奔驰48V车载电气系统剖析（三）

阿 伟

四、48V车载电气系统能量维持再充电功能

1.配置256发动机，车型222的车载电气系统框图，如图16所示。

2.配置264发动机，车型238的车载电气系统框图，如图17所示。

3.减少用电设备

如果集成式启动机发电机（ISA）或皮带驱动启动机发电机（BSA）不再能提供所需电量输出， 则通过减少用电设备来降低48V车载电气系统中的车载电气系统载荷。这可防止48V车载电网蓄电池的负电荷平衡过大或48V车载电网蓄电池过载。继而可以保持发动机的启动性能。当能够再次提供稳定车载电气系统电压所需的电量输出时，用电设备重新启用。

4.给车载电网蓄电池（12V）再充电

驾驶时必须保持48V车载电网蓄电池有足够的电量以在怠速时给车载电网蓄电池（12V）再充电，从而减小了车载电网蓄电池（12V）的尺寸并减轻重量。如果两个车载电网蓄电池都已充满电， 则两个车载电网蓄电池之间不会起任何反应，如图18所示。

如果12V车载电气管理系统检测到车载电网蓄电池（12V）充电量低，随之会将再充电的请求发送至48V车载电气管理系统。然后， 48V车载电气管理系统检查并确认48V车载电网蓄电池中的电量是否足够对车载电网蓄电池（12V）进行再充电。在这种情况下， 直流/直流转换器开启并对车载电网蓄电池（12V）进行充电。为此， 直流/直流转换器和48V车载电网蓄电池无须启用48V车载电气系统。通过直流通路在48V车载电网蓄电池和直流/直流转换器之间进行能量交换。车辆未行驶时供电， 给12V车载电网蓄电池再充电，如图19所示。

车载电网蓄电池（12V）再次充满电后， 会停止充电。如果48V车载电网蓄电池电量不足， 无法再给车载电网蓄电池(12V)再充电， 则会停止充电。在这种情况下， 12V车载电气系统的安全预防措施生效，例如会进行深度放电保护。通常情况下， 在闲置一个月时需要进行此操作；目前对驾驶员没有明显的限制。断开车载电网蓄电池（12V）接地线10s后，12V再充电功能停止。如果随后未连接外部电源（如充电器），则12V车载电气系统关闭。

图16 配置256发动机的车型222电气系统框图

图17 配置264发动机的车型238电气系统框图

图18 车载电网蓄电池满电

图19 车载电网蓄电池再充电

5.外部充电

如果48V车载电网蓄电池未能提供启动发动机所需的足够电量， 则必须对48V车载电网蓄电池充电。显示消息如图20所示。

图20 显示消息（无法启动发动机）

与传统车辆一样， 必须连接一个强电流1 2 V 充电器（充电电流＞10A） 或将一辆发动机运转的车辆连接到12V跨接启动连接点上。12V车载电气管理系统识别外部充电并告知48V车载电气管理系统启用48V/12V直流/直流转换器并通过来自 12V车载电气系统的能量给48V车载电网蓄电池充电。外部充电的必要条件，如图21所示。

图21 外部充电

几分钟后， 48V车载电网蓄电池电量足够并可再次启动发动机。为了加快充电过程， 不要打开任何用电设备， 例如主机。显示消息，如图22所示。

图22 显示信息（可启动发动机）

不可使用48V充电器对48V车载电网蓄电池进行直接充电， 否则可能损坏48V车载电网蓄电池。

6.48V车载电气系统故障诊断

此外， 48V车载电气系统故障诊断从最近的100个驾驶和发动机关闭周期中将与车载电气系统相关的数据保存到控制单元的故障码存储器中， 以辅助48V车载电气系统。从而可在出现故障时进行相应的故障分析。12V车载电气系统故障诊断可以用相同的方法读取数据。

五、集成式启动机发电机，简述及部件布置

1.设计和部件

48V车载电气系统由各种不同的48V部件和48V线路构成。48V车载电气系统最重要的部件是集成式启动机发电机和48V车载电网蓄电池。48V车载电气系统在驾驶时或必要时，在发动机停机的情况下通过直流/直流转换器向12V车载电气系统供电，如图23所示。

图23 部件位置

2.48V车载电气系统的布局

电源装置和12V蓄电池位于后端。集成式启动机发电机和48V用电设备——电动制冷剂压缩机、电动辅助压缩机、电动冷却液泵和风挡玻璃加热器均位于前部 (沿行驶方向)。用电设备和ISA的线路通过预熔保险丝盒组合在一起， 然后通过车辆驾驶员侧的一条线路连接至48V电源装置。

3.集成式启动机发电机（ISA）

在P1布局中， 集成式启动机发电机通过螺栓刚性连接至曲轴， 并安装在发动机和9速自动变速器（9GTRONIC）之间。电力电子装置位于锥形齿轮启动机（不再安装使用）的安装位置。集成式启动机发动机与车载电气系统的48V零件相结合， 产生最大16kW的输出功率，220N·m的扭矩。产生的能量供至单独的48V车载电网蓄电池。

4.ISA说明

集成式启动机发电机刚性连接至发动机的曲轴。如果发动机的参数发生变化， ISA 可将扭矩传递至曲轴或吸收来自曲轴的扭矩， 从而使曲轴扭矩输出的变化率仍然保持在规定限值范围内。ISA 还可进一步对曲轴进行扭矩干预， 例如， 没有ISA而通过改变点火角进行的所有扭矩干预。此外， 不仅可以进行负扭矩干预，在设置点火角的情况下还可进行正扭矩干预。这明显增加了执行转换策略的可能性。特别是， 可以基于中间扭矩在发动机的不同操作模式之间切换。切换时不会产生扭矩抖动 (因发动机内的扭矩突变导致)。 因不平衡和曲轴上的剪切力而产生的扭矩明显减小。由于负载， 操作点和转速变化而导致的发动机震动也会减小或避免。从而明显改善驾驶舒适性。其他优点是， 无须延迟发动机的点火角，发动机可以始终在最佳燃油经济水平条件下运转。这可改善燃油消耗量。由于其作为电机的特性， 集成式启动机发电机特别适合传递和吸收扭矩， 因为该类型电机可利用非常简单的促动流程快速而精确地产生和吸收扭矩。此外， 在快速连续过程中产生的扭矩突变可以平衡掉或至少可以减小。