biến tốc độ G182 và G195 hoạt động dựa trên nguyên lý Hall
21
Cảm biến tốc độ trục sơ cấp G182:
Đĩa cảm biến của G182 được gắn trên cần dẫn của bộ bánh răng hành tinh thứ nhất. Bánh răng hành tinh 1 không được kết nối trực tiếp với trục vào của hộp số, nên giá trị phân tích từ cảm biến không khớp với giá trị tốc độ vào của hộp số.
Với số 1,2 và R, phanh A và phanh B được đóng và cần dẫn 1 đứng yên. Cảm biến không được cung cấp tín hiệu tốc độ. Trong trường hợp này, tốc độ đầu vào hộp số được xác định dựa trên tốc độ động cơ và tốc độ trục thứ cấp hộp số.
Với số 3 đến 8, Bánh răng hành tinh 1 quay theo tỉ số truyền của bộ bánh răng hành tinh. Trong các cấp số này, dữ liệu phân tích được sử dụng để tính toán tốc độ đầu vào hộp số. Cấp số 6 có tỉ số truyền là 1.00. Với tốc độ của cần dẫn 1, giá trị tính toán trùng khớp với tốc độ đầu vào của hộp số. Nếu ly hợp F đóng và số 6 đang được chọn, tốc độ được phân tích bởi G182 chính là tốc độ của ĐCĐT. [1]
Cảm biến tốc độ trục thứ cấp G195:
G195 phân tích tốc độ đầu ra hộp số. Đĩa cảm biến của G195 được bố trí trên cần dẫn của bánh răng hành tinh 4. Cần dẫn này cũng chính là trục ra của hộp số. [1]
22
1.2.6.2. Cảm biến vị trí số đỗ xe G747:
Cảm biến G747 trên Audi A8 hybrid giám sát vị trí của số P. Nó là một phần tích hợp trong mạch thủy lực E26/11 và bao gồm 2 cảm biến Hall.
Hình 1.25. Cảm biến vị trí số P (khóa đỗ xe) [1]
1.2.6.3. Cảm biến nhiệt độ ATF G93:
Thông tin về nhiệt độ ATF cần thiết cho những chức năng sau đây:
Thích ứng với việc thay đổi áp suất (áp suất hệ thống) như tăng hoặc giảm áp suất trong quá trình chuyển số
Kích hoạt và ngưng kích hoạt các chức năng dựa trên nhiệt độ.
Xác định tập hợp nhiệt độ dầu
Như tín hiệu thay thế cho cảm biến nhiệt độ trong bộ điều khiển hộp số J217, chịu trách nhiệm phân tích để hạ nhiệt độ ATF. [1]
1.2.6.4. Nhận xét về cải tiến so với hộp số trước đó:
Trước khi hộp số tự động 8 cấp được đưa vào lắp ráp trên các dòng xe Audi, hộp số 6 cấp 6HP được sử dụng rộng rãi. So với hộp số 6 cấp trước đó, hộp số hiện tại đã có những cải tiến đáng kể. Nhà sản xuất đã tăng từ 6 lên đến 8 cấp số tiến nhằm mở rộng phạm vi tỉ số truyền. Tỉ số truyền lớn nhất của hộp số 8 cấp lên đến 4.714, giúp xe tận dụng được momen xoắn từ động cơ vòng tua thấp, xe tăng tốc tốt mà không cần quá nhiều momen xoắn. Tỉ số truyền nhỏ
23 nhất chỉ còn 0.67, giúp động cơ giảm số vòng quay khi xe duy trì tốc độ cao. Nhờ đó, xe giảm thiểu mức tiêu hao nhiên liệu. Bơm cung cấp áp suất thủy lực chính được thay thế bằng bơm cánh gạt 2 cổng, trước đó là bơm bánh răng. Bơm cánh gạt có hiệu suất chung cao hơn bơm bánh răng do hiệu suất thể tích cao (ít thất thoát hơn bơm bánh răng) và hiệu suất thủy cơ cao hơn bơm bánh răng (tổn hao do ma sát ít). Nhờ vậy, áp suất thủy lực được cung cấp đầy đủ mà ít hao tổn hơn, đồng thời giảm chi phí do bơm cánh gạt có chi phí chế tạo thấp hơn nhiều so với bơm bánh răng. Các cải tiến trong hệ thống thủy lực góp phần giúp cho việc chuyển số nhanh, êm ái, động cơ không bị thay đổi trạng thái đột ngột, làm giảm tiêu hao nhiên liệu của xe.
24
1.3. Truyền động điện:
Hình 1.26. Hệ thống điều khiển và truyền động bằng điện
1.3.1. Hệ thống pin hybrid AX1: 1.3.1.1. Pin cao áp A38 (Pin hybrid): 1.3.1.1. Pin cao áp A38 (Pin hybrid):
Pin cao áp A38 bao gồm 2 khối pin mắc nối tiếp nhau. Cả hai khối pin được kết nối với nhau bằng kết nối bảo trì TW. Mỗi khối pin bao gồm hai mô đun pin. Một mô đun pin gồm 18 pin lithium ion và có mức điện áp danh định là 66.5 V. Trong suốt quá trình hoạt động của xe, dòng điện cung cấp cho tải và dòng điện sạc được xác định bởi cảm biến dòng và được giám sát bởi bộ điều khiển điều chỉnh pin J840. SOC của pin được duy trì từ 30% đến 80% tổng dung lượng. Việc giới hạn SOC nhằm kéo dài tuổi thọ và giảm thiểu nguy cơ hư hỏng của pin. Trên màn hình hiển thị, SOC được biểu thị từ 0% đến 100%.
25 Pin A38 được sạc trong quá trình hoạt động của xe nhờ động cơ điện V141. Trong suốt quá trình hoạt động, hệ thống điện 12V được cung cấp bởi pin A38. [3]
Hình 1.27. Pin hybrid A38 [3]
1.3.1.2. Bộ điều khiển pin J840:
Bộ điều khiển pin J840 có những nhiệm vụ sau đây:
Phân tích và đo lường điện áp của pin
Phân tích và đo lường điện áp của mỗi phần tử pin lithium ion
Đo lường nhiệt độ của pin cao áp
Điều chỉnh nhiệt độ của pin cao áp thông qua hệ thống làm mát pin
Lưu trữ dữ liệu
Kích hoạt các tiếp điểm cao áp
Giám sát và đánh giá đường dây an toàn
Thực hiện và đánh giá thử nghiệm các điện
Xác định SOC của pin cao áp
Đo dòng điện sạc và dòng điện cung cấp. [3]
1.3.1.3. Hệ thống làm mát pin:
Các phản ứng hóa học xảy ra và sinh ra năng lượng nhiệt khi pin cao áp được sạc và khi cung cấp điện. Bởi vì pin cao áp có thể luân phiên sạc và xả liên tục, gây ra sự tích tụ nhiệt đáng kể. Điều này không chỉ làm giảm tuổi thọ của pin mà còn làm tăng điện trở trên dây dẫn, gây tổn hao năng lượng. Cụm pin hybrid AX1 có một hệ thống làm mát nhằm đảm bảo nhiệt độ nằm trong phạm vi cho phép (nhiệt độ hoạt động tối ưu là khoảng 200C). Hệ thống làm mát
26 hoạt động nhờ hệ thống cung cấp điện 12V và có một giàn bay hơi riêng kết nối với mạch làm mát của máy nén điện A/C. [3]
Các bộ phận chính:
Quạt V457
Servo điều khiển nắp tuần hoàn không khí 1 V479
Servo điều khiển nắp tuần hoàn không khí 2 V480
Cảm biến nhiệt độ giàn nóng G756
Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh G757
Van ngắt chất làm lạnh N517
Giàn bay hơi.
Hình 1.28. Hệ thống làm mát pin [3]
1.3.2. Nguồn điện và mô đun JX1:
Nguồn điện và mạch điều khiển dẫn động điện JX1 gồm cách bộ phận sau:
Bộ điều khiển động cơ điện J841
Bộ biến tần A37
Bộ biến áp A19
Tụ điện trung gian C25
Nguồn điện và mạch điều khiển điện tử là kết nối trung tâm giữa hệ thống điện cao áp và nguồn điện 12V. Nguồn điện và mạch điều khiển điện tử có đường dây cao áp cho pin hybrid, động cơ điện và máy nén A/C.
27 Nguồn điện và mạch điều khiển điện tử cung cấp dòng điện 12V trên bo mạch với điện áp từ pin qua cực 12V.
Phần mềm của nguồn điện và mạch điều khiển điện tử được cài đặt tập trung ở bộ điều khiển động cơ điện J841. Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi với nó thông qua mạng CAN hệ thống truyền lực và mạng CAN hybrid. [1]
P3 – Máy nén A/C. P1 – Pin hybrid (+) P2 – Pin hybrid (-)
P6 – Động cơ điện V141 (W) P5 – Động cơ điện V141 (V) P4 – Động cơ điện V141 (U)
Hình 1.29. Nguồn cao áp. [1]
Bảng 1.5. Thông số về điện áp và dòng điện [1]
Mô tả Thông số
DC/AC 266 Vnom. In 189 Veff AC
Dòng AC liên tục 240 Aeff
Dòng AC cực đại 395 Aeff
AC/DC 180 Veff đến 260 Vnom.
0 – 215 V
DC/DC 266 V đến 12 V và 12 V đến 266 V
Công suất đầu ra DC/DC (kW) 2.6
28
1.3.2.1. Bộ biến tần A37:
Bộ biến tần động cơ điện A37 chuyển dòng điện một chiều tạo ra bởi pin hybrid A38 thành dòng điện 3 pha, điều chế độ rộng xung điện áp xoay chiều. Phụ thuộc vào trang thái sạc của pin, điện áp có thể dao động từ 202V đến 295V. Điện áp 202V tương ứng với SOC khoảng 34.5%, đây là giới hạn dưới của pin. Điện áp 295V tương ứng với SOC 80%, đây là giới hạn trên của pin. Với mục đích đơn giản hóa, giá trị trung bình điện áp 266V được xem như giá trị điện áp xoay chiều danh định. [1]
Hình 1.30. Bộ biến tần A37 [1]
Có 6 transistor (loại transistor lưỡng cực cổng cách ly IGBT) trong bộ biến tần A37, hai transistor cho mỗi pha trong ba pha U, V và W. Các transistor được kích hoạt bởi J841 bằng tín hiệu PWM. [3]
Đồ thị dưới biểu diễn điện áp và đường cong dòng điện của 1 pha.
Điện áp xoay chiều PWM và dòng điện dạng sóng sin tạo ra từ nó được biểu diễn theo thời gian.
Dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi sự khác nhau của bề rộng xung. Thời gian kích hoạt độ rộng xung mỗi lần càng cao, dòng điện càng lớn.
Bằng cách này, điện áp xoay chiều được biến đổi thành dòng điện 3 pha trong lõi các cuộn dây. Biên độ dòng điện xoay chiều 3 pha càng cao, mô men xoắn tao ra càng lớn và được truyền động bằng động cơ điện V141.
29
Hình 1.31. Đồ thị mô tả điện áp AC dạng xung và dòng điện AC [1]
1.3.2.2. Bộ biến áp A19:
Bộ biến áp A19 là bộ chuyển đổi DC/DC và chuyển đổi điện áp từ 266V DC xuống 12V DC cho hệ thống điện trên xe. Nó cũng có khả năng chuyển đổi điện áp 12V thành 266V. [3]
1.3.2.3. Tụ điện trung gian C25:
C25 có nhiệm vụ ổn định điện áp. Biến động điện áp có thể xảy ra khi khởi động hoặc kick – down. Được phóng điện chủ động và bị động khi cực 15 OFF hoặc nếu hệ thống điện cao áp bị ngắt do tín hiệu sự cố. Phóng bị động là khi tụ điện C25 phóng qua điện trở 22 kOhm. Trong quá trình phóng chủ động, điện trở 1 kOhm được mắc song song với điện trở 22 kOhm. Điều này đảm bảo tụ điện C25 được xả trong thời gian ngắn nhất. [3]
30
Cung cấp điện ở chế độ máy phát:
Nếu động cơ điện V141 đang hoạt động ở chế độ máy phát, bộ biến tần A37 chuyển đổi điện áp xoay chiều 3 pha thành điện áp 1 chiều lên tới 295V.
Điện áp 1 chiều tạo ra cung cấp cho hệ thống điện cao áp và nguồn điện 12V thông qua