“奥迪”轻混系统的诊断与维修

方斌

【摘 要】“奥迪”轻混系统在驾驶人员以55～160 km/h的速度驾驶汽车时，松开油门踏板后，车辆在发动机完全关闭的情况下最多可以滑行40 s，此过程实现了省油目的;同时，在制动时能进行动能回收。当油门踏板再次被踩下后，启动/发电两用机会立即快速、平顺地启动发动机，自动启停范围从停止扩大到了22 km/h。但是，此系统目前还无法真正实现纯电动驱动，从严格意义上判断，这种轻混系统不属于真正的混合动力，仅是启停系统的扩展。文章对“奥迪”轻混系统进行探究，以期提高该系统的诊断和维修效率。

【关键词】“奥迪”轻混系统;48 V轻混系统;12 V轻混系统;诊断与维修

【中图分类号】U469.7 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2022）02-0108-03

随着新能源汽车的快速发展，各汽车厂商都推出了新能源汽车，而“奥迪”作为在中国市场经营比较成功的豪华品牌，也相继推出了轻混合、插电混合、纯电动e-tron等车型。目前，安装了德国“奥迪”轻度混合动力电动车系统（Mild Hybrid Electric Vehicle，MHEV;也称“奥迪”轻混系统）的主要车型有“奥迪”的A6、A7、A8等系列，该系列车型有良好的节能减排优势，因此“奥迪”轻混系统后续将成为更多车型的标准配置。

1 “奥迪”轻混系统的功能

1.1 发动机启停范围增大

当车辆停止在交通红绿灯前时，发动机启停系统会自动将发动机临时关闭，当再次启动车辆时，不需要转动点火钥匙就可启动发动机，从而达到省油和减少废气排放的目的。近年来，发动机启停系统已经成为很多车型的标准配置，但是这种传统的发动机启停系统只能将发动机从静止带动至怠速转速，而在车辆行驶过程中发动机处在高转速时，就无法实现启停功能。

“奥迪”轻混系统可以实现几乎全域段的发动机启停，强而有力的启动/发电两用机能将发动机瞬间启动并直接拉至中高转速以适应当前车速，实现车辆运行中的发动机启停;当司机以55～160 km/h的速度驾驶车辆时，松开油门踏板后车辆在发动机完全关闭的情况下最多滑行40 s，达到省油目的，同时在制动时能回收动能;当油门踏板再次被踩下后，启动/发电两用机会立即快速且平顺地启动，自动启停范围从停止扩大到22 km/h[1]。

1.2 车辆供电连续无中断

传统的启停系统，在发动机熄火时，车辆的转向助力系统失效、空调不工作;等红灯时，发动机经常会在熄灭和启动之间不停循环，影响驾乘人员的舒适性，而“奥迪”轻混系统，在车辆发动机熄火后，转向系统、空调压缩机仍能正常工作，车辆的舒适性不受任何影响。

1.3 助力车辆起步

“奥迪”轻混系统中启动/发电两用机通过皮带传动带动发动机曲轴，在发动机启动的同时，该系统能够在车辆启动时为其提供动力。该系统弥补了发动机动力最薄弱的低转速区间动力，抵消了涡轮迟滞，优化了启停系统的反应速度和震动问题，启动噪音小、起步更轻快且更省油。

1.4 减少油耗

“奥迪”轻混系统只要未踏下油门踏板和制动踏板，并且满足车速范围为55～160 km/h、挡位D或efficiency模式、下坡坡度<4%、山坡坡度<3%、横向加速度<1.5 m/s等条件时，即可实现智能惯性滑行。“奥迪”轻混系统能让车辆在中、高速智能滑行阶段减少发动机的无效运转;能在低速和静止时降低发动机的怠速运转;能弥补内燃机最薄弱的低转速区域的动力。以上3种情况都实现了节省车辆运行油耗的目的。在发动机运转过程中，启动/发电两用机也可以当作电机使用，在某些負荷范围内可以与发动机同时进行动力输出，从而对发动机起辅助作用，也可以降低油耗。

1.5 性能改善

（1）启动/发电两用机能让车辆在行驶过程中再次启动发动机时相比采用传统的小齿轮启动机的启动更平顺。启动/发电两用机通过多楔皮带与发动机相连，因此即使发动机因运动惯性未能完全停止转动时也可以再次启动运转。例如：自动启停系统虽然已将发动机关闭，但是发动机因惯性并未完全熄火停转，此时驾驶员临时改变决定想继续行驶而踩下油门踏板，发动机仍可立刻启动。

（2）发动机在停机过程中，可通过启动/发电两用机对发动机进行制动，可明显缓解停机抖动问题。

2 “奥迪”轻混系统的分类

根据不同的发动机配置，“奥迪”轻混系统有两种不同的车载供电网，即48 V轻混系统和12 V轻混系统;目前，配备6缸发动机的车型是48 V轻混系统，配备4缸发动机的车型是12 V轻混系统。

3 “奥迪”轻混系统的组成

3.1 “奥迪”48 V轻混系统

“奥迪”48 V轻混系统以48 V为主车载供电网，该供电网同时负责为12 V分供电网供电。48 V轻度混合动力总成系统由3个48 V主要模块组成。48 V轻混系统装有两块蓄电池，分别是48 V的锂离子电池和12 V的AGM（玻璃纤维隔板的阀控式密封）免维护蓄电池。与绝大多数“奥迪”车型一样，12 V的AGM蓄电池监控控制单元J367安装在该蓄电池的负极接线柱上，如需更换此蓄电池，必须与蓄电池管理系统进行适配。

模块一是发动机前端的水冷式皮带启动/发电两用机（代号C29），由一根能承受高负荷的多楔皮带将该模块与曲轴相连。皮带启动/发电两用机能量回收能力高达14 kW，时长为5 s，扭矩可达60 N·m。所有动力总成都是与皮带启动/发电两用机共同工作，皮带启动/发电两用机是48 V供电网的核心。启动/发电两用机既可以作为被动的发电机使用，也可以作为主动的启动机使用。发电机与启动机使用时的转动方向相反。启动/发电两用机作为发电机使用时，为48 V供电网提供电能;作为启动机使用时，成为48 V供电系统中的用电器。12 V供电网中使用AGM蓄电池（代号A）为所有12 V用电器供电，这些用电器包括全部控制单元及12 V小齿轮式启动机。但是，该启动机只在冷启动时启动发动机。启动/发电两用机采用水冷方式的优势是噪音低、冷却效果好，但缺点是尺寸稍大。

模块二是行李箱内电压为48 V的锂电池（代号A6）。48 V锂电池由13个单格电压为3.68 V的锂电池组成。内置的蓄电池控制单元会测量每个电池格的电压和温度，并把这些数据通过车载网络传送给数据总线诊断接口J533;除了12 V供电和控制单元混合动力通信线，48 V锂电池内置的蓄电池控制单元还连接有安全气囊控制单元（代号J234）的信号线。在触发安全气囊时，48 V锂电池内置的继电器会迅速断开，切断48 V供电网。此外，该系统设计了蓄电池冷却系统，如果48 V的锂电池温度超过了28 ℃，则蓄电池控制单元会立刻接通4个内置风扇对锂电池进行冷却。

模块三是48 V/12 V的DC/DC变压器（代号A7），安装在右后行李箱装饰板的后面，在12 VAGM蓄电池的上方。该变压器是直流双向变压器，一方面，发电机发出的48 V电压可以转换为12 V电压给12 VAGM蓄电池充电。另一方面，在满足特定条件时，如果把外接充电器经跨接启动点接到车上时，也可将12 V转换成48 V电压。该变压器内置风扇在发动机工作时，并不是一直运转的，它仅在变压器需要主动冷却时才会工作。

3.2 “奥迪”12V轻混系统

“奥迪”12 V轻混系统采用12 V车载供电网。12 V轻度混合动力总成由2个12 V主要模块组成。12 V轻混系统装有2块蓄电池，分别是12 V锂电池和12 V AGM蓄电池。12 V锂电池由4个单格电压为3.68 V的锂电池组成。

模块一是12 V风冷式皮带启动/发电两用机（代号C29）。启动/发电两用机与48 V系统有相同的功能。皮带启动/发电两用机能量回收能力高达6 kW，时长为30 s，扭矩可达60 N·m。当启动/发电两用机作为发电机使用时，它为车载供电网提供电能，并为12 V锂电池和12 VAGM蓄电池充电。电动机用于发动机机油温度高于45 ℃且在自动启停模式时启动内燃机（发动机机油温度低于45 ℃时，则由12 V小齿轮启动机启动内燃机）。

模块二是12 V锂电池（代号A1），安装于流水槽内右侧。12 V锂电池与12 VAGM蓄电池（代号A）并联，12 V锂电池内置控制单元和继电器，内置继电器可以切断和接通正极接线柱，从而与铅酸蓄电池断开或接通。根据配置的不同发动机型号，12 V锂电池会在启动过程中或者启动完成后接通。如果点火开关关闭，内置继电器会再次将锂电池与车载供电网断开。点火开关打开时，锂电池不放电。点火开关关闭时，锂电池通常不放电，但在散热器风扇或者辅助水泵续动过程等特定工况下，内置继电器会保持接通状态。当发动机怠速运转，铅酸蓄电池和锂电池电量达到最高时，启动机/发电机不发电。如果外接充电器接到车载供电网，即使关闭了点火开关，约30 s后该继电器也会接通，用于给12 V锂电池充电。发生安全气囊触发事故时，安全气囊控制单元会把一个信号发送到12 V锂电池内的控制单元，使该继电器断开。在拆下12 V锂电池时，必须对蓄电池进行目视检查和评估[2]。

4 “奥迪”轻混系统的诊断与维修

“奥迪”的轻混系统车型和非轻混系统车型不同，所以不可盲目进行拆装和维修。对“奥迪”轻混系统部件的安装位置、拆装工具、拆装步骤及注意事项等内容可以在在线版Elsa Pro中的维修手册中查询;“奥迪”轻混系统相关电路可以在在线版Elsa Pro中的电路图中查询。“奥迪”轻混系统中的电气部件可以使用专用诊断仪进行常规的诊断与维修，例如故障码读取、测量值读取、引导型功能等。

4.1 轻混系统车辆的“诊断断电”操作

48 V轻混系统车辆“诊断断电”操作：采用48 V供电系统后，检修人员可能会有触电危险，因此对48 V供电网的检修必须在断电后进行。48 V供电系统的“诊断断电”必须由专业人员借助专用诊断仪进行。使用诊断仪通过“故障导航”的检查程序从数据总线诊断接口J533对48 V锂电池的继电器进行关闭操作，之后读取48 V锂电池和48 V/12 V变压器的电压值，确认48 V供电系统已断电。

12 V轻混系统车辆“诊断断电”操作：车辆不能连接外接充电器—关闭点火开关—拔下12 V锂电池的插接件—拆下12 VAGM蓄电池的负极并将负极做绝缘处理—在跨接启动点用数字万用表直流电压挡进行测量—确认12 V系统已断电。

4.2 锂电池的充电与维修

48 V的锂电池有两种电压进行充电：发动机运转时，直接由启动/发电两用机给48 V的锂电池充电。使用外部的12 V充电器进行充电时，48 V的锂电池通过变压器充电。

锂电池的机械损坏会导致内部短路，因此48 V锂电池和12 V锂电池外部均装有金属保护罩，因此在发生碰撞事故后，要仔细检查锂电池和锂电池的保护罩是否变形。

锂电池内部的工作情况可以使用诊断仪进入不同的诊断地址（48 V锂电池的诊断地址：80;12 V锂电池的诊断地址：0021）读出锂电池的温度、电量百分比数值、锂电池内正极接触器是关闭还是已打开等信息[3]。锂电池外部插接件如果斷开，会在数据总线诊断接口系统里读取到故障码“蓄电池调节辅助蓄能器1无通信和数据总线丢失信息（主动/静态）”。锂电池内的单元格或者其他部件是不允许更换的，如果确认是锂电池内部出现故障，则必须整体更换。

4.3 启动/发电两用机的诊断与维修

48 V启动/发电两用机采用水冷方式，因此冷却水泵V621的控制操控情况和接入发动机冷却循环中的方式根据发动机的不同而不同，在维修时需要注意使用专用工具并规范操作，此外冷却水泵V621的功能检查可以使用诊断仪通过执行元件诊断激活。

48 V启动/发电两用机安装有8端子插接件，其通信是通过专用CAN总线连接发动机控制单元（代号J623）。12 V启动/发电两用机安装有6端子插接件，它是通过LIN-数据总线与发动机控制单元连接。因此，两种电压的启动/发电两用机插接件只要断开，在发动机电控系统里就会读取到故障码“启动机发电机许可导线断路”“本地数据总线无通信”“启动机/发电机控制单元无通信（主动/静态）”等故障信息。此时，按一次一键启动按钮，发动机是可以正常发动的，因此进行启动/发电两用机维修时一定要注意操作安全。

4.4 启动继电器的诊断与维修

“奥迪”车的启动系统电路中设计了两个启动继电器，对于非轻混系统的“奥迪”车，如果两个启动继电器中有一个损坏，则按一次一键启动按钮，发动机无法发动。“奥迪”轻混系统的两个启动继电器中只要有一个断路，就会出现以下现象：按一次一键启动按钮，发动机无法启动;连续快速按3次一键启动按钮，发动机可以启动;或是连续2次按住一键启动按钮保持3～5 s，发动机也可以启动。出现这种特殊现象是因为即使启动继电器损坏，但是启动/发电两用机此时工作带动了发动机运转，所以容易导致启动系统出现故障。配置“奥迪”轻混系统的车辆中，1号启动机继电器J906和2号启动机继电器J907出现故障后，仪表会显示“启/停系统：点火开关将在30 s内关闭”。使用诊断仪读取故障码会在启动机电控系统里读取到“启动机继电器断路（主动/静态）”“启动机继电器2电气故障（主动/静态）”的故障码，此时就能明确故障出在启动继电器上。如果出现此故障提示，就必须更换相应的启动继电器。

5 结语

国际电子技术委员会对混合动力车辆的定义为在特定的工作条件下，可以从两种或两种以上的能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车[4]。通过对“奥迪”轻混系统的探究，我们了解到该系统虽然具有一定的应用优势，但是无法真正实现纯电动驱动，它不属于真正的混合动力，只是启停系统的扩展，能达到节能和改善驾乘舒适性的目的。本研究通过对“奥迪”轻混系统的探究，以期提高该系统的诊断和维修效率。

参 考 文 献

[1]AUDI AG.自学手册SSP664-Audi A8（型号4N）电气系统和电子系统[Z].2018：2-29.

[2]AUDI AG.自学手册SSP670——奥迪A6LC8[Z].2018：34-43.

[3]一汽-大众集团.奥迪售后服务系统Elsa Pro[DB/OL].[2022-01-01].https：//portal.cpn.vwg/elsapro.

[4]吴会波，陈新瑞，卢仕维.动力电池与新能源汽车[M].西安：西北工业大学出版社，2018：145.