宝马3系F30底盘车型车身电气系统解析
BMWCHE/2015-11-18/技术解析/阅读:次
一、概述
F30配置许多集成式控制模块，有两个新型控制模块：前部电子模块(FEM模块)和后部电子模块 (REM模块)。这两个模块具有高度集成化的特点，它们取代了曾在 E90上使用过的控制模块：接线盒(JB)、脚部空间模块(FRM模块)、便捷登车及启动系统控制模块(CAS控制模块)、舒适登车系统控制模块(CA控制模块)、驻车距离控制模块(PDC控制模块)。
二、总线结构
F30 的总线结构参见本章第二节。Flex Ray总线作为实现行驶动态控制系统与发动机管理系统之间联网的总线。在集成于前部电子模块的中央网关控制模块 (zGM控制模块) 内部，装有4个总线驱动器的星形连接器。总线驱动器将控制模块的数据通过通信控制器传送至中央网关控制模块。Flex Ray总线系统的控制模块连接在这些总线驱动器上。为了避免信号在导线上反射，数据导线的两端都使用总线电阻。F30底盘车型 Flex Ray总线系统电路图见下图。
1.动态稳定控制模块 (DSC控制模块)
2.汽油/柴油发动机控制模块 (DME/DDE控制模块)
3.电子助力转向系统控制模块(EPS控制模块)
4.前部电子模块(FEM模块)
5.垂直动态管理控制模块(VDM控制模块)
6.变道警告装置(SWW)
7.集成式底盘管理控制模块(ICM控制模块) K1.15WUP.15号电源唤醒线 FLex Ray.快速预定容错总线
2.汽油/柴油发动机控制模块 (DME/DDE控制模块)
3.电子助力转向系统控制模块(EPS控制模块)
4.前部电子模块(FEM模块)
5.垂直动态管理控制模块(VDM控制模块)
6.变道警告装置(SWW)
7.集成式底盘管理控制模块(ICM控制模块) K1.15WUP.15号电源唤醒线 FLex Ray.快速预定容错总线
F30底盘车型 Flex Ray总线系统电路图
K-CAN2总线以较高的数据传输率 (500kBit/s) 实现控制模块之间的通信。K-CAN2总线通过中央网关控制模块与其他总线相连。PT-CAN2 总线是PT-CAN 总线系统在发动机和变速器控制范围内的冗余总线。
为了对整车进行快速编程，F30有一个以太网接口。由于以太网的数据传输率很高(l00MBit/s)，因此取消了连接 MOST总线的编程接口。MOST主控模块连接在以太网上，通过这种连接方式对 MOST设备进行编程。前部电子模块将电码发送到总线上，并通过 K-CAN2总线传送至 MOST主控模块，然后 MOST主控模块将电码发送到 MOST总线上。
Professional导航系统的导航数据保存在其硬盘上。OBD II诊断座的以太网接口与前部电子模块、 Professiona1导航系统的以太网相连，实现导航数据的更新。此外，还可以利用 DVD驱动器对 Professional导航系统的导航数据进行更新。对于 Business导航系统，可以通过以太网或usB接口 (连接 uSB闪存盘)对导航数据进行更新。
连接 OBD II诊断座的 D-cAN总线用于车辆编程。根据相关规定，所有控制模块必须能够通过 D-cAN总线进行编程。OBDII诊断座设在左侧 A柱上。无论是通过 D-CAN总线进行车辆诊断，还是通过以太网进行编程，都需要通过 OBD II诊断座实现。
三、供电系统
(一)概述
F30供电系统主要由以下部件组成：蓄电池、智能型蓄电池传感器(IBS)、安全蓄电池接线柱(SBK)、供电配电模块(PDM模块)、前部配电盒、发动机舱配电盒、行李箱配电盒、蓄电池配电盒、蓄电池导线、启动机、发电机。F30供电系统见下图。
1.蓄电池导线 2.前部配电盒 3.发动机舱配电盒
4.B+跨接启动接线柱 5.启动机 6.发电机
7.供电配电模块 8.安全蓄电池接线柱 9.蓄电池配电盒
10.行李箱配电盒 11.智能型蓄电池传感器 12.蓄电池
A.前部供电系统 B.后部供电系统
4.B+跨接启动接线柱 5.启动机 6.发电机
7.供电配电模块 8.安全蓄电池接线柱 9.蓄电池配电盒
10.行李箱配电盒 11.智能型蓄电池传感器 12.蓄电池
A.前部供电系统 B.后部供电系统
F30供电系统图
F30供电系统电路图见下图。
1.供电配电模块(PDM模块，仅限汽油机车辆)
2.发电机 3.汽油/柴油发动机控制模块(DME/DDE控制模块)
4.发电机 5.电子扇 6.电子扇继电器 7.B+跨接启动接线柱
8.前部配电盒 9.发动机船配电盒 10.前部电子模块(FEM模块)
2.发电机 3.汽油/柴油发动机控制模块(DME/DDE控制模块)
4.发电机 5.电子扇 6.电子扇继电器 7.B+跨接启动接线柱
8.前部配电盒 9.发动机船配电盒 10.前部电子模块(FEM模块)
11.后部电子模块(REM模块) 12.行李箱配电盒
13.安全蓄电池接线柱(SBK) 14.蓄电池
15.智能型蓄电池传感器(lBS) 16.蓄电池配电盒
17.高级碰撞和安全模块(ACSM模块) KL15.15号电源 KL.30.30号电源 KL.30B.30B号电源 KL.30F30F号电源 LIN-Bus.LIN总线
13.安全蓄电池接线柱(SBK) 14.蓄电池
15.智能型蓄电池传感器(lBS) 16.蓄电池配电盒
17.高级碰撞和安全模块(ACSM模块) KL15.15号电源 KL.30.30号电源 KL.30B.30B号电源 KL.30F30F号电源 LIN-Bus.LIN总线
F30供电系统电路图
(二) 组件
1、蓄电池
F30通常配置90AH AGM蓄电池,其安装位置在行李箱右侧，见下图。
1.蓄电池托盘 2.蓄电池
F30蓄电池的安装位置图
2、线束
F30更多地使用铝合金电线, 这主要是为了减轻重量和节省成本。59mm2的全铝扁平式 B+地板导线从 B+过渡接线柱 (后部) 一直连接至 B+跨接启动接线柱 (前部) 。
发动机舱配电盒和行李箱配电盒都使用配备二级锁定装置的插头 。 这样可使连接更加牢固 。 与早期底盘车型类似, F30也使用横截面仅为 0.22mm2的细导线。 F30供电导线的规格见下表。
F30供电导线的规格表
3、配电盒
发动机舱配电盒位于发动机舱右侧前围板上二 蓄电池配电盒不再安装在蓄电池上，而是固定在蓄电池前方的车轮罩上。F30发动机舱配电盒见图。
1.总线端15N 2.总线端30B
F30发动机舱配电盒图
进行发动机舱配电盒的工作时需要注意，关闭端盖时应正确锁止4个固定装置，从而确保配电盒密封性。F30行李箱配电盒见下图。
1.总线端15N 2.总线端30F 3.总线端30B
F30行李箱配电盒图
(三) 车载网络供电的稳定措施
在带有发动机节能启停控制功能的车辆上，由于发动机启动次数明显增多，因此容易导致车载网络电压下降。为了保护对电压敏感的电气组件，相应地安装一个 DC/DC转换器。
DC/DC转换器向总线端30B提供恒定的直流电压。即使在发动机启动过程中，DC/DC转换器也能够保持总线端30B的电压恒定。当车辆配置以下系统时，需要配置 DC/DC转換器： Business导航系统、 Professional导航系统或 Harman Kardon导航系统。
(四)电源管理系统
1、充电状态显示
在运输模式下，电源管理系统在车辆运行过程中始终显示蓄电池充电状态，以便维修人员及时为蓄电池充电，防止因电量过低而造成蓄电池损坏。
2、转向功率影响
电子助力转向系统的耗电量很大。为了避免短时间内因电压过低造成转向助力降低，电源管理系统将针对转向力度较大的操作过程 (驻车或大幅度转弯) 提前做出响应。需要考虑的参数包括： 车速、 制动踏板位置和转向角。相应采取的措施如下：
(1) 提高怠速转速和调节点火正时，从而提高发动机扭矩。
(2) 利用发电机提高车载网络电压。
(3) 关闭舒适功能部件： 后窗玻璃加热装置、 车外后视镜加热装置和座椅加热装置。
3、前部配电盒
为了减小发电机产生的车载网络电压波峰，在前部配电盒内装有一个电容器。由于电子扇的损坏有可能与电压波峰过大有关，因此当电子扇损坏时，必须先测量电压波峰，然后再更换电子扇及相关部件。电压波峰过大说明电容器损坏，必须将其更换掉。
(五)蓄电池防护呼叫系统
蓄电池防护呼叫系统是一种远程服务系统，该系统能够识别出可能严重影响发动机启动的蓄电池故障，然后将相应信息直接发送到客户或宝马授权维修中心的移动电话上。当出现以下情况时，蓄电池防护呼叫功能被激活：
(1) 如果因为忘记关闭驻车灯/侧灯而使蓄电池电压低于启动极限电压，那么系统将通过电子邮件的形式通知客户，宝马授权维修中心也会收到类似信息。
(2) 如果因为存在总线唤醒信号、 休眠模式被禁用或存在违规的备用电流，造成蓄电池电压低于启动极限电压，那么当下次启动车辆时，系统将通知宝马授权维修中心，以便宝马授权维修中心及时联系客户，安排预约服务，排除故障。
四、前部电子模块
(一)概述
前部电子模块取代了以下控制模块： 接线盒、 便捷登车及启动系统控制模块、 舒适登车系统控制模块、 脚部空间模块。中央网关控制模块作为独立的控制模块集成在前部电子模块内部。前部电子模块位于前乘客侧 A柱上，见下图。
F30前部电子模块的安装位置
F30前部电子模块的内部结构见下图。
1.54针插头 2.12针插头 3.42针插头 4.54针插头
5.溶丝 6.供电插头(1针) 7.继电器 8.54针插头
5.溶丝 6.供电插头(1针) 7.继电器 8.54针插头
9.54针插头 10.54针插头
F30前部电子模块的内部结构
前部电子模块内部的熔丝为以下部件提供保护： 转向柱开关中心、 驾驶员辅助系统操作单元、车灯操作单元、驾驶员 LED前灯模块、后部电子模块、 OBDII诊断座、自动空调控制模块、车门外侧拉手电子装置、电动车窗升降器、中控锁系统c
前部电子模块内部的继电器用于接通以下部件： 驾驶员电动车窗升降器、 前乘客电动车窗升降器、中控锁系统、前灯清洗装置、启动机、喇叭、雨刮器。
F30前部电子模块的控制部件与 E90相关控制模块的对应关系见下表。
F30前部电子模块的控制部件与 E90相关控制模块的对应关系表
(二)中央网关控制模块
中央网关控制模块将所有总线连接起来，从而综合利用总线系统并提供相关信息。中央网关控制模块能够将协议和速度不同的总线数据发送到其他总线上，也能够通过以太网将编程数据传输到车辆上。
虽然中央网关控制模块集成在前部电子模块中，但中央网关控制模块是一个独立的控制模块，它有一个由引导装载程序和应用程序构成的完整独立软件模块和独立的诊断地址。中央网关控制模块本身没有设码功能，引导装载程序和应用软件可独立于前部电子模块进行刷新。
(三)控制模块的更换
原则上，损坏的控制模块无法与其他车辆的控制模块进行互換，只能作为配件订购。需要注意的是，前部电子模块和发动机控制模块已针对车辆配置进行了设码，这样做的好处是只需更换模块，无需进行电子禁启动防盗锁匹配。
对于自动变速器控制模块和电子转向锁控制模块，更换这些控制模块后必须进行匹配。前部电子模块将设码数据发送到白动变速器控制模块或电子转向锁控制模块上，从而完成匹配。
五、后部电子模块
后部电子模块位于行李箱的右侧，它执行原先接线盒和驻车距离控制模块的相关功能，见下图。
F30后部电子模块的安装位量
F30后部电子模块的插头说明见下图。
1.54针插头 2.26针插头 3.26针插头 4.熔丝 5.供电插头(1针)
F30后部电子模块的插头说明图
后部电子模块内部的熔丝为以下部件提供保护： 后窗玻璃加热装置、 后部电动车窗升降器、百叶卷帘。后部电子模块内部的继电器用于接通以下部件： 后窗玻璃加热装置、 后部电动车窗升降器、 百叶卷帘。
F30后部电子模块的控制部件/系统与 E90相关控制模块的对应关系见表。
F30后部电子模块的控制部件/系统与 E90相关控制換块的对应关系表
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