大眾ID.4供電控制技術(shù)淺析

一、12V供電控制

1. 蓄電池

在ID.4中，通過高電壓蓄電池的水冷式變壓器A19（DC/DC）為12V車載電網(wǎng)供電（圖1），電壓最高為15.5V。只有在激活高電壓系統(tǒng)，也就是閉合高電壓蓄電池出口接觸器時，才能為低壓車載電網(wǎng)供電。因此DC/DC變壓器既是高電壓系統(tǒng)的用電器，同時又是12V車載電網(wǎng)的電源。對于高電壓電源管理系統(tǒng)來說，12V車載電網(wǎng)的能源需求始終具有最高優(yōu)先權(quán)，因?yàn)?2V車載電網(wǎng)必須有足夠的電壓才能運(yùn)行高電壓系統(tǒng)。因此，一旦激活高電壓系統(tǒng)，將始終通過DC/DC變壓器為12V車載電網(wǎng)提供保護(hù)。DC/DC變壓器由J533中的低電壓電源管理系統(tǒng)控制，J533通過LIN總線從J367獲得關(guān)于低電壓車載電網(wǎng)和12V蓄電池的最新電量信息。

圖1 12V車載電網(wǎng)供電信號流

12V蓄電池的參與對于啟動過程至關(guān)重要，ID.4即為51Ah蓄電池的結(jié)構(gòu)。車輛鎖止時，高電壓蓄電池與高壓電路斷開。在啟動過程中，高電壓蓄電池首先借助12V蓄電池連接到高壓電路。因此，無法啟動12V蓄電池放電狀態(tài)的電動汽車。根據(jù)低電壓車載電網(wǎng)當(dāng)前的能源需求，低電壓管理系統(tǒng)向變壓器要求一個特定電壓。低電壓電源管理系統(tǒng)的目的是，將12V蓄電池的電量（SOC）保持在90%。如果SOC達(dá)到90%，則不再為12V蓄電池充電。也就是說，所選擇的電壓使得蓄電池既不充電也不放電（零電流調(diào)節(jié)）。

ID.4通過定期和自動的診斷確定12V蓄電池的電量。診斷的主要組成部分是測試脈沖。診斷僅在車輛停止時運(yùn)行。在測試脈沖開始時，12V蓄電池為高電壓蓄電池充電。其結(jié)果是，12V蓄電池的靜態(tài)電壓下降并產(chǎn)生特征電壓曲線。在測試脈沖結(jié)束時，高電壓蓄電池充電結(jié)束，12V蓄電池的電壓返回到接近靜態(tài)電壓的數(shù)值。由測試脈沖產(chǎn)生的電壓曲線，允許作為蓄電池電量的說明。從而檢查并確保，蓄電池具有滿足系統(tǒng)要求的可用功率。蓄電池診斷的詳細(xì)流程如下。

（1）執(zhí)行的前提條件

接線端15關(guān)閉，12V蓄電池上沒有充電器，沒有激活的車輛軟件在線遠(yuǎn)程升級，車輛沒有處于運(yùn)輸模式，高電壓蓄電池沒有充滿電。

（2）時間流程

①測試脈沖前：為了降低過壓，以大約10A（±1A）的電流為12V蓄電池放電180s、 180s的零電流調(diào)節(jié)和靜態(tài)電壓測量UR uhe。

②在測試脈沖期間：12V蓄電池使用大約92A（±1A）電流為高電壓蓄電池充電20s，并測量參數(shù)（圖2）。

圖2 測試脈沖參數(shù)

③測試脈沖后：評估參數(shù)是判斷蓄電池是否老化的標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，這導(dǎo)致蓄電池診斷時長為380s。通過測試脈沖完成對12V蓄電池的診斷后，將通過參數(shù)評估將結(jié)果保存為計數(shù)器讀數(shù)。計數(shù)器的數(shù)值分為4個區(qū)域。針對每個數(shù)值區(qū)域分配了相關(guān)措施。這些措施包括故障存儲器記錄和組合儀表內(nèi)的警告（圖3）。

圖3 參數(shù)評估結(jié)果儀表顯示

如果必須更換12V蓄電池，則必須更換為51 Ah的蓄電池。因?yàn)橥ㄟ^測試脈沖的診斷，是針對51 Ah蓄電池設(shè)計的。

2. 蓄電池配電盒

ID.4 配備3只蓄電池配電盒（圖4）：熔絲架A為熔絲架B和C供電，熔絲架B為機(jī)艙內(nèi)的熔絲和繼電器供電，熔絲架C安裝在儀表板左側(cè)，為車內(nèi)的熔絲和繼電器供電。

圖4 蓄電池配電盒

二、接線端控制

各個控制單元要想讓用電設(shè)備工作，必須要能通過總線或15電信號激活（喚醒）。將控制控制單元的起始位置就稱之為接線端。ID.4中的接線端控制由J533 （ICAS1）和J519控制，如圖5所示。J533承擔(dān)主要功能，而J519則負(fù)責(zé)讀取點(diǎn)火啟動按鈕并激活接線端15繼電器。除了已知的車輛狀態(tài)（例如信息娛樂系統(tǒng)的電源接線端S和點(diǎn)火開關(guān)供電接線端15），還實(shí)現(xiàn)了“Comfort Ready（舒適模式就緒）”狀態(tài)和“READY”（行駛準(zhǔn)備就緒）狀態(tài)。

1. Comfort Ready控制

該狀態(tài)允許駕駛員在點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉時操作車內(nèi)的信息娛樂系統(tǒng)和空調(diào)，其信號流控制如圖6所示，汽車鑰匙無需留在車內(nèi)。當(dāng)J386檢測到駕駛員車門打開時，通過J533將喚醒驅(qū)動系統(tǒng)CAN總線，持續(xù)喚醒時間90S，超過90S就算駕駛員坐下也不會激活。在這段時間內(nèi)，駕駛員側(cè)座椅占用傳感器G1067可以檢測駕駛員座椅是否被占用，并將此信息通過安全氣囊模塊J234傳輸給J533。隨后J533激活Comfort Ready狀態(tài)，組合儀表中顯示 “歡迎駕駛員”和“PARK”（駐車制動器被激活）等信息。同時通過高電壓蓄電池CAN總線喚醒高電壓電池管理器J840和空調(diào)電動壓縮機(jī)控制單元J979閉合高電壓電路（激活時可以聽到高壓電路閉合的聲音），為空調(diào)的高電壓組件供電和信號控制；通過以太網(wǎng)喚醒信息娛樂系統(tǒng)。

圖6 Comfort Ready信號流

2. 轉(zhuǎn)向柱控制解鎖

該狀態(tài)前提條件為駕駛員座椅已占用，Comfort Ready已激活，駕駛員車門已打開。信號流如圖7所示，當(dāng)J386監(jiān)測到駕駛員車門關(guān)閉時，進(jìn)入及啟動控制單元J965會在車內(nèi)啟動鑰匙搜索功能，J519接收來自汽車鑰匙的無線電響應(yīng)，并將其發(fā)送到J533，確認(rèn)鑰匙合法性。此外，J533還檢查J764的防盜鎖止數(shù)據(jù)，如果結(jié)果是正面的，則由N360解鎖轉(zhuǎn)向柱。J764通過舒適／便捷系統(tǒng)CAN總線報告轉(zhuǎn)向柱的完全解鎖狀態(tài)。

圖7 轉(zhuǎn)向柱解鎖信號流

3. 接線端15控制

不受任何外部開關(guān)控制的控制單元供電稱之為“常電（端子代號K1.30）“。為了節(jié)能控制單元不工作時會在內(nèi)部對K1.30進(jìn)行切斷，進(jìn)入低功耗“休眠”狀態(tài)；只有當(dāng)控制單元開始工作時需要接收點(diǎn)火開關(guān)信號進(jìn)行“喚醒”供電工作，這個信號稱之為“接線端15（端子代號K1.15）”。喚醒KI.15前提條件為駕駛員座椅已占用，駕駛員車門已關(guān)閉，轉(zhuǎn)向柱解鎖。信號流如圖8所示，J533通過制動踏板（底盤CAN總線喚醒）或是通過點(diǎn)火啟動按鈕（舒適／便捷系統(tǒng)CAN總線喚醒）接收駕駛員打開點(diǎn)火開關(guān)的請求。從而通過J965啟動車內(nèi)的鑰匙搜索功能，J519接收來自汽車鑰匙的無線電響應(yīng)，并將其發(fā)送到J533進(jìn)行檢查。如果結(jié)果是正面的，則J533通過所有數(shù)據(jù)總線發(fā)送信息 “接線端15激活”。此外，J519將離散的接線端15信號發(fā)送到發(fā)動機(jī)控制單元J623并控制J329繼電器為接線端15供電。由J329接通的電勢為車輛中的多個組件供電，包括電驅(qū)動裝置控制單元J841。如果此電勢沒有為J841供電，則可能無法產(chǎn)生牽引力。

圖8 接線端15信號流

4. Ready控制

該狀態(tài)出現(xiàn)的前提條件駕駛員座椅已被占用，接線端15已激活。信號流如圖9所示，當(dāng)J533通過底盤CAN總線接收制動踏板的狀態(tài)，行駛擋開關(guān)的位置（位于D或R擋）由轉(zhuǎn)向柱電子裝置控制單元J527通過舒適／便捷系統(tǒng)CAN總線發(fā)送給J519。如果車內(nèi)的最后一次鑰匙搜索已于12s前完成，則結(jié)果被認(rèn)為是過時的。在這種情況下，J533通過J965啟動鑰匙搜索，J519接收來自汽車鑰匙的無線電響應(yīng)，并將其發(fā)送到J533進(jìn)行檢查。如果結(jié)果是正面的，則J533通過所有數(shù)據(jù)總線發(fā)送信息“接線端50激活”，儀表顯示“READY”，駐車制動器解除，當(dāng)駕駛員將腳從踏板上移開時，車輛開始緩慢滾動滑移。

圖9 Ready信號流

5. 離車控制

ID.4車輛采用無噪音電動機(jī)，并標(biāo)配有單穩(wěn)態(tài)行駛擋位傳感器和無鑰匙啟動系統(tǒng)。這些情況要求與之相匹配的離車控制方案，如圖10所示。該示意圖僅適用于未激活A(yù)uto Hold（自動駐車功能）的情況，Auto Hold（自動駐車功能）還可以強(qiáng)制關(guān)閉條件。為此組合了多個關(guān)閉條件，以確保車輛正確停放并且無法自行移動。

當(dāng)車輛停好后，按下啟停按鈕或者駐車制動按鈕，即可退出“READY”狀態(tài)。此外，還會執(zhí)行防溜車功能，如果同時出現(xiàn)以下3種狀態(tài)中的2種狀態(tài)，則會關(guān)閉READY狀態(tài)并激活駐車制動器：駕駛員車門打開／駕駛員安全帶松開／駕駛員座椅未占用。

駕駛員可以通過按下啟動按鈕來關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)。車輛切換為Comfort Ready狀態(tài)。這也可以通過松開駕駛員安全帶來實(shí)現(xiàn)。此外，還有3種自動關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)的方法。為此必須滿足下列關(guān)閉條件：

（1）駕駛員安全帶松開，駕駛員座椅未占用且駕駛員車門打開；

（2）駕駛員安全帶松開，駕駛員座椅未占用且車輛鎖止；

（3）未激活任何診斷且駕駛員座椅超過30min未占用。

當(dāng)滿足以下關(guān)閉條件之一時，將退出“Comfort Ready（舒適模式就緒）”狀態(tài)：

（1）駕駛員安全帶松開，駕駛員座椅未占用且駕駛員車門打開；

（2）車輛鎖止；

（3）Comfort Ready激活超過60min。

除了所列出的關(guān)閉條件外，電源管理系統(tǒng)監(jiān)測到12V蓄電池電量不足時也可以關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)或Comfort Ready。

三、結(jié)語

綜上所述，在理清了供電組件及接線端的控制后，結(jié)合電路圖分析具體針腳定義就能進(jìn)行車輛相關(guān)故障診斷與排除。當(dāng)出現(xiàn)電氣故障時，通過控制單元或電氣組件的熔絲判斷是控制單元或電氣組件電路還是接線端或供電組件故障；接線端或供電組件故障可以通過接線端控制信號流進(jìn)一步判斷是接線端還是供電組件或啟動按鈕故障；如果是控制單元或電氣組件電路故障可以通過測量總線供電線電壓或信號線電壓波形等方法進(jìn)行判斷；如以上線路都沒問題，則更換控制單元或電氣組件。

審核編輯 ：李倩