宝马新7系G11/G12底盘车型的车载网络和供电解读(3)
BMWCHE/2015-12-29/技术解析/阅读:次
三、供电
1、供电概览
(1)系统电路图
供电见下图。
1 数字式发动机电子系统 DME/数字式柴油机电子系统 DDE
2 起动机
3 发电机
4 发动机室配电盒
5 跨接起动接线柱
6 发动机室附加蓄电池
7 发动机室附加蓄电池配电盒
8 右前配电盒
9 车身域控制器 BDC
10 车身域控制器内的保险丝
11 CAN 终端电阻
12 后部配电盒
13 右侧蓄电池配电盒内的保险丝
14 500W 电源控制单元 PCU
15 蓄电池配电盒
16 安全型蓄电池接线柱
17 蓄电池
18 左前配电盒
2、组件
(1)行李箱概览
蓄电池见下图。
1 右侧蓄电池配电盒
2 后部配电盒
3 500W 电源控制单元 PCU
4 150W 电源控制单元 PCU
5 带安全型蓄电池接线柱的配电盒
6 蓄电池
7 隔离元件
8 行李箱附加蓄电池
G11/G12 的车辆蓄电池是一个 105 Ah 的 AGM 蓄电池。
(2)发动机室概览
发动机室附加蓄电池见下图。
1 发动机室配电盒
2 发动机室附加蓄电池
3 发动机室附加蓄电池配电盒
4 跨接起动接线柱
(3)蓄电池
在 G11/G12 上使用 AGM 蓄电池进行供电。
根据发动机型号和车辆配置，车上可能有一个、两个或三个蓄电池。
• 行李箱内的起动蓄电池 105 Ah
• 发动机室内的附加蓄电池 60 Ah
• 24 V 转向系统车辆行李箱内的附加蓄电池 12 Ah。
针对车载网络支持措施在发动机室内装有一个附加蓄电池。在带有电动主动式侧倾稳定装置的车辆上还通过该蓄电池为两个稳定杆执行机构供电。
(4)智能型蓄电池传感器
智能型蓄电池传感器 IBS 探测以下 12 V 蓄电池数据：
• 电压
• 电流
• 电极温度。
IBS 进行信息计算和分析。之后通过 LIN 总线将相关结果发送至上级控制单元（数字式发动机电气电子系统和车身域控制器）。
(5)安全型蓄电池接线柱
安全型蓄电池接线柱见下图。
发生相应严重程度的事故时会触发安全型蓄电池接线柱 SBK。发动机室内蓄电池正极接线柱供电会中断，与之连接的用电器会断电。安全型蓄电池接线柱安装在蓄电池旁配电盒内。
(6)发电机
在 G11/G12 上使用效率更高的发电机。通过降低整流器内的损耗提高发电机效率。在此用主动控制的MOSFET 晶体管取代造成损耗的二极管。通过提高效率可降低耗油量。
根据发动机型号和车辆配置使用不同发电机。
型号：
• 四缸和六缸发动机使用 180 A 和 250 A Bosch 产品
• 八缸发动机使用 252 A Valeo 产品。
(7)集成式供电模块
集成式供电模块见下图。
通过集成式供电模块可为发动机管理系统及其组件提供 12 V 供电。
(8)右前配电盒
右前配电盒见下图。
一个总线端 30B 继电器安装在右前配电盒内。
通过右前配电盒可为用电器提供总线端 30、总线端 30B 和总线端 15N 供电并进行相应熔断保护。右前配电盒的 15N 电源电直接来自于后部配电盒。
(9)左前配电盒
左前配电盒见下图。
一个总线端 30B 继电器安装在左前配电盒内。
通过左前配电盒可为用电器提供总线端 30 和总线端 30B 供电并进行相应熔断保护。
(10)后部配电盒
后部配电盒见下图。
在后部配电盒内装有以下继电器：
• 两个总线端 30F 继电器
• 两个总线端 30B 继电器
• 总线端 15N 继电器
• 后窗玻璃加热装置继电器。
所有继电器均采用双稳态设计。车身域控制器通过 LIN 总线控制继电器。通过后部配电盒可控制两个前部配电盒的硬线连接总线端 30B 继电器。
(11)车身域控制器
车身域控制器 BDC 负责控制总线端。
一个总线端 30F 继电器安装在 BDC 内。
通过 BDC 可为一些用电器提供总线端 30 和总线端 30F 供电并进行相应熔断保护。
(12)采用车载网络支持措施的 PCU
现代化车辆由于用电器较多因此能量消耗较大。因此主要在内燃机不运行和发电机不提供能量（例如发动机自动起停阶段）期间，蓄电池承受非常大的负荷。
为了保护蓄电池，在 G11/G12 电源控制单元 PCU 内装有一个 DC/DC 转换器并在发动机室内装有一个附加蓄电池。
能量管理系统调整条件由车辆使用情况所决定。发动机运行时，通过传统车载网络为附加蓄电池充电。内燃机不运行例如执行 MSA 关闭功能期间，由附加蓄电池为传统车载网络提供能量。
在电源控制单元 PCU 内有一个与 PT-CAN2 连接的控制单元和一个 500 W 功率的 DC/DC 转换器。
车辆带有电动机械主动式侧倾稳定装置时，由发动机室内的附加蓄电池为其供电。
(13)24 V 电子助力转向系统
由于 G11/G12 八缸和十二缸发动机型号较重，因此前桥负荷较大。这又会造成转向助力所需功率提高。由于相关电流较大，因此将 EPS 供电提高至 24 V。
为此需要一个附加蓄电池、一个隔离元件和一个附加蓄电池充电单元。这些组件安装在 G11/G12 行李箱内。
充电单元负责监控充电状态并通过一个 DC/DC 转换器为附加蓄电池充电。除监控 24 V 导线屏蔽层和多项其他条件外，充电单元还接通隔离元件内的继电器，附加蓄电池通过该继电器集成在电路内。只有该继电器接通后才会为 EPS 提供 24 V 供电。出现故障时，EPS 也能以 12 V 电压运行。
24 V 转向系统供电见下图。
1 动态稳定控制系统 DSC
2 数字式发动机电子系统 DME/数字式柴油机电子系统 DDE
3 电子助力转向系统（电动机械式助力转向系统）EPS
4 右前配电盒内的保险丝
5 车身域控制器 BDC
6 后部配电盒内的保险丝
7 150 W 电源控制单元 PCU
8 隔离元件
9 行李箱内的附加蓄电池
10 蓄电池配电盒内的保险丝
11 碰撞和安全模块 ACSM
12 制动信号灯开关
13 转向柱开关中心 SZL
14 组合仪表 KOMBI
带隔离元件的附加蓄电池
蓄电池和隔离元件见下图。
1 行李箱内的附加蓄电池
2 隔离元件
电源控制单元
150 W 电源控制单元见下图。
电源控制单元负责监控充电状态并通过一个 DC/DC 转换器为附加蓄电池充电。
四、总线端控制
总线端控制
G11/G12 的总线端控制与其他 BMW 车型不同。从客户角度而言，G11/G12 车辆始终处于正确状态。通过一个以客户为导向的状态管理系统控制各总线端。根据车辆状态进行总线端控制。
1、车辆状态
G11/G12 车辆可处于以下状态：
• 驻车
• 停留
• 行驶。
根据相应状态可实现不同的车辆功能。
驻车
• 客户不在车内
• 车辆已保险锁死或在一定时间内未使用
• 无法对车辆功能进行操作。
停留
• 客户在车内
• 未建立行驶准备
• 可操作静止状态下的有效功能。
行驶
• 客户在车内
• 已建立行驶准备
• 所有功能均可使用。
通过在考虑客户行为的前提下进行状态管理可切换车辆状态。在此还会对以下附加信息进行分析从而确定车辆状态：
• 打开车门
• 关闭车门
• 车内操作。
下图展示了车辆状态的切换。
车辆状态见下图。
A 车辆处于驻车状态
B 驻车功能过渡状态
C 车辆处于停留状态
D 建立行驶准备、结束行驶准备或检测/分析/诊断的过渡状态
E 车辆处于行驶状态
1 使车辆开锁
2 操作 START-STOP 按钮并踩下制动踏板
3 操作 START-STOP 按钮
4 使车辆上锁
5 三分钟未识别出车辆使用者的活动
6 长按
车辆状态详细概览
车辆状态概览见下图。
A 车辆处于行驶状态
B 车辆处于停留状态
C 车辆处于驻车状态
a 建立/结束行驶准备、检测/分析/诊断的过渡状态
b 驻车功能过渡状态
1 操作 START-STOP 按钮，踩下制动踏板，有效遥控器或有效识别发射器位于车内
2 已建立行驶准备，总线端 15N（总线端 50）
3 操作 START-STOP 按钮（在 0.8 秒内操作三次）且有效遥控器或有效识别发射器位于车内
4 总线端 15N
5 操作 START-STOP 按钮且选档杆处于位置“N”
6 松开驾驶员安全带（车速低于 0.1 km/h，驾驶员车门打开，选档杆不在位置“N”，未踩下制动器，近光灯关闭，无 OBD 通信，未处于诊断模式，未处于安装模式）
7 切换车门触点（车速低于 0.1 km/h，驾驶员安全带松开，选档杆不在位置“N”，未踩下制动器，近光灯关闭，无 OBD 通信，未处于诊断模式，未处于安装模式）
8 操作 START-STOP 按钮且车辆静止或至少操作 START-STOP 按钮一秒且车速超过 10km/h 或至少在四秒内操作 START-STOP 按钮三次且车速超过 10 km/h
9 操作 START-STOP 按钮
10 总线端 30B
11 使车辆开锁
12 停留状态交互活动或驻车功能交互活动
13 使车辆上锁
14 三分钟未识别出用户交互活动
15 长按 Headunit 媒介按钮
16 总线端 30F
2、供电总线端
车上的控制单元仅在需要其执行功能时才会为其供电。在 G11/G12 上使用以下总线端：
• 总线端 15N
• 总线端 30B
• 总线端 30F
• 总线端 30。
总线端 15N 针对仅在行驶期间以及必要时用于安全结束行驶所需的控制单元供电。从行驶状态向停留状态过渡时，启动五秒的继续运行。
总线端 30B 针对在驻车运行模式“停留”状态下以及客户不在车内期间执行驻车功能所需的控制单元供电。从停留状态向驻车状态过渡时，启动三分钟的继续运行，之后关闭总线端 30B。
总线端 30F 针对在驻车状态下执行功能所需的控制单元供电。总线端 30F 通常在驻车状态下接通，但车载网络出现故障时可能会将其关闭。识别出故障时会以继续运行一分钟的方式关闭。
总线端 30 控制单元（例如防盗报警装置）始终获得供电，即使出现故障也不会关闭。
检测/分析/诊断
针对诊断工作还有“检测/分析/诊断”车辆状态，在该状态下所有总线端均接通。这样可确保通过所有控制单元进行诊断。该车辆状态可在 BMW 诊断系统内显示。
3、部分网络运行
在当前顶级车辆上有将近七十个控制单元，这些控制单元有远远超过 100 μ 的控制器相互联网。但根据当前车辆状态或车辆使用者指令不会始终需要所有舒适和辅助系统。
通过有针对性地关闭和接通不需要的控制单元即所谓的选择性部分网络运行可节省能量、减轻蓄电池负荷并由此增加驻车时间。
如果行驶期间不使用或不需要例如以下功能：
• 座椅调节
• 挂车照明（不带挂车）
可关闭相应控制单元。
在内燃机车辆上间接通过发电机使电能消耗与耗油量相关联。在此可选择性关闭不需要的控制单元从而降低耗油量及二氧化碳排放量。
(1)部分网络运行的前提条件
车身域控制器内的部分网络主控单元根据当前车辆状态和所需功能计算出部分网络状态。通过相应总线信息关闭不需要的控制单元。
(2)部分网络运行控制单元的前提条件
为在控制单元中实现部分网络运行，使用其他收发器。收发器可对信息进行分析和解释。只要进行任意总线通信且不存在相应控制单元的有效唤醒事件，该控制单元就会保持关闭状态。如果在总线上发送了一个相应控制单元的有效唤醒事件，收发器就会启用微控制器的电压调节器且控制单元启动。通过停用电压调节器关闭控制单元。
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