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剖析新款宝马7系能量管理系统技术改进
来源:汽车电器  作者:佚名  2015-08-06 08:31:00

    宝马7系是宝马公司顶级的豪华轿车系列,是宝马汽车的旗舰车型,而且只有轿车形式。宝马7系只在德国本土生产,生产商为BMW。级别为全尺寸豪华轿车,车身形式为4门轿车,驱动形式为前置后驱。宝马的历代车型代号及时间为:第1代宝马7系BMW E23 (1977-1986);第2代宝马7系BMW E32 (1987-1994);第3代宝马7系BMW E38( 1995- 2001);第4代宝马7系BMW E65/E66(2002-2008); BMW F01/F02 (2009-)。目前我们说的新款宝马7系即是第5代宝马7系BMW F01/F02。这款车最早在2008年9月的巴黎车展上正式亮相。新一代平台的第5代宝马7系在2008年年底替代E65/E66,长轴距版,代号为F02,比F01长14 cm。

    相关资料:2014-2015年最新版宝马维修查询系统(带维修手册和电路图)
    车载网络包括所有产生、存储、分配和转换电能的组件。车载网络的任务是在所有车辆运行状态下提供和分配电能,以便为所有电气组件提供所需电能。最主要目的是在行驶过程中保持车辆启动能力,并确保正常运行川。另一个目的是将损耗减至最小(蓄电池能量利用率较高)并通过用电器、存储器和转换器的联网、布置及相应控制,避免车载网络组件(蓄电池电量过低)受到损坏。
    与宝马集团的当前车型一样,F01/F02也通过一个能量管理系统确保车内能量分配均衡。作为软件集成在发动机控制单元内的电源管理系统执行能量管理系统功能,新款宝马7系F01/F02车内能量循环回路如图1所示。

    能量管理系统包括很多功能,例如:断开供电总线端、断开用电器、调节电气辅助加热器的功率大小、蓄电池充电电压规定值、授权蓄电池放电、提高怠速转速、识别蓄电池状态、车辆编程等功能。下文仅介绍能量管理系统最重要的改进情况。

    1 能量管理系统的功能
    1.1电源管理系统
    电源管理系统是能量管理系统的一个子系统。电源管理系统功能由发动机控制单元执行(DME或DDE )。能源管理系统调节重要用电器的功率消耗和发电机功率以及行驶期间的蓄电池充电状态。电源管理系统基本上可以分为基本电源管理系统BPM和高级电源管理系统APM两种。新款宝马7系F01/F02仅采用高级电源管理系统APM。除基本电源管理系统的主要功能(怠速转速和充电电压规定值)外,APM还扩展了降低用电器功率、断开用电器、车载网络诊断、蓄电池诊断等其它功能。
    1.1.1提高怠速转速
    即使交流发电机以最大功率工作,但获得蓄电池提供的电流后,汽油发动机车辆的怠速转速最多只能提高200 r/min。而在柴油机车辆上,发电机与内燃机之间的传动比较高,因此不必进行这种干预。怠速转速时,发电机即以相对较高的转速运转,因此发电机的功率输出非常充足.
    1.1.2充电电压规定值
    充电电压规定值由车外温度和IGR(智能化发电机调节)功能决定。
    1)车外温度的影响蓄电池充电电压规定值功能通过调节取决于温度的蓄电池充电电压,从电化学角度确保蓄电池最佳充电。由于冷态蓄电池存储的电量较低,因此充电电压必须高于热态蓄电池。相反,如果使用同样高的电压为热态蓄电池持续充电,则存在起泡危险,因此,根据温度调节发电机的充电电压。当前蓄电池温度直接通过蓄电池负极上的智能型蓄电池传感器(IBS)进行测量,并通过LIN总线传输至发动机管理系统(DME/DDE )。电源管理系统将该数值作为输入参数,计算出蓄电池温度。系统通过一个计算模型根据达到的蓄电池温度设置充电电压规定值,通过位串行数据接口(BSD)将相关信息发送至发电机。
    2)蓄电池再生为了确保“IGR较低”功能可用,存储器内必须始终保留一定缓冲容量。这点通过IGR较高和IGR中等功能实现。对于蓄电池来说,这就意味着从未完全充电。如果蓄电池长时间没有完全充电甚至处于放电状态,可能会导致蓄电池硫化。硫化会造成蓄电池提前老化,从而导致有效额定电量降低。为了避免这种情况,通过蓄电池充电电压规定值功能使蓄电池再生,即对蓄电池完全充电。
    在带有IGR功能的车辆上,为了防止因循环放电/硫化导致蓄电池提前老化和容量损失,定期执行蓄电池的各再生阶段。在此期间,考虑到环境条件(温度、充电状态)要求下,以最大允许充电电压对蓄电池进行完全充电,不同温度下的发电机调节电压如图2所示。

    1.1.3应急运行
    BSD接口中断时,APM执行应急运行功能。此时发电机电压恒定设置为14.3 V。在发动机管理系统的故障代码存储器中输入“BSD通信”代码。F01/F02高级电源管理系统APM工作框图如图3所示。

    1.1.4降低用电器功率
    为了降低紧急情况下的电能消耗,除提高怠速转速和充电电压规定值外,还能降低各种舒适用电器的功率,甚至将其完全关闭,这样可以防止蓄电池放电。用电器(发动机运转期间)分为A级和B级2个等级。
    1) A级降低这种用电器的功率消耗或将其关闭时,驾驶人只能在有限程度上或一段时间后才能感觉到。只有满足蓄电池充电状态在临界范围内、发电机负荷较高2个条件时,才会关闭A级用电器或降低其功率消耗。满足上述条件时,针对A级用电器执行以下措施,见表1。

    2) B级降低这种用电器的功率消耗或关闭相关功能时,驾驶人会立即有所察觉。只有蓄电池充电状态在临界范围内时,才会关闭B级用电器或降低其功率消耗。满足上述条件时,针对B级用电器执行以下措施,见表2。

    蓄电池充电状态离开危险范围后,各项功能就会完全恢复正常。执行关闭用电器或降低其功率消耗功能时,显示屏仍保持启用状态(LED仍亮起)。降低用电器功率或关闭用电器时,会存储一条故障代码,并在历史记录存储器内存储持续时间、里程数和相关功能。
    3)电气辅助加热器在没有驻车暖风的柴油发动机车辆上,还会通过一个根据PTC原理工作的电气辅助加热器对热交换器进行加热。电气辅助加热器是功率消耗相对较大的用电器(最高可达1300 W ),因此必须将其纳入电源管理系统的控制流程中。此外,在带有后座区暖风和空调系统的车辆上,后座区还装有另外2个电气辅助加热器(各300 W ),这些较高的电气负荷通过以下方式进行调节〔21 :①IHKA控制单元控制电气辅助加热器(通过LIN总线),FKA控制单元控制后座区的2个电气辅助加热器(通过一个脉冲宽度调制信号);2ZDDE内的电源管理系统调节电气辅助加热器的最大电功率(信息信号);③电气辅助加热器的最大功率取决于发电机的负载程度;④电气辅助加热器根据电源管理系统的要求,调节供热调节器的供热能力。

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