奔驰48V轻混系统技术特点及典型故障两例(上)

◆文/河南 刘勤中

奔驰于2016年9月巴黎车展发布了全新电动出行品牌“EQ”，2018年9月发布了EQ品牌的首款量产车——EQC，同时将电力驱动根据电力介入的深度不同，分别进行了4种命名：

1.带有48V轻混系统(低压电力辅助系统)的电气化内燃机技术命名为EQ-Boost，其主要标志是在仪表台上有EQ标识；

2.带有高压混合动力系统的被命名为EQ-Power，包含混动和插电混动；

3.奔驰旗下的改装高性能子品牌AMG的混动和插电混动产品被命名为EQ Power+；

4.奔驰纯电力驱动系统被命名为EQ。

2021年11月，随着EQ品牌第二款量产车EQB的上市，又对上述电力驱动技术进行了重新命名：Mild Hybrid drive、Plug in Hybrid、Mercedes-AMG EQx、EQ，如图1所示。

奔驰48V轻混车载电气系统是在12V系统基础上进行了结构拓展，保留传统12V电路的同时，额外增加了独立的48V电路，以满足日益增长的车载用电负载需求和强制性的碳排放法规。此系统成本上升有限，却具有显著节能减排的优势。一般来说， 12V系统用来供应照明、点火、音响系统等传统负载的电力，48V系统用来供应空调、制动能量回收、主动悬架等底盘系统的电力。

48V车载电气系统并未完全取代之前的12V车载电气系统，而是在其基础上进行了延伸。12V车载电气系统实际上保持不变，仅由48V/12V直流-直流转换器供电，而非12V发电机。虽然采用了48V车载电气系统，但无需改装12V用电设备，且与未装配48V车载电气系统车辆中的12V用电设备没有差别。另外，直流-直流转换器也可向另一方向传送能量，即从12V到48V，例如可通过12V蓄电池的充电器或来自供电车辆的充电器，对48V蓄电池进行再充电。12V车载电气系统和48V车载电气系统的原理如图2所示。

直流-直流转换器控制单元N83/12与48V蓄电池G1/3构成电源组(图3)。直流-直流转换器控制单元(图4)将12V车载电气系统连接至48V车载电气系统，控制这两个车载电气系统之间的能量交换，并将其连接至车辆的网络结构中。

在48V车载电气系统中，直流-直流转换器控制单元是能源管理的主控制单元。48V车载电气系统中的能源管理计算集成式启动-发电机输出的电流和电压限值，以实现48V车载电网蓄电池的电荷平衡，并稳固启动性能。在48V车载电气系统中，传动系统控制单元(N127)是牵引力管理的主控制单元。牵引力管理确定集成式启动-发电机是否能为内燃机生成额外的驱动力矩或是否能在发电机模式下工作。

目前奔驰推出了两款48V电气化发动机，分别是直列4缸的M264和直列6缸的M256。这两款发动机根据启动-发电机(简称启发电机)的位置不同，分为P0结构和P1结构。下面通过两个典型的故障案例，进一步说明这两款发动机的技术特点和诊断方法。

案例12020款奔驰C200发动机无法启动

故障现象

一辆2020款奔驰C200 轿跑(CODE 800)，搭载264 915型发动机，VIN码为W1K2053771G00＊＊＊＊，行驶里程为2 669km，该车发动机无法启动。

故障诊断与排除

在正式诊断之前，先系统了解故障车型上的48V车载电气系统结构及特点。

故障车型搭载的是直列4缸48V电气化(轻混)发动机(代号M264)，采用P0混动结构，由一个通过皮带和皮带轮与曲轴连接的皮带驱动式启动发电机M1/10驱动曲轴或被曲轴驱动(图5)。皮带驱动式启动发电机(Belt driven Starter Generator，英语简称BSG、德语简称RSG)系统部件及网络连接如图6所示。

发动机M264采用皮带驱动启动发电机(BSG)，取消了单独的12V发电机和飞轮处的12V小齿轮启动机。除了具有发电机功能外，还可使用来自48V车载电网蓄电池的能量生成扭矩以辅助内燃机。在发动机低转速甚至降低排量的情况下，传动系统通过额外的电磁扭矩也可以输出较大的扭矩。另外，发动机与48V车载电气系统的相互作用，使得车辆具有更好的响应特性，发动机启动更快、更平顺，且降低油耗。故障车型48V车载电气系统整体布局如图7所示，传统12V车载电气系统与48V车载电气系统结构对比如图8所示。

通过功能检查发现，故障车仪表台上显示的功能均正常，无故障提示信息，启动发动机时发现启动发电机有工作迹象，但只是晃动一下就没有其他反应。该车故障现象持续出现的，车主反映该车无相关维修历史，且车辆未进行任何改装或。

连接专用诊断仪进行快速测试，结果发现直流-直流转换器N83/1中设置了两个故障码(图9)：B183387-48V车载电气系统蓄电池存在功能故障，信息缺失；B183216-48V车载电气系统存在功能故障，低于电压极限值。集成式启动发电机M1/10中存储了五个故障码：P061B00-控制单元扭矩计算存在故障；P062068-发电机激活输出端存在故障，存在不完整的信息；P065A77-“发电机”控制单元存在功能故障，不能达到指定位置；P0A5929-集成式启动发电机A的电流传感器存在功能故障，存在一个无效的信号；P0E0018-集成式启动发电机A相位U的电流传感器存在功能故障，低于电流极限值。另外，发动机控制单元N3/10中也设置了一个故障码：U029287-与“集成式启动发电机”控制单元的通信存在功能故障，信息缺失。

结合系统工作原理及故障车上存储的故障码分析，导致发动机无法启动的可能原因有：软件问题；48V蓄电池电压过低；48V相关线路虚接；48V蓄电池自身故障；M1/10故障。

启动时，启动发电机M1/10会轻微转动，有工作迹象，说明启动认证已通过；尝试对48V车载电气系统进行软件升级，结果相关模块都没有新软件；检查48V蓄电池G1/3的实际值，SOC电量在50%以上；测量48V蓄电池电压，未见异常；用工具手动转动曲轴，结果可以正常转动，说明不存在发动机机械卡死的情况；检查48V电气系统相关线路时发现，48V蓄电池G1/3位于右前减振包上的W106/3搭铁点出现严重的烧蚀痕迹。尝试拆下W106/3进行检查，发现螺帽已经生锈锁死，在拆螺帽过程中将搭铁点损坏，同时发现搭铁点与搭铁线连接处已经出现严重的烧蚀(图10)。将烧蚀的搭铁线处理后临时安装到旁边的搭铁点W106/5(图11)后试车，发动机可以正常启动，且各项功能均恢复正常。更换48V蓄电池搭铁线，并修复搭铁点W106/3后，该车故障被彻底排除。

维修小结

本案例中，由于故障车没有维修历史，且从实车看，也未发现任何维修痕迹，因此综合分析该车的故障原因应该是：在生产线上，装配W106/3搭铁点的螺帽时，未拧紧至标准扭矩，导致该搭铁点长时间虚接，从而发热并烧蚀该搭铁点。

最后，附上故障车型启动发动机系统电路图(图12)，供大家参考。(未完待续)