奧迪e-tron純電動汽車電氣與電子系統介紹

本文將系統介紹奧迪e-tron純電動汽車電氣與電子系統架構，以便知識分享。

奧迪e-tron示意圖（圖片來源公開網絡）

一、供電

1，12V車載供電網

圖1 奧迪e-tron供電網導線分布及12V蓄電池安裝位置

從圖1中容易看出，奧迪e-tron裝備有12V蓄電池以及12V車載供電網所需要的導線。所有控制單元都是采用42V供電來工作的。因此，與所有其他奧迪車型一樣，奧迪e-tron即使是在高壓蓄電池100%充滿電時，也要依靠12W共電網。如果12V共電系統不能正常工作，那么通過中央門鎖就無法給車輛解鎖，點火開關也無法接通，車輛無法行駛，各個控制單元之間也無法進行通訊。
      奧迪e-tron是純電動汽車，無內燃機，該車也就沒有傳統意義上的發電機。在車輛行駛中，12V蓄電池由高壓蓄電池通過變壓器來充電。這個12V蓄電池是鉛酸蓄電池，安裝在前部流水槽內（圖1）,它是AGM蓄電池，容量為68Ah。
注意：僅允許專業人員用于為12V蓄電池充電；不允許為其他車輛提供跨接啟動；不允許為本車提供跨接啟動。

2，供電結構

圖2展示的是奧迪e-tron上的12V供電結構原理示意圖。熔絲和繼電器支架的安裝位置在左置方向盤車和右置方向盤車上是相同的。只有一個例外：這個平面圖上標有數字6的熔絲和繼電器支架，總是位于副司機腳坑處，就是說在左置方向盤車上是位于車輛右側的，而在右置方向盤車上是位于車輛左側的。

A-蓄電池；A19-變壓器；J404-ABS控制單元；J293_散熱器風扇控制單元J367-蓄電池監控控制單元；J500-轉向助力控制單元1-主熔絲支架1,在12V蓄電池上；2-主熔絲支架2,在發動機艙內右側；3-12V充電銷子（正極），在主熔絲支架2內；4-熔絲和繼電器支架，在發動機艙內右側；5-熔絲和繼電器支架，在右側A柱下部；6-熔絲和繼電器支架， 在副司機腳坑內；7-熔絲和繼電器支架，在行李箱內左側。

與其他奧迪車型不同的是，奧迪e-tron上的這個12V充電銷子只能用于在服務站給12V蓄電池充電或者緩沖。這個接頭絕對不能用于給別的車輛進行跨接啟動或者接受別的車輛給本車進行跨接啟動。

如果12V蓄電池沒電了，那么奧迪e-tron也就沒法工作了。由于12V蓄電池是由高壓蓄電池支持的（即使在車輛停住時也是這樣的），因此沒電了的12V蓄電池也就意味著高壓蓄電池也沒電了（大約還剩10%剩余電量）。奧迪e-tron的12V供電網絡具體結構如圖3所示。

圖3 奧迪e-tron的12V供電網絡具體結構

二、聯網

1，控制單元的安裝位置

A19-變壓器；A27-右前LED大燈功率模塊1; A31-左前LED大燈功率模塊4; J4O4-ABS控制單元；J136-帶記憶功能的副司機座椅調節控制單元；J234-安全氣囊控制單元；J245-滑動天窗控制單元J285-組合儀表內控制單元；J345-掛車識別控制單元；J386-司機車門控制單元；J387-副司機車門控制單元；J393-舒適系統中央控制單元J428-車距調節控制單元J500-轉向助力控制單元；J502-輪胎壓力監控控制單元；J519-供電控制單元；J521-帶記憶功能的座椅調節和轉向柱調節控制單元；J525-數字音響包控制單元；J527-轉向柱電子控制單元；J533-數據總線診斷接口；J605-行李箱蓋控制單元；J623-發動機控制單元J764-電子轉向柱鎖控制單元J769-變道輔助控制單元;J770-變道輔助控制單元2; J772-倒車攝像頭控制單元J775-底盤控制單元;J794-信息電子控制單元1；J840-蓄電池調節控制單元；J853-夜視系統控制單元J898-前風擋玻璃投影（抬頭顯示）控制單元；J926-左后車門控制單元J927-右后車門控制單元；J943-電機聲響生成控制單元；J949-緊急呼叫模塊和通訊控制單元；J1024-溫度管理控制單元；J1030-數字式車外后視鏡控制單元1；J103仁數字式車外后視鏡控制單元2; J1050-高壓蓄電池充電器控制單元；J1088-左前物體識別雷達傳感器控制單元J4089-右前物體識別雷達傳感器控制單元J1121-駕駛員輔助系統控制單元JX22-激光車距調節控制單元；J1234-前橋電驅動控制單元；J1235-后橋電驅動控制單元；J1239-高壓蓄電池充電器控制單元2; R78-7V-調諧器。

圖4所列出的的控制單元，有幾個是選裝的或者特定市場才有。為了清晰明了,此處并未將車上的所有控制單元都列出。

圖5 奧迪e-tron網絡拓撲結構

圖5展示的是左置方向盤車。控制單元的安裝位置除了幾個例外的，在左置方向盤車和右置方向盤車上是一樣的。比如，供電控制單元J519總是安裝在副司機腳坑內的。這就是說：在左置方向盤車上，J519是安裝在車輛右側的，而在右置方向盤車上則是安裝在車輛左側的。相應地，控制單元J136& J521、J386和J387也交換了位置。
通向網關的子總線導線不是用來傳輸數據的。與發動機控制單元J623—樣，網關內有一個120Ω的終端電阻。

2，FexRay總線

J104-ABS控制單元；J234-安全氣囊控制單元；J428-車距調節控制單元J500-轉向助力控制單元J527-轉向柱電子控幣憚元J533-數據總線診斷接口；J623-發動機控制單元；J769-變道輔助控制單元；J770-變道輔助控制單元2；J775-底盤控制單元J1088-左前物體識別雷達傳感器控制單元；J1089-右前物體識別雷達傳感器控制單元；J1121-駕駛員輔助系統控制單元；J1122-激光車距調節控制單元；J1234-前橋電驅動控制單元；J4235-后橋電驅動控制單元。 

圖6 奧迪e-tron FlexRay總線結構

由于這個總的拓撲結構無法展示FlexRay控制單元實際的布置情況，因此采用圖6來展示各個FlexRay分支上控制單元的分布。連接在分支終端的控制單元一定會配備有一個94Ω的電阻。中間的控制單元則配有2.6kΩ的電阻。
       FlexRay技術可以在一個分支上使用兩個通道，這兩個通道分別標有字母"A"和"B"。第二個通道有兩種可能的功能，即這些數據作為冗余來發送或者傳送的數據量加倍。
在奧迪e-tron上，通道"B”是用于增大數據傳輸量的。如果同一個控制單元連接在兩個通道上了，那么該控制單元的診斷數據是經通道"A”來傳輸的。如果某分支上的一個通道失效了（比如因FlexRay導線上有短路），那么車輛診斷儀上也會顯示出出故障的是哪個通道，這樣就能有針對性地檢查相應的控制單元或者導線了。
由于FlexRay總線采用時間控制式的數據傳送，因此啟動（就是讓網絡開始工作）只能通過所謂的"冷啟動”控制單元來實現。在奧迪e-tron上，控制單元是"冷啟動”控制單元，包括：數據總線診斷接口J533、ABS控制單元J104、安全氣囊控制單元J234。

3， 端子控制

⑴端子15激活

圖7 端子15激活的網絡控制

端子15激活的網絡控制如圖7所示，具體情形如下： ①在端子15關閉時，按下進入和啟動授權按鍵E408。②按鍵E408被按下，這個信號通過單獨導線被送至舒適系統中央控制單元J393。 ③ J393檢查授權的車鑰匙是否在車內，第④和⑥步也會與檢查鑰匙同時發生。④J393把轉向柱解鎖命令發送給電子轉向柱鎖控制單元J764,這就松開了轉向柱鎖。⑤ J393激活端子15的供電繼電器J329,現在控制單元就通過J329獲得供電了。⑥J393通過舒適CAN總線把一個“虛擬”端子15信號發送給數據總線診斷接口J533。⑦J533內的高壓協調器通過混合動力CAN總線將高壓系統激活指令發送給蓄電池調節控制單元J840, J840通過子總線系統來讓高壓蓄電池開關盒SX6合上電力保護裝置。隨后高壓系統就激活了。從這個時間點起，J285上的指示燈就亮了，高壓蓄電池開始放電了。

(2)激活驅動系統

圖8 激活驅動系統的網絡控制

激活驅動系統的網絡控制如圖8所示， 具體情形如下： ①在端子15關閉時，按下進入和啟動授權按鍵E408,并踏下制動踏板。 ②按鍵E408被按下，這個信號通過單獨導線被送至舒適系統中央控制單元J393。③J393檢查授權的車鑰匙是否在車內，第④和⑥步也會與檢查鑰匙同時發生。 ④J393把轉向柱解鎖命令發送給電子轉向柱鎖控制單元J764,這就松開了轉向柱鎖。⑤ J393激活端子15的供電繼電器J329?現在控制單元就通過J329獲得供電了。發動機控制單元J623處理制動燈開關F的信號。 ⑥J393通過舒適CAN總線把一個“虛擬”端子15信號發送給數據總線診斷接口J533。J533內的高壓協調器通過混合動力CAN總線將高壓系統激活指令發送給蓄電池調節控制單元J840。J840通過子總線系統來讓高壓蓄電池開關盒SX6合上電力保護裝置。與此同時，高壓協調器通過FlexRay總線發送激活指令。 ⑦發動機控制單元J623檢查是否有來自制動燈開關F的“已踏下制動踏板”信號， 來自選擋桿傳感器控制單元J587的“選擋桿在位置P或N”的信號，來自高壓電池充電器控制單元J1050的“未插入充電線”的信號。 ⑧如果這些信號都有了，那么J623就會通過FlexRay總線把“激活驅動系統”這個指令發送給前橋電驅動控制單元J1234。于是驅動系統就被激活了，功率表上會出現“READY”這個字樣。

三、數據總線診斷接口

圖9 數據總線診斷接口J533

J533如圖9所示，數據總線診斷接口J533（網關）控制單元安裝在左側座椅下。該控制單元用車輛診斷儀經診斷地址碼0019來進行診斷，該網關管理診斷防火墻。
網關執行網絡系統的網關、高壓協調器、FlexRay總線控制器、診斷主控制單元、低壓供電網（12V）電能管理器以及各種connect-服務的接口等方面的功能。
       需要使用混合動力CAN總線、舒適CAN總線、舒適CAN總線2、信息娛樂CAN總線、組合儀表CAN總線、擴展CAN總線、Connect-CAN總線、FlexRay總 線、診斷CAN總線以及以太網等數據總線系統。不使用模塊化信息娛樂（MIB）CAN總線和MOST總線。是J367蓄電池監控控制單元、J453多功能方向盤控制單元以及J1158方向盤觸摸識別控制單元等的LIN主控制器。

四、供電控制單元

J549（BCM1）在奧迪e-tron上，供電控制單元J519也是車輛的主要控制單元之一。J519的任務是讀取眾多傳感器信息并激活執行元件、外部照明以及雨刮器等。供電控制單元內還集成有很多其他功能，比如駐車轉向輔助系統或者座椅加熱的激活。供電控制單元J519也負責激活空調裝置。可通過地址碼0009來訪問J519。空調部件的診斷也是用這個診斷功能來進行的。
      供電控制單元使用舒適CAN總線2。另外，該控制單元通過專用的CAN總線與駕駛員輔助系統控制單元J1121和大燈功率模塊4相連。J519也是眾多UN從裝置的主控制單元。
氛圍照明的車內燈模塊以及空調伺服電機既可以作為LIN串聯也可以并聯在相關的LIN分支上。在進行故障查尋時要注意這個情況。供電控制單元執行的功能包括：車外燈主控制器、車內燈主控制器、車燈控制單元診斷網關。集成功能包括泊車的駐車輔助和駐車轉向輔助功能，氛圍照明的激活車內模塊功能以及空調調節功能。
供電控制單元J519總是安裝在副駕駛腳坑處（圖10）,就在熔絲和繼電器支架旁。該控制單元是少數幾個在左置方向盤和右置方向盤車上安裝位置不同的控制單元之一。

圖10 供電控制單元J519（BCM1）安裝位置                                                     圖11 舒適電子系統相關控制單元位置

五、舒適電子系統

奧迪e-tron上的舒適電子系統網絡， 是基于第2代MLBevo平臺的網絡結構的。車上裝備有舒適CAN總線和舒適CAN總線2。新增加的就是選裝的虛擬車外后視鏡，該裝置可以把攝像頭的圖像顯示在相應車門裝飾板上的顯示器上。
      如圖11所示，奧迪e-tron上有J345掛車識別控制單元、J136帶記憶功能的座椅調節和轉向柱調節控制單元、J521帶記憶功能的副司機座椅調節控制單元、J605行李箱蓋控制單元、J245滑動天窗控制單元、J393舒適系統中央控制單元、J1030數字式車外后視鏡控制單元K J1031數字式車外后視鏡控制單元2. J1169近場通訊控制單元1、J1170近場通訊控制單元2、J938行李箱蓋開啟控制單元以及J764電子轉向柱鎖控制單元等舒適裝備和控制單元，它們有些是直接通過舒適系統中央控制單元聯入車輛網絡內的，有些是通過舒適CAN總線和舒適CAN總線2聯入車輛網絡內的。

六、舒適系統中央控制單元

圖12 舒適系統中央控制單元J393安裝位置

J393如圖12所示，舒適系統中央控制單元J393安裝在車輛行駛方向左側、行李箱內左側側面裝飾板的后面，這個安裝位置與各種Q系列車型是相同的。在奧迪e-tron±,舒適系統中央控制單元J393使用一個支架以立式裝在車上。
       舒適系統中央控制單元J393有中央門鎖主控制器、防盜器主控制器等主控制器功能。是J505前擋風玻璃加熱控制單元，G578防盜警報裝置傳感器，H12警報喇叭，J938行李箱蓋開啟控制單元以及尾燈MX3、MX4、MX13等內容的LIN主控制器。J4169近場通訊控制單元和J1170近場通訊控制單元2兩個近場通訊控制單元連接在J393上。這種J393硬件用于所有MLBevo結構的車型上。 

七、虛擬車外后視鏡

1， 虛擬車外后視鏡功能

圖13 奧迪e-tron虛擬車外后視鏡結構

奧迪e-tron上可以選裝虛擬車外后視鏡，其PR-號是PAF（圖13）。這種后視鏡與標配的車外后視鏡相比明顯狹長一些，這種新外形可以降低風阻（改善風阻系數），也就降低了風噪（改善了空氣動力學性能）。每個扁平托架上個集成有一個小攝像頭，其圖像會顯示在儀表板和車門之間過渡區的OLED顯示屏上（圖14）。

圖14 奧迪e-tron虛擬車外后視鏡顯示效果

虛擬車外后視鏡是無法單獨接通或者關閉的。如果車輛已開鎖了，那么兩個數字式車外后視鏡控制單元J1030和J1031就啟動了。如果接下來打開了駕駛側車門或者副駕駛車門，那么攝像頭圖像機會在顯示屏上顯示一定的時間；在接通了點火開關后，攝像頭圖像會一直顯示著。在關閉了點火開關后，攝像頭圖像還會顯示約2min。 一旦車輛上鎖，該系統也就停止工作了。
      這種虛擬車外后視鏡可適應各種行駛狀況。在顯示屏框上可以顯示激活了的轉向燈、變道警報和離車警報。通過MMI菜單可以進行其他設置，比如兩個顯示屏的亮度。根據用戶需要可進行各種視界設置： 
①路緣視界 ：顯示的視界向下擴展，圖像變大；②十字路口視界：在轉彎時較小轉彎—側的死角；③高速公路視界：通過攝像頭變焦來改善在高速公路上行駛時的視界。

2，虛擬車外后視鏡的電氣連接

圖15 虛擬車外后視鏡的通訊

如圖15所示，虛擬車外后視鏡，數字式車外后視鏡控制單元1J1030（右側數字式車外后視鏡）和數字式車外后視鏡控制單元2 J1031（左側數字式車外后視鏡））是連接在舒適CAN總線2上的。虛擬車外后視鏡的兩個控制單元與車門裝飾板上的顯示屏構成一個單元。J1030與R284、J1031、R283構成一個總成。這兩個控制單元的診斷地址如下：J1030診斷地址8111；J1031診斷地址8112。
      虛擬車外后視鏡的電氣裝備還包括兩個攝像頭加熱器R282和R281。與傳統的車外后視鏡加熱器不同的是，這兩個加熱器是自動激活來工作的。具體取決于車外溫度、雨刮器是否工作、后風窗加熱是否接通或者是否識別出有污物。加熱策略與傳統車外后視鏡加熱是相同的，比如：按照車外溫度，加熱先按最大功率（就是100%）來工作， 在經過了規定時間后，加熱功率會下降。
      在兩個虛擬車外后視鏡的殼體上集成有兩個車周環境攝像頭：左側車周環境攝像頭R244和右側車周環境攝像頭R245。另外，兩個側面轉向燈指示燈（左側/右側轉向指示燈燈泡M18/M19）集成在后視鏡殼體上。

八、發動機控制單元J623

圖16 發動機控制單元J623安裝位置

如圖16所示，發動機控制單元J623安裝在左側A柱上，它連接在FlexRay總線。加速踏板模塊GX2連接在發動機控制單元上，駐車鎖執行器V682是通過子CAN總線連接的。發動機控制單元經組合儀表CAN總線從控制單元J587來獲取掛入的行駛擋信息。
      蓄電池調節控制單元J840經混合動力CAN總線將高壓蓄電池充電狀態和電流限制信息發送給發動機控制單元。發動機控制單元J623根據這些信息和加速踏板模塊GX2的位置，通過FlexRay總線把電驅動和能量回收的轉速和扭矩規定值發送給前橋及后橋交流驅動裝置。
如果司機踏下制動踏板，那么發動機控制單元會經FlexRay總線從控制單元J104接收到這個制動意愿信息。根據能量回收設置情況，制動功率會在交流驅動裝置和腳制動器之間進行分配。

車速若下降，那么能量回收功率也就下降。不用腳制動器就無法將車輛制動至停住。在功率表的Charge刻度區會顯示能量回收情況。司機可以通過方向盤上的點動開關來設置能量回收功率。

來源：劉春暉