“奧迪”輕混系統(tǒng)的診斷與維修

方斌

【摘 要】“奧迪”輕混系統(tǒng)在駕駛人員以55～160 km/h的速度駕駛汽車時，松開油門踏板后，車輛在發(fā)動機完全關閉的情況下最多可以滑行40 s，此過程實現(xiàn)了省油目的;同時，在制動時能進行動能回收。當油門踏板再次被踩下后，啟動/發(fā)電兩用機會立即快速、平順地啟動發(fā)動機，自動啟停范圍從停止擴大到了22 km/h。但是，此系統(tǒng)目前還無法真正實現(xiàn)純電動驅動，從嚴格意義上判斷，這種輕混系統(tǒng)不屬于真正的混合動力，僅是啟停系統(tǒng)的擴展。文章對“奧迪”輕混系統(tǒng)進行探究，以期提高該系統(tǒng)的診斷和維修效率。

【關鍵詞】“奧迪”輕混系統(tǒng);48 V輕混系統(tǒng);12 V輕混系統(tǒng);診斷與維修

【中圖分類號】U469.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2022）02-0108-03

隨著新能源汽車的快速發(fā)展，各汽車廠商都推出了新能源汽車，而“奧迪”作為在中國市場經營比較成功的豪華品牌，也相繼推出了輕混合、插電混合、純電動e-tron等車型。目前，安裝了德國“奧迪”輕度混合動力電動車系統(tǒng)（Mild Hybrid Electric Vehicle，MHEV;也稱“奧迪”輕混系統(tǒng)）的主要車型有“奧迪”的A6、A7、A8等系列，該系列車型有良好的節(jié)能減排優(yōu)勢，因此“奧迪”輕混系統(tǒng)后續(xù)將成為更多車型的標準配置。

1 “奧迪”輕混系統(tǒng)的功能

1.1 發(fā)動機啟停范圍增大

當車輛停止在交通紅綠燈前時，發(fā)動機啟停系統(tǒng)會自動將發(fā)動機臨時關閉，當再次啟動車輛時，不需要轉動點火鑰匙就可啟動發(fā)動機，從而達到省油和減少廢氣排放的目的。近年來，發(fā)動機啟停系統(tǒng)已經成為很多車型的標準配置，但是這種傳統(tǒng)的發(fā)動機啟停系統(tǒng)只能將發(fā)動機從靜止帶動至怠速轉速，而在車輛行駛過程中發(fā)動機處在高轉速時，就無法實現(xiàn)啟停功能。

“奧迪”輕混系統(tǒng)可以實現(xiàn)幾乎全域段的發(fā)動機啟停，強而有力的啟動/發(fā)電兩用機能將發(fā)動機瞬間啟動并直接拉至中高轉速以適應當前車速，實現(xiàn)車輛運行中的發(fā)動機啟停;當司機以55～160 km/h的速度駕駛車輛時，松開油門踏板后車輛在發(fā)動機完全關閉的情況下最多滑行40 s，達到省油目的，同時在制動時能回收動能;當油門踏板再次被踩下后，啟動/發(fā)電兩用機會立即快速且平順地啟動，自動啟停范圍從停止擴大到22 km/h[1]。

1.2 車輛供電連續(xù)無中斷

傳統(tǒng)的啟停系統(tǒng)，在發(fā)動機熄火時，車輛的轉向助力系統(tǒng)失效、空調不工作;等紅燈時，發(fā)動機經常會在熄滅和啟動之間不停循環(huán)，影響駕乘人員的舒適性，而“奧迪”輕混系統(tǒng)，在車輛發(fā)動機熄火后，轉向系統(tǒng)、空調壓縮機仍能正常工作，車輛的舒適性不受任何影響。

1.3 助力車輛起步

“奧迪”輕混系統(tǒng)中啟動/發(fā)電兩用機通過皮帶傳動帶動發(fā)動機曲軸，在發(fā)動機啟動的同時，該系統(tǒng)能夠在車輛啟動時為其提供動力。該系統(tǒng)彌補了發(fā)動機動力最薄弱的低轉速區(qū)間動力，抵消了渦輪遲滯，優(yōu)化了啟停系統(tǒng)的反應速度和震動問題，啟動噪音小、起步更輕快且更省油。

1.4 減少油耗

“奧迪”輕混系統(tǒng)只要未踏下油門踏板和制動踏板，并且滿足車速范圍為55～160 km/h、擋位D或efficiency模式、下坡坡度<4%、山坡坡度<3%、橫向加速度<1.5 m/s等條件時，即可實現(xiàn)智能慣性滑行?！皧W迪”輕混系統(tǒng)能讓車輛在中、高速智能滑行階段減少發(fā)動機的無效運轉;能在低速和靜止時降低發(fā)動機的怠速運轉;能彌補內燃機最薄弱的低轉速區(qū)域的動力。以上3種情況都實現(xiàn)了節(jié)省車輛運行油耗的目的。在發(fā)動機運轉過程中，啟動/發(fā)電兩用機也可以當作電機使用，在某些負荷范圍內可以與發(fā)動機同時進行動力輸出，從而對發(fā)動機起輔助作用，也可以降低油耗。

1.5 性能改善

（1）啟動/發(fā)電兩用機能讓車輛在行駛過程中再次啟動發(fā)動機時相比采用傳統(tǒng)的小齒輪啟動機的啟動更平順。啟動/發(fā)電兩用機通過多楔皮帶與發(fā)動機相連，因此即使發(fā)動機因運動慣性未能完全停止轉動時也可以再次啟動運轉。例如：自動啟停系統(tǒng)雖然已將發(fā)動機關閉，但是發(fā)動機因慣性并未完全熄火停轉，此時駕駛員臨時改變決定想繼續(xù)行駛而踩下油門踏板，發(fā)動機仍可立刻啟動。

（2）發(fā)動機在停機過程中，可通過啟動/發(fā)電兩用機對發(fā)動機進行制動，可明顯緩解停機抖動問題。

2 “奧迪”輕混系統(tǒng)的分類

根據(jù)不同的發(fā)動機配置，“奧迪”輕混系統(tǒng)有兩種不同的車載供電網，即48 V輕混系統(tǒng)和12 V輕混系統(tǒng);目前，配備6缸發(fā)動機的車型是48 V輕混系統(tǒng)，配備4缸發(fā)動機的車型是12 V輕混系統(tǒng)。

3 “奧迪”輕混系統(tǒng)的組成

3.1 “奧迪”48 V輕混系統(tǒng)

“奧迪”48 V輕混系統(tǒng)以48 V為主車載供電網，該供電網同時負責為12 V分供電網供電。48 V輕度混合動力總成系統(tǒng)由3個48 V主要模塊組成。48 V輕混系統(tǒng)裝有兩塊蓄電池，分別是48 V的鋰離子電池和12 V的AGM（玻璃纖維隔板的閥控式密封）免維護蓄電池。與絕大多數(shù)“奧迪”車型一樣，12 V的AGM蓄電池監(jiān)控控制單元J367安裝在該蓄電池的負極接線柱上，如需更換此蓄電池，必須與蓄電池管理系統(tǒng)進行適配。

模塊一是發(fā)動機前端的水冷式皮帶啟動/發(fā)電兩用機（代號C29），由一根能承受高負荷的多楔皮帶將該模塊與曲軸相連。皮帶啟動/發(fā)電兩用機能量回收能力高達14 kW，時長為5 s，扭矩可達60 N·m。所有動力總成都是與皮帶啟動/發(fā)電兩用機共同工作，皮帶啟動/發(fā)電兩用機是48 V供電網的核心。啟動/發(fā)電兩用機既可以作為被動的發(fā)電機使用，也可以作為主動的啟動機使用。發(fā)電機與啟動機使用時的轉動方向相反。啟動/發(fā)電兩用機作為發(fā)電機使用時，為48 V供電網提供電能;作為啟動機使用時，成為48 V供電系統(tǒng)中的用電器。12 V供電網中使用AGM蓄電池（代號A）為所有12 V用電器供電，這些用電器包括全部控制單元及12 V小齒輪式啟動機。但是，該啟動機只在冷啟動時啟動發(fā)動機。啟動/發(fā)電兩用機采用水冷方式的優(yōu)勢是噪音低、冷卻效果好，但缺點是尺寸稍大。

模塊二是行李箱內電壓為48 V的鋰電池（代號A6）。48 V鋰電池由13個單格電壓為3.68 V的鋰電池組成。內置的蓄電池控制單元會測量每個電池格的電壓和溫度，并把這些數(shù)據(jù)通過車載網絡傳送給數(shù)據(jù)總線診斷接口J533;除了12 V供電和控制單元混合動力通信線，48 V鋰電池內置的蓄電池控制單元還連接有安全氣囊控制單元（代號J234）的信號線。在觸發(fā)安全氣囊時，48 V鋰電池內置的繼電器會迅速斷開，切斷48 V供電網。此外，該系統(tǒng)設計了蓄電池冷卻系統(tǒng)，如果48 V的鋰電池溫度超過了28 ℃，則蓄電池控制單元會立刻接通4個內置風扇對鋰電池進行冷卻。

模塊三是48 V/12 V的DC/DC變壓器（代號A7），安裝在右后行李箱裝飾板的后面，在12 VAGM蓄電池的上方。該變壓器是直流雙向變壓器，一方面，發(fā)電機發(fā)出的48 V電壓可以轉換為12 V電壓給12 VAGM蓄電池充電。另一方面，在滿足特定條件時，如果把外接充電器經跨接啟動點接到車上時，也可將12 V轉換成48 V電壓。該變壓器內置風扇在發(fā)動機工作時，并不是一直運轉的，它僅在變壓器需要主動冷卻時才會工作。

3.2 “奧迪”12V輕混系統(tǒng)

“奧迪”12 V輕混系統(tǒng)采用12 V車載供電網。12 V輕度混合動力總成由2個12 V主要模塊組成。12 V輕混系統(tǒng)裝有2塊蓄電池，分別是12 V鋰電池和12 V AGM蓄電池。12 V鋰電池由4個單格電壓為3.68 V的鋰電池組成。

模塊一是12 V風冷式皮帶啟動/發(fā)電兩用機（代號C29）。啟動/發(fā)電兩用機與48 V系統(tǒng)有相同的功能。皮帶啟動/發(fā)電兩用機能量回收能力高達6 kW，時長為30 s，扭矩可達60 N·m。當啟動/發(fā)電兩用機作為發(fā)電機使用時，它為車載供電網提供電能，并為12 V鋰電池和12 VAGM蓄電池充電。電動機用于發(fā)動機機油溫度高于45 ℃且在自動啟停模式時啟動內燃機（發(fā)動機機油溫度低于45 ℃時，則由12 V小齒輪啟動機啟動內燃機）。

模塊二是12 V鋰電池（代號A1），安裝于流水槽內右側。12 V鋰電池與12 VAGM蓄電池（代號A）并聯(lián)，12 V鋰電池內置控制單元和繼電器，內置繼電器可以切斷和接通正極接線柱，從而與鉛酸蓄電池斷開或接通。根據(jù)配置的不同發(fā)動機型號，12 V鋰電池會在啟動過程中或者啟動完成后接通。如果點火開關關閉，內置繼電器會再次將鋰電池與車載供電網斷開。點火開關打開時，鋰電池不放電。點火開關關閉時，鋰電池通常不放電，但在散熱器風扇或者輔助水泵續(xù)動過程等特定工況下，內置繼電器會保持接通狀態(tài)。當發(fā)動機怠速運轉，鉛酸蓄電池和鋰電池電量達到最高時，啟動機/發(fā)電機不發(fā)電。如果外接充電器接到車載供電網，即使關閉了點火開關，約30 s后該繼電器也會接通，用于給12 V鋰電池充電。發(fā)生安全氣囊觸發(fā)事故時，安全氣囊控制單元會把一個信號發(fā)送到12 V鋰電池內的控制單元，使該繼電器斷開。在拆下12 V鋰電池時，必須對蓄電池進行目視檢查和評估[2]。

4 “奧迪”輕混系統(tǒng)的診斷與維修

“奧迪”的輕混系統(tǒng)車型和非輕混系統(tǒng)車型不同，所以不可盲目進行拆裝和維修。對“奧迪”輕混系統(tǒng)部件的安裝位置、拆裝工具、拆裝步驟及注意事項等內容可以在在線版Elsa Pro中的維修手冊中查詢;“奧迪”輕混系統(tǒng)相關電路可以在在線版Elsa Pro中的電路圖中查詢?！皧W迪”輕混系統(tǒng)中的電氣部件可以使用專用診斷儀進行常規(guī)的診斷與維修，例如故障碼讀取、測量值讀取、引導型功能等。

4.1 輕混系統(tǒng)車輛的“診斷斷電”操作

48 V輕混系統(tǒng)車輛“診斷斷電”操作：采用48 V供電系統(tǒng)后，檢修人員可能會有觸電危險，因此對48 V供電網的檢修必須在斷電后進行。48 V供電系統(tǒng)的“診斷斷電”必須由專業(yè)人員借助專用診斷儀進行。使用診斷儀通過“故障導航”的檢查程序從數(shù)據(jù)總線診斷接口J533對48 V鋰電池的繼電器進行關閉操作，之后讀取48 V鋰電池和48 V/12 V變壓器的電壓值，確認48 V供電系統(tǒng)已斷電。

12 V輕混系統(tǒng)車輛“診斷斷電”操作：車輛不能連接外接充電器—關閉點火開關—拔下12 V鋰電池的插接件—拆下12 VAGM蓄電池的負極并將負極做絕緣處理—在跨接啟動點用數(shù)字萬用表直流電壓擋進行測量—確認12 V系統(tǒng)已斷電。

4.2 鋰電池的充電與維修

48 V的鋰電池有兩種電壓進行充電：發(fā)動機運轉時，直接由啟動/發(fā)電兩用機給48 V的鋰電池充電。使用外部的12 V充電器進行充電時，48 V的鋰電池通過變壓器充電。

鋰電池的機械損壞會導致內部短路，因此48 V鋰電池和12 V鋰電池外部均裝有金屬保護罩，因此在發(fā)生碰撞事故后，要仔細檢查鋰電池和鋰電池的保護罩是否變形。

鋰電池內部的工作情況可以使用診斷儀進入不同的診斷地址（48 V鋰電池的診斷地址：80;12 V鋰電池的診斷地址：0021）讀出鋰電池的溫度、電量百分比數(shù)值、鋰電池內正極接觸器是關閉還是已打開等信息[3]。鋰電池外部插接件如果斷開，會在數(shù)據(jù)總線診斷接口系統(tǒng)里讀取到故障碼“蓄電池調節(jié)輔助蓄能器1無通信和數(shù)據(jù)總線丟失信息（主動/靜態(tài)）”。鋰電池內的單元格或者其他部件是不允許更換的，如果確認是鋰電池內部出現(xiàn)故障，則必須整體更換。

4.3 啟動/發(fā)電兩用機的診斷與維修

48 V啟動/發(fā)電兩用機采用水冷方式，因此冷卻水泵V621的控制操控情況和接入發(fā)動機冷卻循環(huán)中的方式根據(jù)發(fā)動機的不同而不同，在維修時需要注意使用專用工具并規(guī)范操作，此外冷卻水泵V621的功能檢查可以使用診斷儀通過執(zhí)行元件診斷激活。

48 V啟動/發(fā)電兩用機安裝有8端子插接件，其通信是通過專用CAN總線連接發(fā)動機控制單元（代號J623）。12 V啟動/發(fā)電兩用機安裝有6端子插接件，它是通過LIN-數(shù)據(jù)總線與發(fā)動機控制單元連接。因此，兩種電壓的啟動/發(fā)電兩用機插接件只要斷開，在發(fā)動機電控系統(tǒng)里就會讀取到故障碼“啟動機發(fā)電機許可導線斷路”“本地數(shù)據(jù)總線無通信”“啟動機/發(fā)電機控制單元無通信（主動/靜態(tài)）”等故障信息。此時，按一次一鍵啟動按鈕，發(fā)動機是可以正常發(fā)動的，因此進行啟動/發(fā)電兩用機維修時一定要注意操作安全。

4.4 啟動繼電器的診斷與維修

“奧迪”車的啟動系統(tǒng)電路中設計了兩個啟動繼電器，對于非輕混系統(tǒng)的“奧迪”車，如果兩個啟動繼電器中有一個損壞，則按一次一鍵啟動按鈕，發(fā)動機無法發(fā)動。“奧迪”輕混系統(tǒng)的兩個啟動繼電器中只要有一個斷路，就會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：按一次一鍵啟動按鈕，發(fā)動機無法啟動;連續(xù)快速按3次一鍵啟動按鈕，發(fā)動機可以啟動;或是連續(xù)2次按住一鍵啟動按鈕保持3～5 s，發(fā)動機也可以啟動。出現(xiàn)這種特殊現(xiàn)象是因為即使啟動繼電器損壞，但是啟動/發(fā)電兩用機此時工作帶動了發(fā)動機運轉，所以容易導致啟動系統(tǒng)出現(xiàn)故障。配置“奧迪”輕混系統(tǒng)的車輛中，1號啟動機繼電器J906和2號啟動機繼電器J907出現(xiàn)故障后，儀表會顯示“啟/停系統(tǒng)：點火開關將在30 s內關閉”。使用診斷儀讀取故障碼會在啟動機電控系統(tǒng)里讀取到“啟動機繼電器斷路（主動/靜態(tài)）”“啟動機繼電器2電氣故障（主動/靜態(tài)）”的故障碼，此時就能明確故障出在啟動繼電器上。如果出現(xiàn)此故障提示，就必須更換相應的啟動繼電器。

5 結語

國際電子技術委員會對混合動力車輛的定義為在特定的工作條件下，可以從兩種或兩種以上的能量存儲器、能量源或能量轉化器中獲取驅動能量的汽車[4]。通過對“奧迪”輕混系統(tǒng)的探究，我們了解到該系統(tǒng)雖然具有一定的應用優(yōu)勢，但是無法真正實現(xiàn)純電動驅動，它不屬于真正的混合動力，只是啟停系統(tǒng)的擴展，能達到節(jié)能和改善駕乘舒適性的目的。本研究通過對“奧迪”輕混系統(tǒng)的探究，以期提高該系統(tǒng)的診斷和維修效率。

參 考 文 獻

[1]AUDI AG.自學手冊SSP664-Audi A8（型號4N）電氣系統(tǒng)和電子系統(tǒng)[Z].2018：2-29.

[2]AUDI AG.自學手冊SSP670——奧迪A6LC8[Z].2018：34-43.

[3]一汽-大眾集團.奧迪售后服務系統(tǒng)Elsa Pro[DB/OL].[2022-01-01].https：//portal.cpn.vwg/elsapro.

[4]吳會波，陳新瑞，盧仕維.動力電池與新能源汽車[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2018：145.