48V技术在奥迪Q7上就已经采用了,但是在奥迪Q7上只是子供电网,带有12V发电机。这个12V发电机通过一个变压器来给48V蓄电池供电,然后这个48V蓄电池再给特殊部件供应48V的直流电。随着这个48V子供电网的引人,还出现了两个新的端子名称:端子40,用于48V正极侧;端子41,用于48V负极侧。 奥迪A8(车型4N)是第一个装备有48V主供电网的奥迪车型。具体说就是使用了水冷式皮带驱动的启动发电两用机以及一个48V锂离子蓄电池。这个48V供电网同时也是MHEV( Mild Hybrid Electric Vehicle,轻度混合动力电动车)技术的基础。这款奥迪A8(车型4N)也经常被称作48 V-MHEV(图5-2-1)。
1.48V供电网部件。
48V供电网的主要部件是皮带驱动的启动发电两用机和锂离子蓄电池。这个皮带驱动的启动发电两用机在作为发电机用时,其功能就是为48V供电网提供电能:如果作为起动机用时,那它就被看作是48V供电系统中的用电器。变压器就是48V供电网和12V供电网之间的连接部件(图5-2-2)。
12V供电网中使用铅酸蓄电池来为所有12V用电器供电,在奥迪A8(车型4N)上市时,这些用电器包括了全部控制单元以及12V小齿轮式起动机。但该起动机只在冷启动时启动内燃机用,在其他时候的启动则由48V皮带驱动的启动发电两用机来完成。
2.电能管理。
数据总线诊断接口1533(网关)负责12V供电网和48V供电网的电能管理。J533从蓄电池监控控制单元1367处获取12V蓄电池的状态信息,1367通过LIN总线与J533进行通信。
皮带驱动的启动发电两用机通过子总线系统把信息发送给发动机控制单元J623,J623通过 Flexray总线来与网关进行通信。
网关是通过混合动力CAN总线(CAN- Hybrid)来与变压器以及48V蓄电池进行通信的。
48V供电网以及与供电相关的12V部件的原理示意(图5-2-3)。
48V部件如图5-2-4所示。
3.启动发电两用机C29。
C29是48V皮带驱动式启动发电两用机。当作发电机用时,它为48V蓄电池充电并给变压器输送48V直流电。该电机既可以做起动机用,也可以为内燃机提供帮助( Boost功能)。
启动发电两用机C29(图5-2-5)是水冷式的,它配备有一个电动水泵。C29通过子总线(也常被称作专用CAN总线)来与发动机控制单元进行通信,通过脉冲宽度调制信号(PWM信号)来操控启动发电两用机水泵V621。
(1)V621的操控：启动发电两用机水泵V621的操控情况根据发动机的不同而不同。
如果配备的是3.0LTD1发动机,那么该水泵是连接在启动发电两用机上的;如果配备的是3.0LTFS发动机,那么该水泵是直接连在发动机控制单元上的。V621接入发动机冷却循环中的方式,也是每种发动机都是不同的,在某些发动机上,是通过主水泵来帮助冷却液流经启动发电两用机水泵的,而在别的发动机上则不是。
在有些情况下,V621在发动机冷却循环内还承担着另外的任务。发动机控制单元的软件中已经规定好了到底在什么条件下需要让启动发电两用机水泵来工作。在售后服务中,可通过执行元件诊断来激活V621以便进行功能检查(表5-2-1)。
(2)与内燃机的连接启动发电两用机是通过多楔皮带与内燃机相连的。启动发电两用机在发电机模式时是从动部件,在电机模式时(比如启动)则是主动部件,这样对皮带张紧器的要求则很高。
皮带张紧器的张紧元件要符合各种发动机的要求且可直接安装在启动发电两用机上或者也可安装在缸体上。重要的是:皮带张紧器能够保证启动发电两用机皮带轮上有尽可能大的多楔皮带包覆角(图5-2-6)。
(3)皮带张紧器类型示例：图5-2-7表示的是3.0 L TESI发动机的启动发电两用机。这个类型的皮带张紧器是安装在发动机缸体上的。
图5-2-8表示的是3.0LTD发动机的启动发电两用机。这个类型的马蹄铁状的皮带张紧器是安装在启动发电两用机端面上。
4.48V蓄电池。
奥迪A8(车型4N)上的48V蓄电池安装在后备厢坑内中间位置,它是锂离子蓄电池。
锂离子蓄电池与铅酸蓄电池相比有优势:比如能量密度更高,循环稳定性更好。但这种蓄电池有个缺点:要防止蓄电池电子装置导致蓄电池格深度放电,因为这种深度放电会导致蓄电池格短路和蓄电池损坏。
机械损坏会导致内部短路,潮气进入也会导致化学反应,因此一定要防止损坏蓄电池壳体。由于蓄电池壳体是塑料制的,因此蓄电池在车上是安装在一个保护罩中的,这个保护罩是金属制成的,并用夹板固定在车的底板上(图5-2-9)。
5.联网。
48V蓄电池使用混动动力CAN总线,可使用车辆诊断仪用诊断地址0021来调用。这个48V直流系统的正极侧称为端子40,负极侧称为端子41(表5-2-2和图5-2-10)。
48V蓄电池内的控制单元会测量各个电池格的电压和温度,并把这些数据传送给数据总线诊断接口1533。另外,如果蓄电池温度超过了28℃,那么该控制单元会接通内部的4个风扇。
6.蓄电池内部控制单元。
除了12V供电和控制单元混合动力通信线外,蓄电池内部控制单元上还连接有安全气囊控制单元J234的信号线(图5-2-11)。在触发的情况下,蓄电池(A6)中的继电器会断。
。开,于是48V供电网就没电了。需使用车辆诊断仪来进行蓄电池检查(分类),就是读取48V蓄电池内部控制单元的蓄电池数据并进行评估。如果蓄电池没有安装在车上,那么可利用高压诊断盒VAS581和适配电缆VAS5581/1A将车辆诊断仪连接到蓄电池上。
7.充电、跨接启动、更换。
在发动机运转时,直接由启动发电两用机给48V蓄电池充电。在使用外部的12V充电器进行充电时,48V蓄电池是通过变压器来充电的。充电器不可直接连接到48V蓄电池上。
跨接启动可使用分线器TV2上的跨接启动点。
8.变压器(48V/12V)。
(1)安装位置该变压器在奥迪A8(车型4N)上安装在右后后备厢装饰板的后面,在12V蓄电池的上方。该变压器也像12V蓄电池那样,移开盖板就可够得到(图5-2-12)。
(2)功能48V/12V变压器(A7)是双线变压器,就是说:一方面发电机发出的48V电压可以转换为12V电压来给12V蓄电池充电(图5-2-13);另一方面,在满足特定前提条件时,也可将12V转换成48V电压,比如说当把外部充电器经跨接启动点接到车上时。
(3)激活控制单元风扇V274 V274由变压器来激活。风扇3孔插头的3根导线直接通向变压器的10孔插头。在发动机工作着的时候,这个风扇并不是一直在工作的,而是仅在变压器需要主动冷却时风扇才会工作。
这个风扇无续动功能。在售后服务中可以通过变压器地址码来执行V274的执行元件诊断,以便检查该风扇(表5-2-3)。
(4)连接：端子40的导线连接插头以及端子41和端子30螺纹销都有护盖保护着,要想够到这些连接,必须先脱开并掀开护盖。10针插头可防止护盖脱开(移动),只有当先拔下变压器上的插头时,护盖才会脱开。随后即可掀开护盖并够着这些连接(图5-2-14)。
(5)工作状况即使行驶状况是车辆的“正常”工作状态,也还是可能有其他情形。这些情形连同其对变压器和48V蓄电池以及12V蓄电池的影响,都归纳到表5-2-4中。
(6)10针插接器：混合动力CAN总线也在这个10针插头上。如果变压器在端子15接通的情况下与通信线断开(比如拔下了这个10针插头),那么变压器就没电了(图5-2-15)。
48V蓄电池内的继电器保持接合状态,48V供电网是有电的。12V供电网也仍有电,但是不再给12V蓄电池充电(表5-2-5)。
9.48V车载电网的检修。
(1)目的：车上采用48V供电系统后,可能会导致有触电危险。因此服务站工作人员必须能识别出48V供电网并能安全地去执行各种检修工作,48V供电网的检修工作只能在断电的情况下来进行,且只能由具有电工基本知识的受过培训的人员来进行(表5-2-6)。
(2)危险：检修带电的48V供电网时,如果失误或处置不当,可能会引起下述危险:
①短路;
②故障电弧;
③二次危险(因熔化金属喷溅造成的燃烧以及因恐惧而造成的伤害)。
(3)退出工作状态(即关闭)在检修前,必须由受过培训的人员将48V供电网关闭。
48V供电系统上所谓的“诊断断电”是借助车辆诊断仪中“故障导航”里的检查程序来实现的。这时,通过数据总线诊断接口J533的一个功能就可以断开48V蓄电池的继电器,并按规定方式永久地关闭48V系统。可通过读取48V蓄电池(A6)和48V/12V变压器的电压值来确定48V系统是否确实处于断电状态。
检测报告是检查程序的组成部分,该报告必须由技工打印出来且填写上车辆数据以及48V系统的测量值并能签字。随后再把该报告贴到车上易于看到的位置处。如果检测报告/结果不妥当,那么应手动来关闭48V系统。
(4)进入工作状态：在完成了检修工作后,需借助车辆诊断仪中“故障导航”里的检查程序来让48V系统再次进入工作状态。
(5)锂离子技术可能产生的危险除了电压方面的危险外,锂离子蓄电池内部的结构和电化学“变活”过程也会产生危险。锂离子蓄电池内所含的电解质是易燃的,有爆炸、腐蚀烧伤以及放出有毒气体的危险。因此,锂离子蓄电池在仓储、运输和回收利用方面有专门的规定及方式。
重点应放在如何处置处于临界状态的蓄电池上,这些措施一般都有相应的国标规定。在处置锂离子蓄电池时,请务必遵守所在国的法规要求以及维修手册和故障诊断中的所有提示。
10.48 V MHEY使用和介绍。
(1)概述：MHEV是“轻度混合动力电动车”的意思。这种车上通常多了一个蓄电池及一个小电机。因此,像增强型能量回收以及通过电机来辅助内燃机(所谓的 Boost)这样的功能就都能实现了。内燃机负责车辆驱动和产生电能,MHEV是无法以纯电动模式行驶的。
奥迪A8(车型4N)是一种48V的轻度混合动力电动车(MHEV)。多的那个蓄电池就是48V蓄电池,电机是启动发电两用机,无论是3.0L.TFS的A8还是3.0LTD的A8均是如此。只有配备第2代3.0LTD1发动机的A8(这种车有相应的限制)才不是轻度混合动力电动车(MHEV),相应的也就没有48V供电网。
(2)轻度混合动力功能这种48V轻度混合动力电动车可为司机带来很多新功能,这既提高了效率也提高了驾驶舒适性,这些新功能需要另外的操纵和显示。在奥迪A8(车型4N)上可实现下述功能：
①车速<22km/h时也可实现自动启停;
②启动发电两用机可轴助内燃机来工作;
③更强的能量回收功能;
④内燃机可关闭的智能惯性滑行;
⑤通过启动发电两用机改善了内燃机启动舒适性;
⑥通过启动发电两用机改善了内燃机关闭时的舒适性;
⑦通过启动发电两用机可让内燃机立即再启动(驾驶员改变主意的情形)。
(3)自动启停：在奥迪A8(车型4N)上,发动机在车速<22km/h时就可由智能启停系统关闭,比如在滑行到红灯处时。
驾驶员在组合仪表上可看到转速表指针位于“ READY”位置以及绿色的自动启停符号。如果并非所有条件都满足,那么自动启停系统不会让发动机自动关机。比如发动机可能还在预热阶段,在高速公路上行驶时发动机机油温度可能过高,空调系统阻止发动机自动关机等。在这种情况下,车辆停住时发动机会怠速运行,可看到白色的自动启停符号。
(4)更强的能量回收：所谓能量回收,是指利用车辆滑行时的动能来给蓄电池充电。由于轻度混合动力电动车有附加蓄电池,因此就比以前的车有更大的能量回收能力。奥迪A8(车型4N)上配备有锂离子蓄电池和48V启动发电两用机,这使得其能量回收能力高达12kW(图5-2-16)。
所谓的“滑行能量回收”在组合仪表上是以50%的显示出现的。“增强型能量回收”是高效辅助系统要求的,在组合仪表上是以100%的显示出现的(图5-2-17)。
