2020/11·汽车维修与保养61
一、轻度混合动力电动汽车概述
1.操作概述
从2019款起，路虎汽车各车型陆续采用了轻度混合动力技术(MHEV)。路虎揽胜运动/卫士采用了相同的MHEV技术，本文对这些车型MHEV技术的结构原理和维修作以介绍。除非有特殊说明，介绍以我国保有量较大的揽胜运动版为例。
捷豹路虎直列6缸发动机(IngeniumI6 3.0L汽油发动机)配备MHEV技术。MHEV将内燃机(ICE)与48V皮带驱动一体式启动机发电机(BISG)结合在一起，用于在发生超速和制动时捕获传动系统损失的能量。这些能量将被存储到48VMHEV蓄电池内，并在瞬时加速(扭矩辅助)期间被智能地通过皮带驱动一体式启动机发电机(BISG)和电动机械增压器重新调配以辅助发动机。与传统混合动力车型不同，配备MHEV技术的车辆无法只依靠电力运行，BISG 用于为内燃机提供辅助。增强型自动启停系统将会在车辆停止之前关闭发动机。当客户在制动后踩下加速器踏板起步时，发动机将会平稳地重新启动，车辆又会照常获得驱动力。这样可实现排气管零排放，并节省了车辆静止时原本让发动机怠速运转所消耗的燃油。当驾驶员准备起步时，发动机立即重新启动。精密的控制可以确保自动启停系统不会影响驾驶员或者车辆的需求。在以下情况下，当车辆仍然行驶时，自动启停系统将会关闭发动机，即行驶停机(SOTM)：①操作制
动踏板；②车速低于17km/h。
在释放制动踏板且车辆仍然行驶时，BISG将会重新启动发动机。
◆文/北京 秦子尧
路虎揽胜运动/卫士轻度混合动力
系统介绍(上)
注意：在超速状态下，如果没有施加制动压力，则车辆只会减速至爬行状态，SOTM将不会激活。在SOTM期间，在车辆停下来的同时，驾驶员可以减少制动压力以确保车辆平稳停下来。这种制动压力减少将不会导致发动机重新启动。在InControl智能驭领双屏触控下屏幕的车辆功能下方有一个与自动启停系统的操作有关的软键，可以激活或关闭自动启停系统。自动启停系统在每个点火循环都会启用。
(1)捕获的能量将会以多种方式重新调配：
①在按下启动按钮，启动发动机启动时，是用的传统的启动机来执行，在发动机自动停止后，由BISG重新启动发动机，实现更快、更平稳和更一致的自动启停操作；
②在起步期间以及发动机自身无法满足驾驶员需求时，该系统将使用这些能量为48V电动机械增压器提供动力，以便克服传统的涡轮迟滞;
③扭矩辅助功能将会利用48V能量向动力总成系统增加扭矩并移除发动机上的扭矩以优化燃油效率。
(2)客户益处包括：
①改善了自动启停系统的速度和精确性；②改善了车辆响应和加速性能;
③与现有的自动启停系统相比，在燃油经济性和二氧化碳排放方面可改善大约4%~6%。
1.8t迈腾
(3)有多种禁用因素会阻止自动启停系统按预期工作：①外部温度低于-5℃或高于40℃；
DOI:10.hina.2020.11.018
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②发动机或其他车辆系统未达到最佳工作温度;③驾驶员座椅安全带未扣好；
④气候控制系统的需求需要发动机运转。例如，处于除霜模式时;
⑤12V启动蓄电池电量过低；⑥自动启停系统被停用;
⑦倒车后，车速尚未超过16km/h；⑧已使用换挡拨杆选择挡位;
⑨需要执行颗粒过滤器再生或再生正在进行中。
(4)除了现有禁用因素之外，还有多种MHEV系统特定禁用因素会阻止自动启停系统按预期工作：
①车身动态稳定控制系统(DSC)关闭;②MHEV蓄电池电量过低;
③DC-DC转换器无法支持12V输出;④SOTM期间制动压力不足;⑤检测到BISG传动带打滑;
⑥在自动全地形反馈适应系统中选择了沙地、泥泞地面、岩石爬行、涉水模式;
⑦Pathfinder应用程序可用于查看导致任何系统故障的禁用因素。
2.MHEV系统部件
与D8平台(路虎极光、发现运动)不同，揽胜运动上使用的MHEV部件位于车辆上的不同区域，并且未封装在一个蓄电池箱内。48V蓄电池和BECM位于车辆后部，使用一个冷却风扇控制装置调节部件的温度。位于车辆下方的DC-DC转换器也使用一个冷却风扇来调节温度。路虎揽胜运动和卫士的部位布置也略有差异。路虎揽胜运动MHEV系统部件如图1所示，MHEV系统由以下部件组成：
①皮带驱动一体式启动机发电机(BISG);②蓄电池箱和电缆(48V电缆接头为蓝);③12V直流转48V直流转换器(DC-DC);
④带一体式蓄电池电量控制模块(BECM)的MHEV蓄电池;⑤48V接线盒;⑥电动机械增压器。
路虎卫士MHEV系统部件如图2所示，MHEV系统由以下部件组成：
①皮带驱动一体式启动机发电机(BISG)；②蓄电池箱和电缆(48V电缆和接头为蓝)；③12V直流转48V直流的转换器(DC-DC)；
④带一体式蓄电池电量控制模块(BECM)的MHEV蓄电池；⑤48V接线盒(包含一个用于DC-DC转换器的100A可更换熔丝)；
⑥48V熔丝盒(包含一个用于电动机械增压器的100A可更换熔丝)；
⑦电动机械增压器。
二、MHEV系统部件说明
1.车辆监控控制器
车辆监控控制器(VSC)集成在动力传动系统控制模块(PCM)
中，是MHEV系统的管理器。VSC管理诸如能量再生、换挡干预、MHEV系统初始化、仪表盘(IC)警告以及12V支持和电源管理之类的策略。VSC将会指令单个控制模块(BISG、DC-DC转换器、BECM)进入正确的工作模式并给出相应的请求(例如，扭
1-48V 熔丝盒；2-BISG；3-电动机械增压器；4-48V 接线盒；5-DC-DC 转换器；6-48V 蓄电池。
图2 路虎卫士MHEV系统部件
1-12V 蓄电池；2-48V 蓄电池；3-48V 电缆；4-48V 接线盒(位于变速器通道旁边)；5-皮带驱动一体式启动机发电机；6-电动机械增压器；7-通风口/过滤器；8-DC-DC 转换器。
图1 路虎揽胜运动MHEV系统部件
重庆车模
栏目编辑：刘玺 *****************
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矩、电压、电流、速度)，以提供客户所需的车辆表现。VSC也会确定在正常工作参数下48V蓄电池内的可用电流，并确保始终有100A电流可供电动机械增压器使用。
2.MHEV蓄电池和蓄电池电量控制模块
MHEV蓄电池和蓄电池电量控制模块(BECM)如图3所示，电路如图4所示。MHEV蓄电池位于行李箱右下方，通过螺栓A 装到MHEV蓄电池壳体中。MHEV蓄电池是一个密封单元，无法打开。通过MHEV蓄电池通风管连接，可使MHEV蓄电池内部与外部大气之间保持压力平衡。通过MHEV蓄电池通风管，还可将气体从乘客舱排出。MHEV蓄电池是一个200W·h的锂离子单元。MHEV蓄电池包括14个单独的单体电池，每个单体电池的电压均为3.6V，并且无法单独更换。MHEV蓄电池将会存储BISG 在发动机超速期间以及发动机以怠速转速以上的转速运转期间生成的电能。MHEV蓄电池带有内置的接触器，可以将单体电池与48V电路隔开，接触器由BECM进行控制。BECM集成在MHEV 蓄电池内上，接收来自BCM的“点火开关打开”信号和来自RJB 中的继电器的电源，与BECM之间的通信通过电源模式0(PMZ)CAN来实现。该控制模块也向MHEV蓄电池冷却风扇提供PWM 控制信号。BECM监测MHEV蓄电池模块内部温度和电压，以确保MHEV蓄电池正常工作。
MHEV蓄电池具有5个主要功能：①通过DC-DC为所有12V系统提供电源；
②存储来自BISG的电能。BISG利用在发动机超速时回收的能量和来自发动机扭矩的能量产生电能；
③当BISG为发动机辅助功能提供扭矩时为BISG提供电源；④当自动启停系统工作时，为BISG提供电源以启动发动机；
⑤为电子机械增压器提供电源。
在正常操作期间，该蓄电池的电压将在36~52V之间波动。不得将该电压用作蓄电池的健康状态(SoH)或荷电状态(SoC)的指标。如果蓄电池的SoC出现问题，则系统将会生成一个DTC。BECM将会不断地向VSC广播MHEV蓄电池的功率限制。如果MHEV蓄电池的容量有限(无法连续10秒支持大约500W的输出)，则系统将会进入电压控制模式。如果MHEV蓄电池的SoH低于允许的最低值，则系统将会存储一个故障码。如果MHEV蓄电池的电量耗尽，则无法进行充电，必须进行更换。没有适用于MHEV蓄电池的任何形式的外接插电式充电方式，也无法使用车间蓄电池支持单元(BSU)对其进行充电。
3.电动机械增压器
电动机械增压器(eSC)如图5所示，它是英杰力IngeniumI 63.0L汽油发动机的一个特有部件。它与标准涡轮增压器一起串联工作。它连接至48V和12V车辆蓄电池系统，由水冷却系统的低温侧进行冷却。48V接头是来自MHEV蓄电池的电机电源，通
1-48V 电源接头；2-压缩机进口；3-蒸汽排放；4-冷却液进口；5-冷却液出口；6-12V 信号接头；7-压缩机出口。
图5 电动机械增压器
1-BCM；2-MHEV 蓄电池冷却风扇；3-48V 接线盒；4-48V+；5-48V-；6-MHEV 蓄电池和BECM；7-接地；8-12V 电源A-硬接线；AL-脉宽调制(PWM)；AY-电源模式0-(PMZ)CAN。
图4 MHEV蓄电池和BECM电路
1-48V 负极；2-电气接头；3-48V 正极；4-通风管连接。
图3 MHEV蓄电池和蓄电池电量控制模块
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1-48V 正极；2-48V 负极；3-12V 正极；4-电气接头。
图7 DC-DC转换器
1-冷却风扇；2-通风口/过滤器；3-DC-DC 转换器。
图6 DC-DC转换器的位置
1-DC-DC 转换器冷却风扇；2-接地；3-12V 电源；4-48V 正极；5-48V 负极；6-48V 接线盒；7-来自12V 蓄电池的电源；8-接地；9-DC-DC 转换器；10-来自BCM/GWM 的点火电源；11-BCM/GW；MAY-电源模式0(PMZ)；CANAL-脉宽调制(PWM)。
图8 DC-DC转换器电路  (未完待续)
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  (作者秦子尧工作单位：中国北方车辆研究所)
过48V熔丝盒中的100A熔丝进行供电。该接头中的负极端子通过48V接线盒接回到MHEV蓄电池的负极端子。12V接头带有通过点火控制继电器供应的标准车辆蓄电池电源电压、接地电路以及连接至电
源模式0CAN系统的CAN高压和低压连接。eSC由动力传动系统控制模块(PCM)通过eSC内含的涡轮增压器/机械增压器控制模块(TSCM)进行控制。
4.直流一直流(DC-DC)转换器
直流一直流(DC-DC)转换器位置如图6，外观如图7所示，
电路如图8所示。MHEV蓄电池为DC-DC转换器供电。DC-DC 转换器将MHEV蓄电池电压从约48V直流(DC)转换为12V直流电。12V直流电用于车辆所有12V系统和启动蓄电池，为启动蓄电池充电，并为所有的12V部件供电。DC-DC转换器的输出约为14V。在车门解锁(电源模式4)期间，DC-DC转换器会将来自启动蓄电池的12V电压“L压”至48V，以便闭合MHEV蓄电池中的接触器，然后它会进入备用模式(L压模式)。这是为了平衡接触器端子之间的电压，以便其在闭合时不会产生电弧。如果接触器两侧的电压均为48V，则它们之间就没有电位差。在发动机运行(电源模式7)时，来自BISG的48V电压通过DC-DC转换器被转换为12V(降压模式)，以便对12V启动蓄电池进行充电。DC-DC转换器电动冷却风扇位于转换器壳体中。动冷却风扇通过硬接线连接至DC-DC转换器，以PWM的形式控风扇运转。DC/DC转换器接收来自车身控制模块、网关模块(BCM/GWM)的通信信号。通信通过高速(HS)控制器局域网(CAN)电源模式0系统总线实现。BCM/GWM向DC-DC转换器发送充电负载请求。DC-DC转换器将会产生正确的输出电压和电流，以匹配车辆电气负载请求。
二手普力马
DC-DC转换器规格如下：
①3kW、12V持续电源；②35~54V工作范围(48V系统)；③7~16V工作范围(12V系统)。
有多种情况可能会导致MHEV系统进入称为电压控制模式(VCM)的一种状态。在该模式下，系统会打开MHEV蓄电池接触器，将MHEV蓄电池从电路中“移除”。在VCM期间，自动启停系统将被禁用，BISG将会通过DC-DC转换器支持12V启动蓄电池。VCM进入条件如下：
①当MHEV蓄电池的接触器未能闭合时；②在温度过高的情况下。
拓乐自行车架车辆将会通过点亮红蓄电池充电警告灯和充电系统故障信息将充电问题告知驾驶员。当12V充电系统的电压降至11.2V以下时，警告图标也将会点亮。没有与48V系统有关的特定警告图标。
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