奥迪轻度混合动力车（MHEV）技术解析

文章来源：EDC电驱未来发布时间：2020-12-07

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今天以全新奥迪A8车（车型代号D5）为例，介绍48 V MHEV的相关技术；以全新奥迪A6L车（车型代号C8）为例，介绍12 V MHEV的相关技术。

奥迪轻度混合动力车（MHEV，mild hybrid electric vehicle）分为48 V MHEV和12 V MHEV，其中48 V MHEV匹配6缸或8缸发动机，12 V MHEV匹配4缸发动机。如图1所示，与一般的奥迪车型相比，12 V MHEV多了12 V锂电池和12 V起动发电两用机，48 V MHEV多了48 V锂电池、48 V起动发电两用机和DC/DC（直流/直流）转换器。起动发电两用机通过多楔传动带与发动机连接，使得智能起停功能在车速＜22 km/h时便可开始工作，且能够改善发动机起动、熄火时的舒适性。在起步阶段，起动发电两用机能够为发动机提供助力（最大转矩为60 N·m），在滑行阶段具有能量回收功能，这样提高了车辆的燃油经济性。

下面以全新奥迪A8车（车型代号D5）为例，介绍48 V MHEV的相关技术；以全新奥迪A6L车（车型代号C8）为例，介绍12 V MHEV的相关技术。

1 48 V MHEV

如图2所示，全新奥迪A8车的48 V系统主要由48 V锂电池、48 V起动发电两用机及DC/DC转换器等部件组成。48 V系统的电网布置如图3所示，通信网络如图4所示。

1.1 48 V锂电池

全新奥迪A8车48 V锂电池安装在行李箱坑内中间位置（图5），其外部装有一个金属保护罩。与铅酸蓄电池相比，锂电池的能量密度更高，循环稳定性更好，但深度放电会损坏电池或使电池格短路，因此应避免其深度放电。

图1 12 V MHEV与48 V MHEV的电气结构对比

图2 全新奥迪A8车48 V系统的组成

如图6所示，48 V锂电池主要由13个锂离子电池格（单个电池格电压为3.68 V）组成，额定电压为48 V，电池容量为9.6 Ah，重量约为10 kg，其内部还集成有电池管理控制单元、继电器、熔丝和散热风扇。电池管理控制单元负责测量各个电池格的电压和温度，并把这些数据通过混合动力CAN总线传给数据总线诊断接口（J533）。如果电池温度超过了28 ℃，电池管理控制单元会接通内部的散热风扇。

图3 全新奥迪A8车48 V系统的电网布置

图4 全新奥迪A8车48 V系统通信网络

A—铅酸蓄电池；A6—48 V锂电池；A7—DC/DC转换器；C29—48 V起动发电两用机；J234—安全气囊控制单元；J533—数据总线诊断接口；J623—发动机控制单元。

图5 48 V锂电池的安装位置

如果识别出碰撞事故，出于安全考虑，需要断开48 V锂电池的供电。在发生碰撞事故时，安全气囊控制单元（J234）会将碰撞信号发送到FlexRay总线上，然后由J533通过混合动力CAN总线将这个信息传给48 V锂电池内部的电池管理控制单元，由电池管理控制单元断开48 V锂电池内部的继电器，从而断开48 V供电。另外，为确保碰撞信号可靠传输，在发生严重碰撞事故时，J234可通过单独的导线向电池管理控制单元提供1.75 A～2 A的电流，以断开48 V锂电池内部的继电器，从而断开48 V供电。因轻微碰撞事故而被断开的48 V供电，可通过切换端子15重新激活；而因严重碰撞事故而被断开的48 V供电，需使用故障检测仪进行激活。

在发动机运转时，48 V起动发电两用机直接给48 V锂电池充电。在使用外部的12 V蓄电池充电器（VAS 5903）进行充电时，48 V锂电池通过DC/DC转换器来充电。注意：跨接起动发动机时，使用分线器TV2上的跨接起动点（图7）；切勿将12 V蓄电池充电器直接连接到48 V锂电池上，应连接到跨接起动点上。

在电路图中，48 V锂电池的编号为A6，48 V正极侧称为端子40；48 V负极侧称为端子41。故障诊断时，可用故障检测仪进入48 V锂电池的电池管理控制单元（图8，诊断地址为0021）查看相关信息。

1.2 48 V起动发电两用机

48 V起动发电两用机通过多楔传动带与发动机连接，当做发电机用时，它为48 V锂电池充电，并向DC/DC转换器输送48 V直流电（额定电压为51.5 V）；当做电动机用时，即可起动发动机，又可在起步时为发动机提供助力。注意：发动机在冷机（发动机机油温度＜45 ℃）时由12 V小齿轮式起动机起动（通过12 V小齿轮式起动机上的小齿轮与发动机飞轮上的齿圈啮合来起动发动机），其他时候由48 V起动发电两用机起动。

图6 48 V锂电池的结构

图7 跨接起动点位置

图8 进入48 V锂电池的电池管理控制单元（截屏）

48 V起动发电两用机当做发电机用时是从动部件（图9a），当做电动机用时则是主动部件（图9b），这对多楔传动带张紧器的要求很高。重要的是，多楔传动带张紧器要能够保证48 V起动发电两用机传动轮上有尽可能大的多楔传动带包复角。另外，根据发动机型号的不同，多楔传动带张紧器可直接安装在48 V起动发电两用机上（图10a），也可安装在气缸体上（图10b）。

图9 48 V起动发电两用机2种工作状态

图10 多楔传动带张紧器的安装位置

由于48 V起动发电两用机通过多楔传动带与发动机连接，即使发动机没有完全停下来，也是可以再次起动的，应用情形为：发动机自动起停装置已把发动机关闭，但是发动机并未完全停下来，此时驾驶人又踩下加速踏板，因为驾驶人想继续行驶，48 V起动发电两用机重新起动发动机。

如图11所示，48 V起动发电两用机采用水冷，配备有1个电动冷却液泵（V621）。48 V起动发电两用机通过专用CAN总线与发动机控制单元（J623）进行通信，通过脉冲宽度调制信号（PWM信号) 控制V621。根据发动机型号不同，V621的线路与48 V起动发电两用机连接或与J623连接。故障诊断时，可用故障检测仪执行元件测试，以判断V621的功能好坏。

图11 48 V起动发电两用机的电气连接情形

在电路图中，48 V起动发电两用机的编号为C29。故障诊断时，可用故障检测仪进入48 V起动发电两用机（图12，诊断地址为00CC）查看相关信息。

图12 进入48 V起动发电两用机（截屏）

1.3 DC/DC转换器

全新奥迪A8车的DC/DC转换器安装在右后行李箱装饰板的后面，位于12 V铅酸蓄电池上方（图13）。DC/DC转换器一方面能将48 V电压转换为12 V电压，为12 V铅酸蓄电池充电，并为12 V车载电网供电；另一方面，在外接12 V蓄电池充电器时，可将12 V电压转换成48 V电压，为48 V锂电池充电。不同条件下DC/DC转换器的工作状态见表1所列。