2017款保时捷Panamera（971）电气系统结构原理与维修（一）

2019-01-15沈阳王钟原

汽车维修技师 2018年8期

关键词：网关总线蓄电池

沈阳/王钟原徐畅

（一）综述

对于2017款Panamera，其电气元件经过改进并得到增强。本文介绍的是有关第 9 组的修改，目的在于保证其在市场中的竞争力。

主要变化包括：

◆具有不同任务分配的网络拓扑

◆新型“FlexRay”（FR）数据总线系统

◆12V和48V车辆电气系统

◆车外灯/车内照明

◆前端电子装置/BCM1功能

◆后端电子装置/BCM2功能

◆端子控制

◆进车系统

◆舒适系统

◆驾驶员辅助系统

（二）网络拓扑（MLBEVO）

如图1所示采用一个范例（无PHEV），展示了的不同数据总线系统是如何使用多个数据总线系统（用不同色彩表示）连接的。这一网络变化替代了先前 2007+ 网络架构。因此，在新的架构中，数据总线执行的任务甚至控制单元的分配都有所不同。

数据链接接头 Eth（以太网，10Mbit/s）与诊断 CAN 接口并行，目前尚未为售后使用（保留）。开发/生产保留通过以太网接口（100Mbit/s，DoIP为互联网协议诊断通信”）运行诊断的权利。具有数据传输速度为10Mbit/s、100Mbit/s和1000 Mbit/s的以太网。

1.数据总线系统

与2009款Panamera共同引入的先前网络架构 2007+，已经达到极限并被新的网络架构所取代。

使用了以下总线系统：

①CAN 总线（如图2所示）

┃图2 CAN 总线

┃ 图1 网络拓扑

◆混合动力 CAN

◆舒适系统 CAN

◆扩展 CAN

◆信息娱乐系统 CAN

◆其他专用 CAN

②FlexRay（如图3所示）FlexRay 用于驱动系统。

┃ 图3 FlexRay总线

③MOST（如图4所示）

用于第二代信息娱乐系统的塑料光导纤维。

┃ 图4 MOST总线

④LIN（如图5所示）

┃ 图5 LIN总线

◆2 个来自网关控制单元的直接LIN输入

◆许多其他LIN作为控制单元的输出

⑤私人系统 CAN

增加了许多专用 CAN，其中一些跨越总线在控制单元之间通信。

（1）总线速度

◆MOST：（类型 150）＞ 100Mbit/s

◆FlexRay：10Mbit/s

◆CAN 总线：500Kbit/s

◆专用 CAN：50Kbit/s，1Mbit/s（ePDCC）

◆LIN：21Kbit/s

（2）数据总线系统比较

CAN 和 FlexRay（FR）具有不同的网络拓扑（如图6所示）。

┃ 图6 总线系统拓扑比较

两种数据总线系统的不同网络架构，对于CAN系统，两条绞线穿过车辆排布，控制单元连接/压接在共享的采集点上（接合连接）。FlexRay 系统则采用点到点连接（菊花链），在这种连接方式中控制单元直接连接在一条链上。断开控制单元，从而创建一个断路，可中断或者完全切断通信。还具有“有源节点”，在节点上最多可连接 4个分支，如图7、表1所示。

┃ 图7 CAN 总线电平

表1 总线系统比较

比较了两种数据总线系统的主要特性，两种系统的拓扑结构有所不同：

CAN是线性数据总线，控制单元连接在采集点上；而 FlexRay（FR）中，控制单元以星形拓扑结构相连（多个分支通过一个有源星形的结构）。Panamera 车型中使用的FR系统的数据传输速度为10Mbit/s，比CAN数据总线系统（500Kbit/s）快 20 倍。

┃图8 FlexRay 电平

┃ 图9 FlexRay 信号强度

CAN 具有 2 条绞线，被称为CAN 高位和 CAN 低位。FR具有2条绞合的、屏蔽的、销装的电线，被称为 BUS Plus 和 BUS Minus。这两条线路（粉色/绿色）在控制单元的通道 A 上运行。FlexRay 还能够运行另外一个具有另外 2 条线的通道B，从而提供了额外的储备，用于进一步应用/开发/增强现有系统，如图9所示。

2.网关

协调总线系统和控制能量管理的网关控制单元位于驾驶员座椅前面的驾驶员脚坑处（地板）。为了保护它不受外界影响，还进一步放置在一个单独的防水盒子中。将用一种新的专用工具（CAN适配器）来进行总线系统诊断，而先前的专用工具9838不再适用，如图10所示。

（三）12V车辆电气系统

1.功能性电能管理（eEM）

eEM 的软件模块位于网关中。软件模块来自 MLBevo 矩阵，因此为群模块。

eEM 最重要的目标是：

◆避免抛锚（热量输出控制）

┃ 图10 网关控制单元的安装位置

┃ 图11 电能管理电路图

┃ 图12 电能管理功能电路图

◆关闭级、回收

◆禁止自动启动/停止

◆确保车辆在行驶中具有可靠的供电（EPS、PSM、EBB、RAS 等）

◆减少 CO2（车辆电气系统回收和自动启动/停止）

“电能管理”系统（如图11所示）的车辆电气系统功能分配在网关控制单元（主）中，并且具有以下子功能（如图12所示）：

（1）启动性能

确保车辆能在任何运行条件下启动，是能量管理的重中之重。

（2）闭路电流

网关负责监控闭路电流。点火装置关闭时，网关发出（强制睡眠）命令，将控制单元切换至睡眠模式，使其消耗极少的闭路电流。如果闭路电流不处于（超出）允许的范围，网关将启用电源分配器中的端子30f 继电器，将用电设备与车辆电气系统断开连接。此处故障案例并未考虑所有连接至端子 30 的模拟控制单元、发电机等。

（3）自动启动/停止

此功能存储在DME（自动启动/停止协调器）中。DME发出“停止”命令后，网关将检查车辆电气系统状态，然后向自动启动/停止协调器发送有关状态“正常/不正常”的消息。在重新启动过程中，网关将指示DC/DC 转换器在车辆启动时，为电压敏感型用电设备稳定电压。

（4）能耗优化

网关根据已启用的用电设备和能量流计算能量需求量，确保能量供应始终充足。

（5）车辆能量回收电气系统

2011款 Cayenne 引进了此功能。为节省燃油，所有车辆均标配此功能。这样，车辆的部分动能将通过12V发电机转化成电能。根据网络中的能量需求，网关控制单元会决定为满足车辆电气系统的能量需求而需要向发电机请求的能量大小。发电机根据网关控制单元的请求生成所需大小的能量，并将此能量供给车辆电气系统/车辆蓄电池。在此，网关在超越传动/制动阶段优先启用发电机。蓄电池传感器（BDM）测量能量流的大小，并将测量结果传送给网关控制单元。根据能量需求，网关控制单元决定可启用的用电设备/电源分配器或可关闭的用电设备（发动机和空调控制单元的动态管理、闭路电流管理、加热/通风分配/HVA），从而确保满足能量需求。网关也会决定何时车辆可以切换到自动启动/停止模式。在此，为电压敏感型用电设备（如信息娱乐系统和仪表组）的电源。

2.蓄电池

即将投放市场使用的是具有AGM（吸液式玻璃纤维隔膜）技术的传统铅蓄电池（如图13所示）。12V湿式蓄电池，采用含有33%纯酸的稀释硫酸制成的电解液。使用了具有 3 种不同容量的蓄电池，具体取决设备和各个国家/地区的技术规范：