保时捷918动力传输系统结构原理

湖南/李治国

保时捷918动力传输系统结构原理

湖南/李治国

一、概述

保时捷918 Spyder在前桥和后桥上配备了两个机械独立的电驱动装置。通过与后桥电机和V8发动机的总扭矩相比较，对前桥电机的驱动扭矩进行连续控制实现四轮驱动功能（PTM为保时捷牵引力控制管理系统）。 此系统设计的优势在于前后桥上的驱动扭矩控制相互独立、完全可变且非常迅捷。

二、电动前轮驱动（如图1所示）

图1 电动前轮驱动

电动前轮驱动包括：1个电机、1个具有固定比例的两级中间轴变速器（如图2所示）和1个差速器。 不需要可换挡变速器，因为电机具有较高的扭矩（即使静止时）和较宽的转速范围。与可换挡变速器概念相比，此款变速器的效率显著提高、重量更轻。 选择的固定比例代表起步和行驶性能的最佳折中。为防止超过允许的最高电机转速（14000r/min），当驾驶速度超过235km/h时，将通过集成在差速器中的离合器中断前轮与电机之间的动力传输。

图2 电动前轮驱动的中间轴变速器

1.离合器功能（如图3和图4所示）

离合器由电磁阀执行器带动。执行器按压带有传感器板的复位弹簧上的垫片，促使驱动环沿着轴向移动。驱动环的外部与传动齿轮相连，该齿轮又通过中间轴与电机相连。驱动环的面上有直齿，可与差速器主体直接啮合。这就形成了动力传输路径。执行器由DME控制单元控制。如果执行器通电，则离合器闭合。如果电流减小，复位弹簧会将驱动环推回其初始位置，然后离合器打开，如图5所示。

DME控制单元通过霍尔效应传感器分三个阶段监测离合器的位置。为此，霍尔效应传感器将检测传感器板的位置。可以检测到下列位置：

◆离合器打开

◆离合器闭合

◆离合器“齿对齿”

在换挡期间，旋转震动叠加到驱动扭矩上，以确保离合器的可靠启用和停用。这是通过前桥电机的相应启用实现的。

2.机油供给/润滑

图3 前差速器

前桥主减速器不在油池中运转，以便进一步将阻力损失降至最低。高速旋转的齿轮将机油向上吊至油槽中，机油在油槽中缓慢回流，润湿所有相关润滑点。为实现机油分配，电机在无负荷的情况下周期性启用，以确保前桥主减速器即使在前桥电机处

于脱离状态时也能得到充分润滑。

图4 前差速器分解图

图5 离合器工作状态

3.电动前轮驱动的冷却

变速器壳体与前桥电机一起连接到中温冷却回路。 冷却液经环形通道流过变速器壳体和电机壳体套。

4.变速器输出轴

保时捷918 Spyder 采用带有三销式万向节的驱动轴，如图6所示。此接头系统源自赛车设计，使变速器具有重量轻、摩擦小和噪音低几方面的优势。 变速器输出轴带有罐形套筒法兰，此类法兰的内侧有三道座圈。此类法兰用作三销式万向节的插入传动轴。

三、后桥混合动力模块（如图7所示）

后桥混合动力模块正好位于发动机和PDK之间，由后桥电机、离合器、发动机减震器和铝制壳体组成。此设计允许同时传输内燃机和电机的驱动力（并联混合动力设计）。 在电力驱动或滑行期间，可通过离合器中断后桥电机与V8发动机之间的动力传输。

1.离合器（如图8所示）

图6 三销式万向节的驱动法兰（剖面图）

图7 后桥混合动力模块

离合器为单片干式离合器，专用于可靠传输高达900N·m的扭矩。单片干式离合器通过轴促动器启动，具体取决于行驶条件。此操作由DME控制单元控制，驾驶员几乎觉察不到。

2.轴促动器（如图9所示）

轴促动器是由电动机驱动的执行器，其通过总活塞积聚液压以启用离合器。轴促动器的安装位置如图10所示。轴促动器是混合动力CAN总线上的一个节点。芯主轴执行器安装在后部，位于单元托架上尾灯的正前方。传感器单元的膨胀箱位于右侧，后扰流板的正前方。

图8 后桥混合动力模块剖面图

图9 轴促动器

图10 轴促动器的安装位置

3.发动机减震器（如图11所示）

安装扭转减震器，以最大限度减少发动机与混合动力模块之间的扭转震动。

图11 发动机减震器