大众ID.4供电控制技术浅析

在ID.4中,通过高电压蓄电池的水冷式变压器A19(DC/DC)为12V车载电网供电(图1),电压最高为15.5V。只有在激活高电压系统,也就是闭合高电压蓄电池出口接触器时,才能为低压车载电网供电。因此DC/DC变压器既是高电压系统的用电器,同时又是12V车载电网的电源。对于高电压电源管理系统来说,12V车载电网的能源需求始终具有最高优先权,因为12V车载电网必须有足够的电压才能运行高电压系统。因此,一旦激活高电压系统,将始终通过DC/DC变压器为12V车载电网提供保护。DC/DC变压器由J533中的低电压电源管理系统控制,J533通过LIN总线从J367获得关于低电压车载电网和12V蓄电池的最新电量信息。

图112V车载电网供电信号流

12V蓄电池的参与对于启动过程至关重要,ID.4即为51Ah蓄电池的结构。车辆锁止时,高电压蓄电池与高压电路断开。在启动过程中,高电压蓄电池首先借助12V蓄电池连接到高压电路。因此,无法启动12V蓄电池放电状态的电动汽车。根据低电压车载电网当前的能源需求,低电压管理系统向变压器要求一个特定电压。低电压电源管理系统的目的是,将12V蓄电池的电量(SOC)保持在90%。如果SOC达到90%,则不再为12V蓄电池充电。也就是说,所选择的电压使得蓄电池既不充电也不放电(零电流调节)。

ID.4通过定期和自动的诊断确定12V蓄电池的电量。诊断的主要组成部分是测试脉冲。诊断仅在车辆停止时运行。在测试脉冲开始时,12V蓄电池为高电压蓄电池充电。其结果是,12V蓄电池的静态电压下降并产生特征电压曲线。在测试脉冲结束时,高电压蓄电池充电结束,12V蓄电池的电压返回到接近静态电压的数值。由测试脉冲产生的电压曲线,允许作为蓄电池电量的说明。从而检查并确保,蓄电池具有满足系统要求的可用功率。蓄电池诊断的详细流程如下。

(1)执行的前提条件

接线端15关闭,12V蓄电池上没有充电器,没有激活的车辆软件在线远程升级,车辆没有处于运输模式,高电压蓄电池没有充满电。

①测试脉冲前:为了降低过压,以大约10A(±1A)的电流为12V蓄电池放电180s、180s的零电流调节和静态电压测量URuhe。

②在测试脉冲期间:12V蓄电池使用大约92A(±1A)电流为高电压蓄电池充电20s,并测量参数(图2)。

图2测试脉冲参数

图3参数评估结果仪表显示

如果必须更换12V蓄电池,则必须更换为51Ah的蓄电池。因为通过测试脉冲的诊断,是针对51Ah蓄电池设计的。

2.蓄电池配电盒

ID.4配备3只蓄电池配电盒(图4):熔丝架A为熔丝架B和C供电,熔丝架B为机舱内的熔丝和继电器供电,熔丝架C安装在仪表板左侧,为车内的熔丝和继电器供电。

图4蓄电池配电盒

二、接线端控制

各个控制单元要想让用电设备工作,必须要能通过总线或15电信号激活(唤醒)。将控制控制单元的起始位置就称之为接线端。ID.4中的接线端控制由J533(ICAS1)和J519控制,如图5所示。J533承担主要功能,而J519则负责读取点火启动按钮并激活接线端15继电器。除了已知的车辆状态(例如信息娱乐系统的电源接线端S和点火开关供电接线端15),还实现了“ComfortReady(舒适模式就绪)”状态和“READY”(行驶准备就绪)状态。

1.ComfortReady控制

图6ComfortReady信号流

2.转向柱控制解锁

该状态前提条件为驾驶员座椅已占用,ComfortReady已激活,驾驶员车门已打开。信号流如图7所示,当J386监测到驾驶员车门关闭时,进入及启动控制单元J965会在车内启动钥匙搜索功能,J519接收来自汽车钥匙的无线电响应,并将其发送到J533,确认钥匙合法性。此外,J533还检查J764的防盗锁止数据,如果结果是正面的,则由N360解锁转向柱。J764通过舒适/便捷系统CAN总线报告转向柱的完全解锁状态。

图7转向柱解锁信号流

3.接线端15控制

不受任何外部开关控制的控制单元供电称之为“常电(端子代号K1.30)“。为了节能控制单元不工作时会在内部对K1.30进行切断,进入低功耗“休眠”状态;只有当控制单元开始工作时需要接收点火开关信号进行“唤醒”供电工作,这个信号称之为“接线端15(端子代号K1.15)”。唤醒KI.15前提条件为驾驶员座椅已占用,驾驶员车门已关闭,转向柱解锁。信号流如图8所示,J533通过制动踏板(底盘CAN总线唤醒)或是通过点火启动按钮(舒适/便捷系统CAN总线唤醒)接收驾驶员打开点火开关的请求。从而通过J965启动车内的钥匙搜索功能,J519接收来自汽车钥匙的无线电响应,并将其发送到J533进行检查。如果结果是正面的,则J533通过所有数据总线发送信息“接线端15激活”。此外,J519将离散的接线端15信号发送到发动机控制单元J623并控制J329继电器为接线端15供电。由J329接通的电势为车辆中的多个组件供电,包括电驱动装置控制单元J841。如果此电势没有为J841供电,则可能无法产生牵引力。

图8接线端15信号流

4.Ready控制

该状态出现的前提条件驾驶员座椅已被占用,接线端15已激活。信号流如图9所示,当J533通过底盘CAN总线接收制动踏板的状态,行驶挡开关的位置(位于D或R挡)由转向柱电子装置控制单元J527通过舒适/便捷系统CAN总线发送给J519。如果车内的最后一次钥匙搜索已于12s前完成,则结果被认为是过时的。在这种情况下,J533通过J965启动钥匙搜索,J519接收来自汽车钥匙的无线电响应,并将其发送到J533进行检查。如果结果是正面的,则J533通过所有数据总线发送信息“接线端50激活”,仪表显示“READY”,驻车制动器解除,当驾驶员将脚从踏板上移开时,车辆开始缓慢滚动滑移。

图9Ready信号流

5.离车控制

ID.4车辆采用无噪音电动机,并标配有单稳态行驶挡位传感器和无钥匙启动系统。这些情况要求与之相匹配的离车控制方案,如图10所示。该示意图仅适用于未激活AutoHold(自动驻车功能)的情况,AutoHold(自动驻车功能)还可以强制关闭条件。为此组合了多个关闭条件,以确保车辆正确停放并且无法自行移动。

当车辆停好后,按下启停按钮或者驻车制动按钮,即可退出“READY”状态。此外,还会执行防溜车功能,如果同时出现以下3种状态中的2种状态,则会关闭READY状态并激活驻车制动器:驾驶员车门打开/驾驶员安全带松开/驾驶员座椅未占用。

驾驶员可以通过按下启动按钮来关闭点火开关。车辆切换为ComfortReady状态。这也可以通过松开驾驶员安全带来实现。此外,还有3种自动关闭点火开关的方法。为此必须满足下列关闭条件:

(1)驾驶员安全带松开,驾驶员座椅未占用且驾驶员车门打开;

(2)驾驶员安全带松开,驾驶员座椅未占用且车辆锁止;

(3)未激活任何诊断且驾驶员座椅超过30min未占用。

当满足以下关闭条件之一时,将退出“ComfortReady(舒适模式就绪)”状态:

(2)车辆锁止;

(3)ComfortReady激活超过60min。

除了所列出的关闭条件外,电源管理系统监测到12V蓄电池电量不足时也可以关闭点火开关或ComfortReady。

THE END
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