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2018年保时捷卡宴(E3)电气系统结构原理与维修(一)
来源:汽车维修技师  作者:佚名  2020-04-10 08:08:05

     一、简介

    一如既往,2018年保时捷卡宴Cayenne在电气和电子领域进行了更进一步的开发和改进。
    电气领域最重大的变化包括:
    ·具有不同任务分配的网络拓扑
    ·扩展的“FlexRay总线”(通道A和B)和以太网
    ·12V车辆电气系统蓄电池
    ·12V和48V车辆电气系统
    ·车外照明和车内照明
    ·具有扩展功能的新网关
    ·前端和后端电子装置(BCM1和BCM2)
    ·针对驾驶辅助系统的全新中央控制单元( ZFAS)
    ·全新舒适系统/驾驶辅助系统
    ·天线
·全新保时捷智慧互联及其功能
 
      二、网络拓扑MLB
evo第二代
    与CAN诊断接口并行的诊断连接器Eth(以太网10Mbit/s)目前无法供售后部门使用。开发/生产环节保留了通过以太网接口(100Mbit/s、DolP=互联网协议诊断通信)执行诊断的途径。2018年款卡宴比2017年款帕纳美娜额外增加了一个以太网,实现了驾驶辅助系统控制单元与PCM的直接连接。对该以太网提供的数据传输速率为10Mbit/s、100Mbit/s和1000Mbit/s。该以太网不是总线系统,只能进行定向通信。
     (一)数据总线系统
      随2009年款帕纳美娜推出的旧网络体系结构2007+已经达到极限,被2017年款帕纳美娜的网络体系结构(MLBevo第一代)所替代,2018年款卡宴继续沿用新体系结构(MLBevo第二代)。
    所使用的总线系统如下:
    1. CAN总线
    ·混合动力系统CAN
    ·舒适系统CAN
    ·扩展CAN
    ·信息娱乐系统CAN
    ·组合仪表CAN
    ·其他专用CAN
    2. FlexRay总线
    原先专用于2017年款帕纳美娜的车辆驱动系统的FlexRay总线如今也应用于2018年款卡宴的辅助系统和底盘平台的控制系统。
    3.MOST总线
    原先集成在所有最新款保时捷车型的PCM、DVD换片机( Panamera )、数字放大器和电视调谐器控制单元中的第二代塑料光学纤维(MOST150)如今也需要应用于平视显示系统控制单元。表1 CAN和FIexRay总线比较
    4.LIN总线
    2个来自网关控制单元的直接LIN和许多其他LIN作为控制单元的输出。2个LIN总线系统现在直接在网关控制单元输出行。
    5.专用CAN总线
    2018年款卡宴中,增加了许多专用CAN,通过不同的总线实现控制单元间的局部通信。如表1所示的幻灯片比较了两种数据总线系统的主要特点。两种系统的拓扑结构不同,CAN是线性数据总线,控制单元在采集点处与之相连接。在F1exRay (FR)中,控制单元采用星形连接(通过主动星形连接器(AS)连接多个分支)。帕纳美娜中FR的数据传输速率为10Mbps,因此FR比CAN(500kbit/s)快20倍。CAN具有2条绞合线,分别称为CAN高位线和CAN低位线。F1exRay具有2条带屏蔽的岂装绞合线。这两条线分别称为总线正线和总线负线。两条线路(粉色/绿色)分别在控制单元的通道A和通道B上运行。2018年款卡宴现在也将通道B用于驾驶辅助系统,而之前未曾使用过通道B。
      6.以太网
      自罗伯特·博世(RobertBosch)于20世纪80年代引入革命性的CAN总线以来,以太网的引入可谓是车辆网络设计方面的又一项重大变革。由于自主车辆是当前的发展潮流,在车辆中实现安全的高速通信比以往任何时候都更加重要,而且只有做到这一点才能满足消费者和监管机构以及安全和能效方面最为多样化的要求。自20世纪70年代以来,以太网凭借众多不同的协议
 (如ARCNET、LocalTalk、X.25、DecNet Ethernet)在计算机行业里确立了重要的地位,如今在汽车应用领域又有了更进一步的发展。有一个基于互联网协议的通用模型,而互联网协议基于局域网(LAN)上的IEEE802体系结构。如今,以太网络利用可确保信号传输时序的基于时间的协议,支持容错通信。消费电子、计算机网络和汽车行业的市场需求曾经存在巨大的差异,各自面对不同的创新和安全要求。计算机网络过去面对并成功予以满足的许多要求如今成了汽车行业在以太网领域的关注焦点。汽车制造商正在寻求可应用于车辆及配套基础设施的安全且有保障的网络解决方案。安全和保障再次成了关注的焦点,电子系统遭入侵的车辆的潜在危险正为人所瞩目。
    2018年款保时捷卡宴或最新款保时捷帕纳美娜配有60100个电子控制单元(ECU)以及多种多样的操作系统。这些控制单元和操作系统涵盖的范围非常广泛,从简单的控制程序到实时操作系统,再到多功能FlexRay操作系统或支持最新的信息娱乐和驾驶员信息系统的类似“嵌入式平台”,可谓无所不包。ECU负责控制特定的车辆功能,而随着所需功能的数量增加,就构建了能够应对复杂性和连接要求的新网络体系结构。通过将功能集合到网域中,便可对线束的重量和连接的复杂性进行优化,并整合部分ECU,从而节省总成本,减少部件数量。在现代车辆体系结构中,每个网域都由一个网域控制器负责管理。这些控制器通过高带宽的安全链路进行相互通信。这是针对以太网络的理想应用方案。在最先进的现代化车辆中,以太网长久以来一直应用于诊断、影像传感器的数据馈入和车辆信息娱乐系统领域。通过增加确定性的时序功能,以太网的应用范围可以大大扩展,例如用作主干网络或网域间控制器网络的媒介,并且还有可能在未来替代CAN、LIN、MOST和FlexRay等目前流行的串行网络。网络结构示例如图1和图2所示。
    以太网采用“点对点通信”,并允许使用全带宽。各个用户之间没有 “对话”。因此,以太网没有“总线通信”。另外,即使采用最好的测量技术,也很难测量以太网信号,甚至根本无法测量。
    目前,在车辆上应用以太网既复杂又昂贵。由于必须对以太网使用屏蔽缆线来解决电磁兼容(EMC)问题,因此实施难度大,而且非常占空间。此外,在数据传输速率较低时,以太网几乎体现不出任何优势,因为传统的总线系统已在低速传输领域得到了人们的认可。采用RJ45插头的以太网IT缆线如图3所示。车用线路如图4沂示。
 
    在2018年款卡宴中,引入了100Base-T1(OABR)系统,该系统能够在一定程度上做到不需要屏蔽,如图5所示。
CAN或F1exRay的线路(1个线对)可用于以太网。必须对支持以太网的控制单元进行主从配置,如图6所示。[page_break]
 
    三、车辆电气系统1
     (一)诊断插座
    诊断插座位于驾驶员脚坑左侧仪表板/控制面板下方的惯常位置,如图7所示。
     (二)跨接启动点
    跨接启动点位于发动机舱内右前于安全原因,正极柱带有红色的铰接盖。可以将整个盒子打开,以拆解缆线或跨接启动点。除了跨接启动的正极柱外,还安装了一个电解电容器以抑制信息娱乐系统的干扰。通过二极插头为其提供端子30(永久正极)电压和车身接地(负极)。正极柱一跨接启动点如图8所示。抑制电容器如图9所示。跨接启动点电路图如图10所示。
 
 
     (三)12V LiFeP04蓄电池(磷酸锥铁)
    继保时捷918 Spyder之后,2018年款保时捷卡宴也不再使用铅酸蓄电池,而改用锥离子蓄电池。这一全新的LiFe-P04车辆电气系统蓄电池与传统铅酸蓄电池相比具有显著的优势。LiFe-P04蓄电池是在锥离子蓄电池的基础上进一步发展而来的。LiFe-P04单元电池能够提供极高的放电电流。相比于传统的锥离子单元电池,在充电过度时,既不会发生金属锥析出,也不会释放出氧气。对于磷酸锥铁蓄电池而言,不可能发生所谓的热逸散。这种蓄电池配有整合式铝制保护框架。此外,在车辆中安装该蓄电池之前,会在蓄电池的外部戮合一个缓冲块(防撞框架),必须专门为2018年款保时捷卡宴提供该缓冲块。在更换蓄电池时,必须在安装前将防撞板固定到新蓄电池上。在没有安装防撞框架的情况下,不得安装蓄电池或进行试车(仅限2018年款卡宴)。蓄电池部件分解图如图11所示。LiFeP04单元电池的保护壳如图12所示。
 
    LlFeP04蓄电池相对于铅酸蓄电池的优势,优势示意图如图13所示:
    ·轻质结构(减重50%)
      ·能量回收性能提高
      ·更小的尺寸留出了更大的空间
      ·使用寿命更长(寿命是铅酸蓄电池的2.5倍)
      ·更强的启动/停止能力
      ·更快地重新启动车辆
   ·仅采用一种尺寸,减少了变形数量
   ·避开了2021年即将出台的禁铅令
    ·低至-28℃的更强的冷启动能力
·更高的周期强度[page_break]
 
     (四)双供应商策略
    在2018年款卡宴的开发阶段,从一开始就确立了“双供应商策略”,以确保战略性保护,维持竞争局面。因此,蓄电池的开发和生产工作委托给了两家公司“LG Chem”和A123 Systems。最开始将由一家制造商供应和安装蓄电池,稍后两家制造商将同时执行这项工作,如图14所示,技术数据概览如表2所示。
 
    由于12V LlFeP04蓄电池的性能较高,相应的启动电流也较高,发动机启动机无法再达到所需的使用寿命。启动时的峰值电流比传统的铅酸蓄电池高350A左右。因此,对于2018年款卡宴,连接到启动机的端子30导线的横截面进行了相应的调整。
 

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