趙寶平，郭小紅

（1.金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，江蘇 南京 211156；2.南京交通技師學(xué)院汽車工程系，江蘇 南京 210049）

1 概述

寶馬7系是寶馬公司頂級的豪華轎車系列，是寶馬汽車的旗艦車型，而且只有轎車形式。寶馬7系只在德國本土生產(chǎn)，生產(chǎn)商為BMW。級別為全尺寸豪華轎車，車身形式為4門轎車，驅(qū)動形式為前置后驅(qū)。寶馬的歷代車型代號及時間為：第1代寶馬7系BMW E23 （1977～1986）； 第2代寶馬7系BMW E32 （1987～1994）； 第3代寶馬7系BMW E38（1995～2001）； 第4代寶馬7系BMW E65／E66 （2002～2008）； BMW F01／F02 （2009～）。 目前我們說的新款寶馬7系即是第5代寶馬7系BMW F01／F02。這款車最早在2008年9月的巴黎車展上正式亮相。新一代平臺的第5代寶馬7系在2008年底替代E65／E66，長軸距版，代號為F02，比F01長14cm。

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展及車輛總線系統(tǒng)的靈活運(yùn)用，車輛舒適、通信和安全系統(tǒng)使用的電氣功能不斷增多，因此供電系統(tǒng)的作用顯得越來越重要。寶馬7系 （F01／F02）轎車供電系統(tǒng)重要組件的布置位置如圖1所示［1］。

與寶馬集團(tuán)的當(dāng)前車型一樣，寶馬7系F01／F02也通過一個能量管理系統(tǒng)確保車內(nèi)能量分配均衡。作為軟件集成在發(fā)動機(jī)控制單元內(nèi)的電源管理系統(tǒng)執(zhí)行能量管理系統(tǒng)功能，新款寶馬7系F01／F02車內(nèi)能量循環(huán)回路如圖2所示［2］。

能量管理系統(tǒng)包括很多功能，例如：斷開供電總線端、斷開用電器、調(diào)節(jié)電氣輔助加熱器的功率大小、蓄電池充電電壓規(guī)定值、授權(quán)蓄電池放電、提高怠速轉(zhuǎn)速、識別蓄電池狀態(tài)、車輛編程等功能［2］。

2 蓄電池

蓄電池安裝在行李廂地板的中后部，通常使用AGM （吸收式玻璃纖維網(wǎng)墊）蓄電池。AGM蓄電池的容量為90Ah，更換相同容量的蓄電池需要進(jìn)行注冊，更換不同容量的蓄電池需要進(jìn)行編程。如果系統(tǒng)不記錄蓄電池更換信息，動力管理系統(tǒng)會工作異常且可能導(dǎo)致顯示檢查控制信息和功能限制 （例如各個用電器功率減小或斷開）。

2.1 蓄電池配電盒

在蓄電池的上方有一個蓄電池配電盒，如圖3所示。分別給4條支路供電 （后部熔斷絲盒、前部熔斷絲盒、發(fā)動機(jī)配電盒、電控箱）。為避免混淆，分別針對不同的連接器進(jìn)行相應(yīng)的顏色和機(jī)械設(shè)碼 （使用的是高電流接口，因此必須始終確保正確連接）。

2.2 安全型蓄電池接線柱SBK

用于車輛在碰撞、翻車等嚴(yán)重事故時斷開發(fā)電機(jī)以起到保護(hù)作用。SBK安裝在連接起動機(jī)和發(fā)電機(jī)的蓄電池導(dǎo)線上，在主熔斷絲正常的情況下，SBK觸發(fā)后其他車載網(wǎng)絡(luò)仍能正常工作，以確保系統(tǒng)仍可執(zhí)行所有重要功能 （如危險報警燈、電話等）。

特別提醒：燃爆材料引爆后，安全性蓄電池接線柱不得繼續(xù)使用，必須更換。

2.3 智能型蓄電池傳感器IBS

新款寶馬7系F01／F02智能型蓄電池傳感器的功能范圍與以前車型相似，智能型蓄電池傳感器IBS是一個用于監(jiān)控蓄電池狀態(tài)的機(jī)械電子部件，如圖4所示。智能指的是IBS具有一個集成式微處理器，該微處理器對有時間要求的測量參數(shù)進(jìn)行計算和評估。在行駛模式下，IBS將相關(guān)結(jié)果通過LIN總線傳輸給高級控制單元 （DME／DDE），用以平衡蓄電池的充電和放電電流、計算車輛起動時的電流變化，以便確定蓄電池狀態(tài)。

智能型蓄電池傳感器IBS可以記錄電流、電壓、電極溫度等蓄電池物理參數(shù)。IBS內(nèi)集成的主要功能有：①持續(xù)測量各種車輛運(yùn)行狀態(tài)下的蓄電池電流、電壓和溫度；②計算蓄電池指標(biāo) （蓄電池指標(biāo)是指車輛蓄電池的充電和放電電流、電壓和溫度），作為蓄電池充電和健康狀態(tài)的基礎(chǔ)，在計算蓄電池指標(biāo)的同時還會事先計算出蓄電池充電狀態(tài) （SOC）；③平衡蓄電池充電／放電電流；④持續(xù)監(jiān)控蓄電池的充電狀態(tài)并在電量不足時傳輸相關(guān)數(shù)據(jù)；⑤計算發(fā)動機(jī)起動時的電流特性曲線，以確定蓄電池的正常狀態(tài)；⑥監(jiān)控車輛休眠電流；⑦自診斷［2］。

在車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)時，IBS周期性地查詢測量值 （空載電壓測量），以便識別能量損耗。測量值被輸入IBS內(nèi)的存儲器中，并在發(fā)動機(jī)重新起動后傳輸?shù)紻ME／DDE。根據(jù)需要 （如休眠電流過高或達(dá)到起動能力限值時），IBS通過1根PWM信號導(dǎo)線喚醒接線盒電子裝置JB［1］。

2.4 友情提示

關(guān)于更換相同容量的蓄電池需要進(jìn)行注冊，更換不同容量的蓄電池需要進(jìn)行編程。其注冊或編程均需在寶馬汽車專用診斷儀服務(wù)功能欄內(nèi)完成，根據(jù)診斷儀的提示進(jìn)行操作，需輸入的編碼為蓄電池殼體上方條形碼13開頭的一排編碼，如圖5所示。

如果系統(tǒng)不記錄蓄電池更換信息，動力管理系統(tǒng)將會工作異常且可能導(dǎo)致顯示檢查控制信息和功能限制 （例如各個用電器功率減小或斷開）。另外，所謂的燃爆材料是一種化學(xué)引爆劑，類似于安全氣囊組件內(nèi)的化學(xué)引爆點火劑，只有在車輛出現(xiàn)猛力撞擊或翻車事故過程中才會引爆，SBK安裝在連接起動機(jī)和發(fā)電機(jī)的蓄電池導(dǎo)線上，燃爆材料一旦引爆后，安全性蓄電池接線柱不得繼續(xù)使用，必須更換。

3 后部熔斷絲盒

由于F01／F02使用的用電器和控制單元較多，因此在行李廂內(nèi)安裝了一個熔斷絲盒，稱為后部熔斷絲盒，如圖6所示。熔斷絲盒內(nèi)除熔斷絲外，還有一些繼電器插接在此或焊接在印刷電路板上，因此，如果某一焊接繼電器損壞，則必須更換整個后部熔斷絲盒。蓄電池的導(dǎo)線接口位于熔斷絲盒背面。

4 前部熔斷絲盒

前部熔斷絲盒如圖7所示，安裝在右側(cè)儀表板下方，需要更換熔斷絲時必須打開手套箱。在前部熔斷絲盒右側(cè)有一個開口，接線盒電子裝置 （JB，相關(guān)控制單元或用電設(shè)備的供電單元）通過該開口與前部熔斷絲盒相連。

特別提醒：熔斷絲盒和接線盒電子裝置必須單獨更換。

5 總線端

各個控制單元要想讓用電設(shè)備工作，必須通過總線系統(tǒng)得到電源或信號?？刂瓶偩€系統(tǒng)起始位置的稱之為總線端，總線端分為邏輯總線端和供電總線端，為控制單元或用電組件供電的稱為供電總線端，如圖8所示。通過按壓START-STOP按鈕啟用或停用的稱為邏輯總線端，如圖8所示，邏輯總線端不能作為供電總線端使用，只表示一種狀態(tài)，其狀態(tài)以總線信號形式發(fā)送至各控制單元［1］。

5.1 供電總線端的控制

1）總線端KL.30。總線端KL.30從蓄電池接線柱接到后部和前部熔斷絲盒，一旦蓄電池與電極連接，總線端KL.30上的控制單元就通電。

2）總線端KL.30B。總線端KL.30B為 “駕駛?cè)丝剀嚒逼陂g所需的控制單元和電氣組件供電。當(dāng)由于駕駛?cè)瞬僮?（如按壓遙控鑰匙上的按鈕、車輛解鎖／閉鎖／保險鎖死、按壓START-STOP按鈕、車門觸點狀態(tài)變化、行李廂蓋觸點狀態(tài)變化或側(cè)窗玻璃位置變化等）而喚醒車輛通信系統(tǒng)時，30B繼電器閉合，總線端KL.30B上的控制單元就通電；當(dāng)車輛保險鎖死且行李廂蓋已關(guān)閉 （繼續(xù)運(yùn)行1 min）、車輛未保險鎖死或行李廂蓋打開 （繼續(xù)運(yùn)行30 min），KL.30B正常斷電。

3）總線端KL.30F?？偩€端KL.30F為 “駕駛?cè)丝剀嚒逼陂g所需并且能夠在出現(xiàn)故障時斷開的控制單元和電氣組件供電。KL.30F繼電器是一個雙穩(wěn)態(tài)繼電器，正常情況下，不管總線端通電與否，該繼電器始終處于接通狀態(tài)，只要KL.30B通電，KL.30F也立即通電，只有出現(xiàn)阻止進(jìn)入休眠模式或未經(jīng)授權(quán)喚醒、超過休眠電流或達(dá)到起動能力限值等故障時，才會斷開所連接的控制單元和用電器。KL.30F繼電器斷開后，只有滿足某一個接通條件時才會重新接通。

4）總線端KL.15N?？偩€端KL.15N用于為僅在行駛期間啟用的控制單元和電氣組件供電。KL.15N通過邏輯總線端KL.15通電和斷電，KL.15N斷電后系統(tǒng)可繼續(xù)運(yùn)行5s以使各控制單元存儲數(shù)據(jù)。KL.15N通電期間， KL.30B和KL.30F也處于通電狀態(tài)［1］。

5）總線端繼電器。F01／F02裝有多個用于切斷大多數(shù)控制單元供電的繼電器，見表1。接線盒電子裝置控制總線端30F的雙穩(wěn)態(tài)繼電器，但接收發(fā)自中央網(wǎng)關(guān)模塊ZGM或IBS的請求。阻止進(jìn)入休眠模式或未經(jīng)授權(quán)喚醒時，ZGM監(jiān)控車輛狀態(tài)并記錄總線端30B關(guān)閉后出現(xiàn)的阻止進(jìn)入休眠模式或未經(jīng)授權(quán)喚醒事件。超過休眠電流或達(dá)到啟動能力限值時，IBS在2個控制單元內(nèi)進(jìn)行控制總線端30F繼電器的相關(guān)計算。ZGM監(jiān)控總線系統(tǒng)內(nèi)的非法喚醒過程以及休眠模式抑制裝置 （使總線系統(tǒng)始終保持啟用狀態(tài)的控制單元）的情況。發(fā)動機(jī)控制單元（DME／DDE）不斷讀取并評估蓄電池數(shù)值，達(dá)到車輛蓄電池啟動能力限值時，同樣會斷開繼電器?？偩€端30F繼電器是一個雙穩(wěn)態(tài)繼電器，在正常條件下STOP始終處于接通狀態(tài)，只有出現(xiàn)故障時才會斷開所連接的用電器?？偩€端30F繼電器斷開后，只有滿足某一個接通條件時才會重新接通。

表1 切斷大多數(shù)控制單元供電的繼電器

6）一般性措施。作為一般性措施，在車輛處于駐車運(yùn)行模式時斷開總線端 “斷開用電器”和總線端 “車內(nèi)照明裝置”。只有車輛未保險鎖死時才會采取這些措施，如果車輛已保險鎖死就會立即斷開這些用電器。涉及用電器：車內(nèi)照明裝置 （前部和后部）、腳部空間照明裝置 （前部和后部）、閱讀燈 （前部和后部）、 化妝鏡照明燈［2］。

5.2 邏輯總線端的控制

1）總線端KL.50?？偩€端KL.50用于起動發(fā)動機(jī)。KL.50通過按壓START-STOP按鈕并踩下制動踏板接通，如圖9所示。KL.50接通期間，KL.30B和KL.30F也處于通電狀態(tài)。在配備有START-STOP裝置 （已滿足使用條件的前提下，如等紅燈時已經(jīng)自動熄火）的車輛上，通過在D檔松開制動踏板或P檔掛入D檔重新接通KL.50。

2）總線端KL.R?？偩€端KL.R用于小功率用電設(shè)備 （如車載電話）。KL.R可以在發(fā)動機(jī)工作時停好車輛后按壓START-STOP按鈕時接通，也可以在KL.15接通的情況下改變駕駛?cè)藗?cè)車門狀態(tài)下接通，如客戶在通電話，可以保證其能夠繼續(xù)打完電話。KL.R接通期間，KL.30B和KL.30F也處于通電狀態(tài)。KL.R接通后在8 min內(nèi)再次踩下制動踏板并按壓START-STOP按鈕KL.50接通，如果超過8 min則KL.R會關(guān)閉。另外，在KL.R接通后通過再次按壓START-STOP按鈕或車輛閉鎖或達(dá)到起動能力限值（即蓄電池嚴(yán)重虧電）時，KL.R會立即關(guān)閉，只有KL.30B和KL.30F接通。

3）總線端KL.15?？偩€端KL.15主要用于讓KL.15N通電和斷電，通過按壓START-STOP按鈕來實現(xiàn)。在KL.15接通時，再次按壓START-STOP按鈕或達(dá)到起動能力限值 （即蓄電池嚴(yán)重虧電）時，KL.15會立即關(guān)閉，KL.15N在5s后關(guān)閉，此時只有KL.30B和KL.30F接通。

在掌握上述供電線路及總線端的控制后，便可對車輛相關(guān)故障進(jìn)行分析和診斷。當(dāng)出現(xiàn)總線故障時，通過控制單元或電氣組件的熔斷絲來判斷是控制單元或電氣組件電路還是總線端和供電組件故障；如果是總線端和供電組件故障，可通過總線端控制特性進(jìn)一步判斷是總線端還是供電組件或START-STOP開關(guān)故障；如果是控制單元或電氣組件電路故障，可通過測量總線供電線或信號線的電壓波形等方法進(jìn)行判斷；如以上線路都沒問題，則更換控制單元或電氣組件即可［1］。

［1］ 吳書龍. 寶馬7系 （F01／F02）供電系統(tǒng)解析［J］. 汽車維護(hù)與修理，2014（12）：72-75.

［2］ 劉春輝，孫長勇.剖析新款寶馬7系能量管理系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)［J］. 汽車電器， 2015 （7）： 33-38.