奧迪e-tron純電動汽車電氣與電子系統(tǒng)介紹(上)

◆文/山東 劉春暉

劉春暉(本刊編委會委員)

高級工程師/副教授，現(xiàn)任山東華宇工學(xué)院機械工程學(xué)院汽車服務(wù)工程教研室主任，有多年的一線汽車電氣系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)維修工作經(jīng)驗。現(xiàn)從事汽車類專業(yè)學(xué)生專業(yè)課的教學(xué)工作。在各級汽車維修類雜志上公開發(fā)表論文30篇，出版汽車維修類圖書23部。

一、供電

1.12V車載供電網(wǎng)

從圖1中容易看出，奧迪e-tron裝備有12V蓄電池以及12V車載供電網(wǎng)所需要的導(dǎo)線。所有控制單元都是采用12V供電來工作的。因此，與所有其他奧迪車型一樣，奧迪e-tron即使是在高壓蓄電池100%充滿電時，也要依靠12V供電網(wǎng)。如果12V供電系統(tǒng)不能正常工作，那么通過中央門鎖就無法給車輛解鎖，點火開關(guān)也無法接通，車輛無法行駛，各個控制單元之間也無法進(jìn)行通訊。

奧迪e-tron是純電動汽車，無內(nèi)燃機，該車也就沒有傳統(tǒng)意義上的發(fā)電機。在車輛行駛中，12V蓄電池由高壓蓄電池通過變壓器來充電。這個12V蓄電池是鉛酸蓄電池，安裝在前部流水槽內(nèi)(圖1)，它是AGM蓄電池，容量為68Ah。

圖1 奧迪e-tron供電網(wǎng)導(dǎo)線分布及12V蓄電池安裝位置

注意：僅允許專業(yè)人員用于為12V蓄電池充電；不允許為其他車輛提供跨接啟動；不允許為本車提供跨接啟動。

2.供電結(jié)構(gòu)

圖2展示的是奧迪e-tron上的12V供電結(jié)構(gòu)原理示意圖。熔絲和繼電器支架的安裝位置在左置方向盤車和右置方向盤車上是相同的。只有一個例外：這個平面圖上標(biāo)有數(shù)字6的熔絲和繼電器支架，總是位于副司機腳坑處，就是說在左置方向盤車上是位于車輛右側(cè)的，而在右置方向盤車上是位于車輛左側(cè)的。

圖2 奧迪e-tron上的12V供電結(jié)構(gòu)

與其他奧迪車型不同的是，奧迪e-tron上的這個12V充電銷子只能用于在服務(wù)站給12V蓄電池充電或者緩沖。這個接頭絕對不能用于給別的車輛進(jìn)行跨接啟動或者接受別的車輛給本車進(jìn)行跨接啟動。

如果12V蓄電池沒電了，那么奧迪e-tron也就沒法工作了。由于12V蓄電池是由高壓蓄電池支持的(即使在車輛停住時也是這樣的)，因此沒電了的12V蓄電池也就意味著高壓蓄電池也沒電了(大約還剩10%剩余電量)。奧迪e-tron的12V供電網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 奧迪e-tron的12V供電網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)

二、聯(lián)網(wǎng)

1.控制單元的安裝位置

圖4所列出的的控制單元，有幾個是選裝的或者特定市場才有。為了清晰明了，此處并未將車上的所有控制單元都列出。

圖4 控制單元的安裝位置

圖5展示的是左置方向盤車。控制單元的安裝位置除了幾個例外的，在左置方向盤車和右置方向盤車上是一樣的。比如，供電控制單元J519總是安裝在副司機腳坑內(nèi)的。這就是說：在左置方向盤車上，J519是安裝在車輛右側(cè)的，而在右置方向盤車上則是安裝在車輛左側(cè)的。相應(yīng)地，控制單元J136、J521、J386和J387也交換了位置。

圖5 奧迪e-tron網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

通向網(wǎng)關(guān)的子總線導(dǎo)線不是用來傳輸數(shù)據(jù)的。與發(fā)動機控制單元J623一樣，網(wǎng)關(guān)內(nèi)有一個120Ω的終端電阻。

2.lexRay總線

由于這個總的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無法展示FlexRay控制單元實際的布置情況，因此采用圖6來展示各個FlexRay分支上控制單元的分布。連接在分支終端的控制單元一定會配備有一個94Ω的電阻。中間的控制單元則配有2.6kΩ的電阻。

圖6 奧迪e-tron FlexRay總線結(jié)構(gòu)

FlexRay技術(shù)可以在一個分支上使用兩個通道，這兩個通道分別標(biāo)有字母“A”和“B”。第二個通道有兩種可能的功能，即這些數(shù)據(jù)作為冗余來發(fā)送或者傳送的數(shù)據(jù)量加倍。

在奧迪e-tron上，通道“B”是用于增大數(shù)據(jù)傳輸量的。如果同一個控制單元連接在兩個通道上了，那么該控制單元的診斷數(shù)據(jù)是經(jīng)通道“A”來傳輸?shù)摹Ｈ绻撤种系囊粋€通道失效了(比如因FlexRay導(dǎo)線上有短路)，那么車輛診斷儀上也會顯示出出故障的是哪個通道，這樣就能有針對性地檢查相應(yīng)的控制單元或者導(dǎo)線了。

由于FlexRay總線采用時間控制式的數(shù)據(jù)傳送，因此啟動(就是讓網(wǎng)絡(luò)開始工作)只能通過所謂的“冷啟動”控制單元來實現(xiàn)。在奧迪e-tron上，控制單元是“冷啟動”控制單元，包括：數(shù)據(jù)總線診斷接口J533、ABS控制單元J104、安全氣囊控制單元J234。

3.端子控制

(1)端子15激活

端子15激活的網(wǎng)絡(luò)控制如圖7所示，具體情形如下：

圖7 端子15激活的網(wǎng)絡(luò)控制

①在端子15關(guān)閉時，按下進(jìn)入和啟動授權(quán)按鍵E408。

②按鍵E408被按下，這個信號通過單獨導(dǎo)線被送至舒適系統(tǒng)中央控制單元J393。

③J393檢查授權(quán)的車鑰匙是否在車內(nèi)，第④和⑥步也會與檢查鑰匙同時發(fā)生。

④J393把轉(zhuǎn)向柱解鎖命令發(fā)送給電子轉(zhuǎn)向柱鎖控制單元J764，這就松開了轉(zhuǎn)向柱鎖。

⑤J393激活端子15的供電繼電器J329，現(xiàn)在控制單元就通過J329獲得供電了。

⑥J393通過舒適CAN總線把一個“虛擬”端子15信號發(fā)送給數(shù)據(jù)總線診斷接口J533。

⑦J533內(nèi)的高壓協(xié)調(diào)器通過混合動力CAN總線將高壓系統(tǒng)激活指令發(fā)送給蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840，J840通過子總線系統(tǒng)來讓高壓蓄電池開關(guān)盒SX6合上電力保護(hù)裝置。

隨后高壓系統(tǒng)就激活了。從這個時間點起，J285上的指示燈就亮了，高壓蓄電池開始放電了。

(2)激活驅(qū)動系統(tǒng)

激活驅(qū)動系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制如圖8所示，具體情形如下：

圖8 激活驅(qū)動系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制

①在端子15關(guān)閉時，按下進(jìn)入和啟動授權(quán)按鍵E408，并踏下制動踏板。

②按鍵E408被按下，這個信號通過單獨導(dǎo)線被送至舒適系統(tǒng)中央控制單元J393。

③J393檢查授權(quán)的車鑰匙是否在車內(nèi)，第④和⑥步也會與檢查鑰匙同時發(fā)生。

④J393把轉(zhuǎn)向柱解鎖命令發(fā)送給電子轉(zhuǎn)向柱鎖控制單元J764，這就松開了轉(zhuǎn)向柱鎖。

⑤J393激活端子15的供電繼電器J329。現(xiàn)在控制單元就通過J329獲得供電了。發(fā)動機控制單元J623處理制動燈開關(guān)F的信號。

⑥J393通過舒適CAN總線把一個“虛擬”端子15信號發(fā)送給數(shù)據(jù)總線診斷接口J533。J533內(nèi)的高壓協(xié)調(diào)器通過混合動力CAN總線將高壓系統(tǒng)激活指令發(fā)送給蓄電池調(diào)節(jié)控制單元J840。J840通過子總線系統(tǒng)來讓高壓蓄電池開關(guān)盒SX6合上電力保護(hù)裝置。與此同時，高壓協(xié)調(diào)器通過 FlexRay總線發(fā)送激活指令。

⑦發(fā)動機控制單元J623檢查是否有來自制動燈開關(guān)F的“已踏下制動踏板”信號，來自選擋桿傳感器控制單元J587的“選擋桿在位置P或N”的信號，來自高壓電池充電器控制單元J1050的“未插入充電線”的信號。

⑧如果這些信號都有了，那么J623就會通過FlexRay總線把“激活驅(qū)動系統(tǒng)”這個指令發(fā)送給前橋電驅(qū)動控制單元J1234。

于是驅(qū)動系統(tǒng)就被激活了，功率表上會出現(xiàn)“READY”這個字樣。

三、數(shù)據(jù)總線診斷接口J533

如圖9所示，數(shù)據(jù)總線診斷接口J533(網(wǎng)關(guān))控制單元安裝在左側(cè)座椅下。該控制單元用車輛診斷儀經(jīng)診斷地址碼0019來進(jìn)行診斷，該網(wǎng)關(guān)管理診斷防火墻。

圖9 數(shù)據(jù)總線診斷接口J533(網(wǎng)關(guān))安裝位置

網(wǎng)關(guān)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)、高壓協(xié)調(diào)器、FlexRay總線控制器、診斷主控制單元、低壓供電網(wǎng)(12V)電能管理器以及各種connect-服務(wù)的接口等方面的功能。

需要使用混合動力CAN總線、舒適CAN總線、舒適CAN總線2、信息娛樂CAN總線、組合儀表CAN總線、擴展CAN總線、Connect-CAN總線、FlexRay總線、診斷CAN總線以及以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)。不使用模塊化信息娛樂(MIB)CAN總線和MOST總線。是J367蓄電池監(jiān)控控制單元、J453多功能方向盤控制單元以及J1158方向盤觸摸識別控制單元等的LIN主控制器。

(未完待續(xù))