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-CHINA ·February
◆文/福建 林宇清
奔驰S级48V车载电气系统(上)
林宇清(本刊编委会委员)
曾在福建奔驰汽车有限公司担任经销商技术支持，，取得了奔驰厂家的最高等级技术资质-诊断技师认证(C DT)，并积累了众多疑难故障案例和较为全面的
诊断思路。目前就职于云度新能源汽车股份有限公司，担任质量改进工程师。
一、概述
随社会的发展和生活品质的提高，人类对汽车的要求已经不再满 足于简单的出行，而是越发驾驶舒适性。梅赛德斯-奔驰在车辆乘员舒适性领域可谓是人之翘楚，近几年通过快速座椅加热器、扶手加热、按摩座椅和电热杯座等功能进一步增强了舒适性，但舒适性功能越多，对电能的需求也随之增加。为满足该要求，48V车载电气系统(图1)应运而生，它是在传统的12V车载电
气系统(图2)基础上进行了延伸，采用48V车载电网蓄电池，车辆整体的可用电容量增加，其电压比12V系统高四倍，满足了高耗电要求的功能，并实现更高的行驶功率。
G2.发电机；a.12V用电设备；b.12V用电设备；G1.车载电网蓄电池。风光
图1 12V车载电气系统
M1/10.起动机发电机(车型 238)；A79.集成式起动机发电机(车型222)；
北京小客车c.48V用电设备；
d.48V用电设备；G1/3.48V车载电网蓄电池；N83/1.直流/直流转换器控制单元；a.12V用电设备；b.12V用电设备；G1.车载电网蓄电池。
图2  新的48V车载电气系统
对于未来的梅赛德斯-奔驰车型，48V车载电气系统将提供更高效的电能，从而成为减少油耗的主要途径，同时用户也可使用更多新的功能，48V电压范围如图3所示。
A.60V接触保护范围；
B.58V过压范围；
C.52~54V带功能性限值的较高
工作范围；D.48V(36~52V)不带功能性限值的工作范围；E.36~24V带功能性限值的较低工作范围；F.24~20V低电压范围。
图3 48V电压范围
二、组成部件
48V车载电气系统首先应用在装配M256发动机的S级车型中，从开发此款发动机开始就已将该系统考虑在内，因此，可以省去皮带传动，之前通过皮带进行机械驱动的所有用电设备可借助
油底壳垫48V电气系统进行驱动。该系统由不同的48V部件(图4)和线路构成，最新型的亮点部件是集成式启动机发电机和48V车载电网蓄电池，以下对此进行简要介绍,48V系统部件的位置如图5所示。
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2019/02·汽车维修与保养
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图4 48V系统组成部件
A9/5.电动制冷剂压缩机；M60/1.电动辅助压缩机；A79.集成式启动机发电机；M75/11.电动冷却液泵；F153/2.发动机舱48V熔丝盒；N83/1.直流/直流转换器控制单元；G1.车载电网蓄电池；N129.启动机发电机控制单元；G1/3.48V车载电网蓄电池。
图5 48V系统部件位置
1.集成式启动机发电机(ISA)
M256发动机采用了集成式启动机发电机(ISA)的传动系统，传统的12V发电机和启动机替换为带电力电子装置的集成式启动机发电机，电力电子控制单元位于传统启动机(不再安装使用)的安装位置处(图6)，通过CAN总线通信，控制ISA的工作。ISA 置于内燃机和变速器之间，用螺栓刚性连接到曲轴上，兼具有启动和发电的功能，产生的能量供至单独的48V车载电网蓄电池，此外，它还可使用来自48V车载电网蓄电池的能量生成扭矩以辅助内燃机，产生最大16kW的输出功率和220Nm的扭矩，ISA和48V车载电网蓄电池的高输出功率可让驾乘人员几乎感知不到发动机启动。
内燃机与48V车载电气系统的配合使用，不仅降低了燃油消耗，提高了系统性能，还新增了其他附加功能，例如在发动机关闭时保持智能气候控制.此外，ISA减少了传动系统的扭转振动，从而增强舒适性。
2.直流/直流转换器(N83/1)
48V车载电气系统通过直流/直流转换器控制单元连接至12V 车载电气系统，换言之，直流/直流转换器是48V系统中能源管理
的主控制单元，替代了传统的12V发电机。通过直流/直流转换器
可使电能在两个电压等级之间转换。在驾驶操作期间，N83/1将48V系统的电能提供给12V系统，即降压模式，此模式还用来在发动机关闭阶段，向12V蓄电池提供电能。N83/1通过LIN总线读取48V车载电网蓄电池的数据，据此计算允许的电流和电压限值，然后将这些数据通过CAN总线传送至传动系统控制单元进行评估，传动系统控制单元在电流和电压限值或特定温度充电特性的基础上计算集成式启动机发电机的运转模式，并通过CAN网络传送至启动机发电机控制单元为48V车载电网蓄电池提供最佳充
电水平。
1.发动机；N129启动机发电机控制单元；A79.集成式启动机发电机；
5.自动变速器。
图6 ISA位置
3.48V车载电网蓄电池(G1/3)
48V车载电网蓄电池位于后备箱(图7)，与N83/1集成为一体，用于向48V车载电气系统供电，例如实现充电、传动、加热和制冷等功能，它由蓄电池管理系统(BMS)、锂电池离子(12个)、散热片、传感器等元件构成，传感器监测蓄电池电压、电流和温度等相关的内部变量，测得的数值在蓄电池内部由BMS进行处理。此外，还通过48V车载电气系统LIN总线与N83/1通信。48V蓄电池具备“平衡功能”，使各电池维持在相同的充电水平，该功能不仅用于保持蓄电池能量及其输出方面的最佳性能，而且还能
防止各电池过早老化，延长蓄电池的使用寿命。
1.直流/直流转换器电气连接；
2.蓄电池电气连接；
3.48V连接(电路40)；
4.接地连接(电路41)；
5.除气连接；
6.冷却液连接(回流)；
7.冷却液连接(供给)；
8.导热膏；
9.直流/直流转换器12V连接(电路30)；10.直流/直流转换器接地连接(电路31)；11.直流/直流转换器/48V车载电网蓄电池的内部连接；G1/3.48V车载电网蓄电池；N83/1.直流/直流转换器控制单元。
图7 48V电源装置
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4.48V车载电气系统熔丝盒
位于发动机舱的48V熔丝盒(图8)将48V电源的电能分配至各
用电设备，如果出现故障，则必须更换整个部件，不得更换单独
油价下调最新消息的熔丝或打开熔丝盒。
图8 F153/248V熔丝盒
5.电动辅助压缩机(M60/1)
当驾驶员迅速要求较高动力时，需要一定的时间才能建立最大的增压压力，使发动机输出全部动力，该行为被称为“涡轮迟滞”现象。为了在整个发动机转速范围内形成均匀的高增压压力，通过电动辅助压缩机(图9)在较低转速或部分负荷范围内生成足够的增压压力，从而显著减少涡轮延迟。电动辅助压缩机由最大输出功率为5kW的电机构成，驱动安装在防磨擦轴承中的压缩机轴，其在末端装有14个叶片，即使在低发动机转速下，电动辅助压缩机也可提供高增压压力。发动机控制单元根据发动机的负荷请求、工作状态以及环境条件计算目标增压压力，由于涡轮增压器在低转速范围下无法生成目标增压压力，因此，通过促动电动辅助压缩机补偿实际增压压力和目标增压压力之间的压差，并改善了静止全负荷扭矩和发动机的非静止性能，从而不管发动机
的工作状态如何，都会保证空气供给。
50.涡轮增压器；62.电动马达；63.电力电子装置；64.压缩机叶轮壳体；65.滤清器；M60/1.电动辅助压缩机。
图9 电动辅助压缩机
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6.电动制冷剂压缩机(A9/5)
电动制冷压缩机(图10)主要由集成式控制单元(A9/5n1)、电动机(A9/5m1)和螺旋压缩机组成。空调控制单元(N22/1)通过LIN线促动电动制冷压缩机，压缩机控制单元据根据LIN信号调节电动机的转速和制冷剂的数量，然后电动机驱动螺旋压缩机，压
巴南高速公路缩机由两个相互缠绕的螺旋组成，其中一个与外壳永久连接，另一个在第一个螺旋内的圆周内旋转。此外，电动制冷压缩机的速
度可在700～9 000r/min的范围内连续调节。
1.螺旋压缩机；A9/5.电动制冷剂压缩机；A9/5m1.电动机；A9/5n1.压
缩机控制单元。
图10 电动制冷压缩机
7.电动冷却液泵(M75/11)
传统机械驱动冷却液泵集成在皮带驱动装置中，关键缺点在于冷却液泵转速直接与发动机转速相联系。相比之下，电动驱动冷却液泵(图11)的操作不受发动机转速影响，冷却输出与冷却要求匹配，这意味着可更快达到工作温度并保持不变。电动冷却液泵采用离心泵设计，由发动机控制单元(ME)通过
LIN 总线促动，ME在综合评估冷却液温度、加热器请求、发动机转速、发动机扭矩等信号后，精确调节冷却液泵的转速.由于其较好的效率，电动冷却液泵还可节省燃油。电动冷却液泵的工作温度在-40~150℃之间(最长30min)，而冷却液的温度应介于-10~125℃之间。当冷却液温度低于75℃时，电动冷却液泵停用，除非接收到来自空调控制单元(N22/1)的冷却液泵激活请求；当冷却液温度冷达到120℃时，冷却液泵连续运转。如果通信缺失，则会进入相应的应急运行模式，确保在发生故障时发动
机充分冷却。
25.冷却液节温器外壳；M75/11.电动驱动冷却液泵。
图11 电动驱动冷却液泵
(未完待续)
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