奔馳48V輕混系統技術特點及典型故障兩例(上)

◆文/河南 劉勤中

奔馳于2016年9月巴黎車展發布了全新電動出行品牌“EQ”，2018年9月發布了EQ品牌的首款量產車——EQC，同時將電力驅動根據電力介入的深度不同，分別進行了4種命名：

1.帶有48V輕混系統(低壓電力輔助系統)的電氣化內燃機技術命名為EQ-Boost，其主要標志是在儀表臺上有EQ標識；

2.帶有高壓混合動力系統的被命名為EQ-Power，包含混動和插電混動；

3.奔馳旗下的改裝高性能子品牌AMG的混動和插電混動產品被命名為EQ Power+；

4.奔馳純電力驅動系統被命名為EQ。

2021年11月，隨著EQ品牌第二款量產車EQB的上市，又對上述電力驅動技術進行了重新命名：Mild Hybrid drive、Plug in Hybrid、Mercedes-AMG EQx、EQ，如圖1所示。

奔馳48V輕混車載電氣系統是在12V系統基礎上進行了結構拓展，保留傳統12V電路的同時，額外增加了獨立的48V電路，以滿足日益增長的車載用電負載需求和強制性的碳排放法規。此系統成本上升有限，卻具有顯著節能減排的優勢。一般來說， 12V系統用來供應照明、點火、音響系統等傳統負載的電力，48V系統用來供應空調、制動能量回收、主動懸架等底盤系統的電力。

48V車載電氣系統并未完全取代之前的12V車載電氣系統，而是在其基礎上進行了延伸。12V車載電氣系統實際上保持不變，僅由48V/12V直流-直流轉換器供電，而非12V發電機。雖然采用了48V車載電氣系統，但無需改裝12V用電設備，且與未裝配48V車載電氣系統車輛中的12V用電設備沒有差別。另外，直流-直流轉換器也可向另一方向傳送能量，即從12V到48V，例如可通過12V蓄電池的充電器或來自供電車輛的充電器，對48V蓄電池進行再充電。12V車載電氣系統和48V車載電氣系統的原理如圖2所示。

直流-直流轉換器控制單元N83/12與48V蓄電池G1/3構成電源組(圖3)。直流-直流轉換器控制單元(圖4)將12V車載電氣系統連接至48V車載電氣系統，控制這兩個車載電氣系統之間的能量交換，并將其連接至車輛的網絡結構中。

在48V車載電氣系統中，直流-直流轉換器控制單元是能源管理的主控制單元。48V車載電氣系統中的能源管理計算集成式啟動-發電機輸出的電流和電壓限值，以實現48V車載電網蓄電池的電荷平衡，并穩固啟動性能。在48V車載電氣系統中，傳動系統控制單元(N127)是牽引力管理的主控制單元。牽引力管理確定集成式啟動-發電機是否能為內燃機生成額外的驅動力矩或是否能在發電機模式下工作。

目前奔馳推出了兩款48V電氣化發動機，分別是直列4缸的M264和直列6缸的M256。這兩款發動機根據啟動-發電機(簡稱啟發電機)的位置不同，分為P0結構和P1結構。下面通過兩個典型的故障案例，進一步說明這兩款發動機的技術特點和診斷方法。

案例12020款奔馳C200發動機無法啟動

故障現象

一輛2020款奔馳C200 轎跑(CODE 800)，搭載264 915型發動機，VIN碼為W1K2053771G00＊＊＊＊，行駛里程為2 669km，該車發動機無法啟動。

故障診斷與排除

在正式診斷之前，先系統了解故障車型上的48V車載電氣系統結構及特點。

故障車型搭載的是直列4缸48V電氣化(輕混)發動機(代號M264)，采用P0混動結構，由一個通過皮帶和皮帶輪與曲軸連接的皮帶驅動式啟動發電機M1/10驅動曲軸或被曲軸驅動(圖5)。皮帶驅動式啟動發電機(Belt driven Starter Generator，英語簡稱BSG、德語簡稱RSG)系統部件及網絡連接如圖6所示。

發動機M264采用皮帶驅動啟動發電機(BSG)，取消了單獨的12V發電機和飛輪處的12V小齒輪啟動機。除了具有發電機功能外，還可使用來自48V車載電網蓄電池的能量生成扭矩以輔助內燃機。在發動機低轉速甚至降低排量的情況下，傳動系統通過額外的電磁扭矩也可以輸出較大的扭矩。另外，發動機與48V車載電氣系統的相互作用，使得車輛具有更好的響應特性，發動機啟動更快、更平順，且降低油耗。故障車型48V車載電氣系統整體布局如圖7所示，傳統12V車載電氣系統與48V車載電氣系統結構對比如圖8所示。

通過功能檢查發現，故障車儀表臺上顯示的功能均正常，無故障提示信息，啟動發動機時發現啟動發電機有工作跡象，但只是晃動一下就沒有其他反應。該車故障現象持續出現的，車主反映該車無相關維修歷史，且車輛未進行任何改裝或。

連接專用診斷儀進行快速測試，結果發現直流-直流轉換器N83/1中設置了兩個故障碼(圖9)：B183387-48V車載電氣系統蓄電池存在功能故障，信息缺失；B183216-48V車載電氣系統存在功能故障，低于電壓極限值。集成式啟動發電機M1/10中存儲了五個故障碼：P061B00-控制單元扭矩計算存在故障；P062068-發電機激活輸出端存在故障，存在不完整的信息；P065A77-“發電機”控制單元存在功能故障，不能達到指定位置；P0A5929-集成式啟動發電機A的電流傳感器存在功能故障，存在一個無效的信號；P0E0018-集成式啟動發電機A相位U的電流傳感器存在功能故障，低于電流極限值。另外，發動機控制單元N3/10中也設置了一個故障碼：U029287-與“集成式啟動發電機”控制單元的通信存在功能故障，信息缺失。

結合系統工作原理及故障車上存儲的故障碼分析，導致發動機無法啟動的可能原因有：軟件問題；48V蓄電池電壓過低；48V相關線路虛接；48V蓄電池自身故障；M1/10故障。

啟動時，啟動發電機M1/10會輕微轉動，有工作跡象，說明啟動認證已通過；嘗試對48V車載電氣系統進行軟件升級，結果相關模塊都沒有新軟件；檢查48V蓄電池G1/3的實際值，SOC電量在50%以上；測量48V蓄電池電壓，未見異常；用工具手動轉動曲軸，結果可以正常轉動，說明不存在發動機機械卡死的情況；檢查48V電氣系統相關線路時發現，48V蓄電池G1/3位于右前減振包上的W106/3搭鐵點出現嚴重的燒蝕痕跡。嘗試拆下W106/3進行檢查，發現螺帽已經生銹鎖死，在拆螺帽過程中將搭鐵點損壞，同時發現搭鐵點與搭鐵線連接處已經出現嚴重的燒蝕(圖10)。將燒蝕的搭鐵線處理后臨時安裝到旁邊的搭鐵點W106/5(圖11)后試車，發動機可以正常啟動，且各項功能均恢復正常。更換48V蓄電池搭鐵線，并修復搭鐵點W106/3后，該車故障被徹底排除。

維修小結

本案例中，由于故障車沒有維修歷史，且從實車看，也未發現任何維修痕跡，因此綜合分析該車的故障原因應該是：在生產線上，裝配W106/3搭鐵點的螺帽時，未擰緊至標準扭矩，導致該搭鐵點長時間虛接，從而發熱并燒蝕該搭鐵點。

最后，附上故障車型啟動發動機系統電路圖(圖12)，供大家參考。(未完待續)