奥迪e-tron纯电动汽车电气与电子系统介绍(上)

◆文/山东 刘春晖

刘春晖(本刊编委会委员)

高级工程师/副教授，现任山东华宇工学院机械工程学院汽车服务工程教研室主任，有多年的一线汽车电气系统、电子控制系统维修工作经验。现从事汽车类专业学生专业课的教学工作。在各级汽车维修类杂志上公开发表论文30篇，出版汽车维修类图书23部。

一、供电

1.12V车载供电网

从图1中容易看出，奥迪e-tron装备有12V蓄电池以及12V车载供电网所需要的导线。所有控制单元都是采用12V供电来工作的。因此，与所有其他奥迪车型一样，奥迪e-tron即使是在高压蓄电池100%充满电时，也要依靠12V供电网。如果12V供电系统不能正常工作，那么通过中央门锁就无法给车辆解锁，点火开关也无法接通，车辆无法行驶，各个控制单元之间也无法进行通讯。

奥迪e-tron是纯电动汽车，无内燃机，该车也就没有传统意义上的发电机。在车辆行驶中，12V蓄电池由高压蓄电池通过变压器来充电。这个12V蓄电池是铅酸蓄电池，安装在前部流水槽内(图1)，它是AGM蓄电池，容量为68Ah。

图1 奥迪e-tron供电网导线分布及12V蓄电池安装位置

注意：仅允许专业人员用于为12V蓄电池充电；不允许为其他车辆提供跨接启动；不允许为本车提供跨接启动。

2.供电结构

图2展示的是奥迪e-tron上的12V供电结构原理示意图。熔丝和继电器支架的安装位置在左置方向盘车和右置方向盘车上是相同的。只有一个例外：这个平面图上标有数字6的熔丝和继电器支架，总是位于副司机脚坑处，就是说在左置方向盘车上是位于车辆右侧的，而在右置方向盘车上是位于车辆左侧的。

图2 奥迪e-tron上的12V供电结构

与其他奥迪车型不同的是，奥迪e-tron上的这个12V充电销子只能用于在服务站给12V蓄电池充电或者缓冲。这个接头绝对不能用于给别的车辆进行跨接启动或者接受别的车辆给本车进行跨接启动。

如果12V蓄电池没电了，那么奥迪e-tron也就没法工作了。由于12V蓄电池是由高压蓄电池支持的(即使在车辆停住时也是这样的)，因此没电了的12V蓄电池也就意味着高压蓄电池也没电了(大约还剩10%剩余电量)。奥迪e-tron的12V供电网络具体结构如图3所示。

图3 奥迪e-tron的12V供电网络具体结构

二、联网

1.控制单元的安装位置

图4所列出的的控制单元，有几个是选装的或者特定市场才有。为了清晰明了，此处并未将车上的所有控制单元都列出。

图4 控制单元的安装位置

图5展示的是左置方向盘车。控制单元的安装位置除了几个例外的，在左置方向盘车和右置方向盘车上是一样的。比如，供电控制单元J519总是安装在副司机脚坑内的。这就是说：在左置方向盘车上，J519是安装在车辆右侧的，而在右置方向盘车上则是安装在车辆左侧的。相应地，控制单元J136、J521、J386和J387也交换了位置。

图5 奥迪e-tron网络拓扑结构

通向网关的子总线导线不是用来传输数据的。与发动机控制单元J623一样，网关内有一个120Ω的终端电阻。

2.lexRay总线

由于这个总的拓扑结构无法展示FlexRay控制单元实际的布置情况，因此采用图6来展示各个FlexRay分支上控制单元的分布。连接在分支终端的控制单元一定会配备有一个94Ω的电阻。中间的控制单元则配有2.6kΩ的电阻。

图6 奥迪e-tron FlexRay总线结构

FlexRay技术可以在一个分支上使用两个通道，这两个通道分别标有字母“A”和“B”。第二个通道有两种可能的功能，即这些数据作为冗余来发送或者传送的数据量加倍。

在奥迪e-tron上，通道“B”是用于增大数据传输量的。如果同一个控制单元连接在两个通道上了，那么该控制单元的诊断数据是经通道“A”来传输的。如果某分支上的一个通道失效了(比如因FlexRay导线上有短路)，那么车辆诊断仪上也会显示出出故障的是哪个通道，这样就能有针对性地检查相应的控制单元或者导线了。

由于FlexRay总线采用时间控制式的数据传送，因此启动(就是让网络开始工作)只能通过所谓的“冷启动”控制单元来实现。在奥迪e-tron上，控制单元是“冷启动”控制单元，包括：数据总线诊断接口J533、ABS控制单元J104、安全气囊控制单元J234。

3.端子控制

(1)端子15激活

端子15激活的网络控制如图7所示，具体情形如下：

图7 端子15激活的网络控制

①在端子15关闭时，按下进入和启动授权按键E408。

②按键E408被按下，这个信号通过单独导线被送至舒适系统中央控制单元J393。

③J393检查授权的车钥匙是否在车内，第④和⑥步也会与检查钥匙同时发生。

④J393把转向柱解锁命令发送给电子转向柱锁控制单元J764，这就松开了转向柱锁。

⑤J393激活端子15的供电继电器J329，现在控制单元就通过J329获得供电了。

⑥J393通过舒适CAN总线把一个“虚拟”端子15信号发送给数据总线诊断接口J533。

⑦J533内的高压协调器通过混合动力CAN总线将高压系统激活指令发送给蓄电池调节控制单元J840，J840通过子总线系统来让高压蓄电池开关盒SX6合上电力保护装置。

随后高压系统就激活了。从这个时间点起，J285上的指示灯就亮了，高压蓄电池开始放电了。

(2)激活驱动系统

激活驱动系统的网络控制如图8所示，具体情形如下：

图8 激活驱动系统的网络控制

①在端子15关闭时，按下进入和启动授权按键E408，并踏下制动踏板。

②按键E408被按下，这个信号通过单独导线被送至舒适系统中央控制单元J393。

③J393检查授权的车钥匙是否在车内，第④和⑥步也会与检查钥匙同时发生。

④J393把转向柱解锁命令发送给电子转向柱锁控制单元J764，这就松开了转向柱锁。

⑤J393激活端子15的供电继电器J329。现在控制单元就通过J329获得供电了。发动机控制单元J623处理制动灯开关F的信号。

⑥J393通过舒适CAN总线把一个“虚拟”端子15信号发送给数据总线诊断接口J533。J533内的高压协调器通过混合动力CAN总线将高压系统激活指令发送给蓄电池调节控制单元J840。J840通过子总线系统来让高压蓄电池开关盒SX6合上电力保护装置。与此同时，高压协调器通过 FlexRay总线发送激活指令。

⑦发动机控制单元J623检查是否有来自制动灯开关F的“已踏下制动踏板”信号，来自选挡杆传感器控制单元J587的“选挡杆在位置P或N”的信号，来自高压电池充电器控制单元J1050的“未插入充电线”的信号。

⑧如果这些信号都有了，那么J623就会通过FlexRay总线把“激活驱动系统”这个指令发送给前桥电驱动控制单元J1234。

于是驱动系统就被激活了，功率表上会出现“READY”这个字样。

三、数据总线诊断接口J533

如图9所示，数据总线诊断接口J533(网关)控制单元安装在左侧座椅下。该控制单元用车辆诊断仪经诊断地址码0019来进行诊断，该网关管理诊断防火墙。

图9 数据总线诊断接口J533(网关)安装位置

网关执行网络系统的网关、高压协调器、FlexRay总线控制器、诊断主控制单元、低压供电网(12V)电能管理器以及各种connect-服务的接口等方面的功能。

需要使用混合动力CAN总线、舒适CAN总线、舒适CAN总线2、信息娱乐CAN总线、组合仪表CAN总线、扩展CAN总线、Connect-CAN总线、FlexRay总线、诊断CAN总线以及以太网等数据总线系统。不使用模块化信息娱乐(MIB)CAN总线和MOST总线。是J367蓄电池监控控制单元、J453多功能方向盘控制单元以及J1158方向盘触摸识别控制单元等的LIN主控制器。

(未完待续)