新宝马3系F30平台普通车辆电气系统技术剖析(一)

【前言】新宝马3系F30平台普通车辆电气系统技术剖析(一)由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。为了对整车进行快速编程，F30平台带有一个以太网访问接口。由于以太网数据传输速率很高（100MBit/s），因此取消了连接MOST总线系统的编程接口。主控单元也可连接以太网，通过这一连接对MOST设备进行编程。在F30平台上，FEM/ZGM负责在车辆内部将电码发送到总线上并通过...

2012年7月13日，基于“F30”平台的宝马新世代3系列在中国正式，现已开始销售。新宝马3281使用新的4缸涡轮增压发动机，0-100km/h加速仅需5.9s，与6缸涡轮增压发动机相比，只相差0.4s，从加速性能上来说，性价比很高。宝马新世代3系列除了大家熟悉的四门、双门、敞篷、旅行车版本之外，还加入了一位新成员，即3-GT series。新3系将采用宝马MSB车身架构。本文将介绍宝马新3系f30平台普通车辆电气系统技术剖析。

F30平台的车辆电气系统绝大部分以当前宝马车型为基础，本文没有涉及到的普通车辆电气系统方面的技术信息可参见新宝马7系F01/F02车型的相关资料。F30平台采用了F20平台车型已有的多个集中式控制单元。与F20平台类似，F30平台安装了前部电子模块（FEM）和后部电子模块（REM）两个控制单元。FEM和REM控制装置取代曾在E90上使用过的控制单元，如接线盒（JB）、脚部空间模块（FRM）、便捷登车及启动系统（CAS）、舒适登车系统（CA）和驻车距离控制（PDC）等。

一、车载网络系统

1.总线概览

F30平台使用FlexRav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系统总线，F30平台总线概览如图1所示，F30平台的FIexRav系统电路图如图2所示。在集成于FEM的中央网关模块（ZGM）内，装有四个总线驱动器的星形连接器，总线驱动器将控制单元数据通过通信控制器传输给ZGM，FlexRay控制单元连接在这些总线驱动器上。为了避免在导线上反射，数据导线两端都使用总线电阻。车身控制器区域网2（K-CAN2）以较高的数据传输率（500kBit/s）实现控制单元之间的通信。通过ZGM，K-CAN2也与其他总线系统相连。动力传动系统控制器区域网络2（PT-CAN2）是动力传动系控制器区域网络（PT-CAN）在发动机和变速器控制范围内的冗余装置。

为了对整车进行快速编程，F30平台带有一个以太网访问接口。由于以太网数据传输速率很高（100MBit/s），因此取消了连接MOST总线系统的编程接口。主控单元也可连接以太网，通过这一连接对MOST设备进行编程。在F30平台上，FEM/ZGM负责在车辆内部将电码发送到总线上并通过K-CAN2传输给主控单元，随后主控单元将其发送到MOST上。CIC High（ProfessionaI导航系统）的导航数据保存在其硬盘上，通过OBD-II接口的以太网访问接口和车辆内部ZGM与CIC间的以太网连接对这些导航数据进行更新，也可以通过DVD驱动器进行更新。车辆带有CIC Basic 2（Business导航系统）时，通过以太网或连接相应USB接口的USB闪存盘对导航数据进行更新。连接OBD-II的D-CAN用于在经销商机构处由“授权第三方”进行车辆编程。法律规定，所有控制单元必须能够通过D-CAN进行编程，进行HDD更新例外。

2.诊断访问接口OBD-II

与其他宝马车辆一样，诊断插座孔也位于左侧A柱上。无论是通过D-CAN进行车辆诊断还是通过以太网连接车辆进行编程，都需通过OBD-II接口实现。

二、供电系统

1.部件结构

F30平台的供电系统电路图如图3所示，供电系统由车辆蓄电池、智能型蓄电池传感器（IBS）、安全型蓄电池接线柱（SBK）、供电配电模块（PDM）、前部配电盒、包含B+跨接启动接线柱、发动机室配电盒、行李箱配电盒、蓄电池配电盒、蓄电池导线、启动机、发电机组件等构成，其构成部件如图4所示。

（1）蓄电池

蓄电池位于行李箱右侧、活动废物托盘的后方，位置如图5所示。采用的是防磨损90Ah AGM蓄电池。

（2）线束

F30平台供电系统更多地使用了铝合金电导线用于供电。增加铝合金材质使用的目的是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）。在发动机室配电盒和行李箱配电盒上均使用配备二级锁定装置（插头位置保证装置CPA）的插头，这样可使连接更加牢固。与F20平台类似，F30平台也使用了横截面仅为0.22mm2的较细导线。表1列出了车辆上铜导线和铝合金导线的使用情况，从前部配电盒至EPS和接地线导线EPS的导线横截面取决于车辆的转向系统，17mm2铝合金导线用于EPS Low；27mm2铝合金导线用于EPS High或EPS+。

（3）配电盒

根据FEM/REM方案使用两个独立配电盒，发动机室配电盒（图6）位于发动机室内右侧前围板上。蓄电池配电盒（图7）不再安装于蓄电池上，而是固定在蓄电池前方的车轮罩上。负荷继电器集成在FEM/REM内的少数功能直接在FEM或REM内部进行熔断保护。这一点同样适用于FEM控制的总线端30F。应该注意的是，关闭端盖时应正确锁止四个固定装置，从而确保配电盒密封性。

2.稳定车载网络供电

在带有发动机节能启停功能MSA的车辆上，执行启动过程的频率明显增多，因此导致车载网络电压下降。为了保护某些对电压敏感的电气组件，在这些车辆上会根据配置情况安装一个DC/DC转换器。DC/DC转换器负责为总线端30B DC/DC提供恒定电压，即使是在启动过程中。在带有BUSiness导航系统（SA 606）、ProfessionaI导航系统（SA 609）或HarmanKardon环绕声系统（SA 688）的任一选装配置的车辆上安装一个DC/DC转换器。

3.能量管理系统

（1）充电状态显示

F30平台处于运输模式时，始终在运行过程中显示蓄电池充电状态，运输人员可以及时为蓄电池充电以免电量过低继而造成蓄电池损坏。经销商验收车辆时可检查蓄电池是否电量充足或是否需要更换。

（2）转向功率影响

电子助力转向系统（电动机械式助力转向系统，EPS，其电路图如图8所示）耗电量很大。为了避免短时间降低转向助力，F30平台的能量管理系统会提前针对转向力度较大的驾驶操控（驻车或三点式转弯）做出响应。为此需对特定输入变量（例如车速、制动踏板操控和转向角）进行分析。能量管理系统可采取以下措施：①提高怠速转速和调节点火角度从而提高发动机扭矩；②通过发电机提高车载网络电压；⑨关闭舒适功能（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车载网络电压波峰，在前部配电盒内装有一个电容器。更换损坏的电子扇时必须测量电压波峰，如果波峰过大，说明电容器已损坏，必须进行更换。

4.EPS供电

F30平台标配EPS，作为选装配置可提供Servotronlc（SA216）和可变转向比运动型转向装置（SA2VL）。可变转向比运动型转向装置包含Servotronic功能。与传统液压转向系统相比，EPS可使平均油耗量降低约3%，有助于降低CO2排放量。

5.蓄电池防护功能

蓄电池防护识别出可能严重影响发动机启动的危险蓄电池状态并将相应信息直接发送到客户或宝马售后服务授权维修车间人员的移动电话上。蓄电池防护功能需要带有蓝牙连接的移动电话准备选装配置，具有通讯服务（SA 6NL）的USB设备以及有效的宝马互联驾驶协议。

在下列情况下，车辆将自动启动宝马远程服务蓄电池防护呼叫功能。

（1）如果忘记关闭驻车灯/侧灯，蓄电池电压达到启动性能的上限，那么宝马远程服务蓄电池防护功能将通过短信或电子邮件形式通知客户。宝马售后服务授权维修车间也会收到类似信息。在德国、荷兰和奥地利上市的F30平台系列提供这项功能。

（2）如果存在总线唤醒信号、睡眠模式被关闭或备用电流违规造成蓄电池电压达到启动性能的下限，那么在下次启动车辆时宝马远程服务蓄电池防护功能会将这一情况通知宝马售后服务授权维修车间（总线端15开启）。随后，维修车间可主动联系客户，预约服务以排除故障。在德国、荷兰和奥地利、美国和加拿大上市的F30平台系列提供这项功能。

三、前部电子模块（FEM）

F30平台同F20平台相似，也采用了前部电子模块FEM。FEM取代接线盒（JB）、便捷登车及启动系统（CAS）、舒适登车系统（CA）、脚部空间模块（FRM）。ZGM作为独立控制单元集成在FEM内。FEM位于前乘客侧的A柱上，安装位置如图9所示，其内部结构见图10。

在FEM内通过保险丝为以下功能提供保护：①转向柱开关中心（SZL）、驾驶人辅助系统操作单元、车灯操作单元；②驾驶人LED前灯模块、后部电子模块（REM）；③OBD-II插头、IHKA；④车门外侧拉手电子装置；⑤电动车窗升降器；⑥中控锁。

以下功能通过FEM内的继电器接通：①驾驶人侧电动车窗升降器；②前乘客侧电动车窗升降器；⑨中控锁；④前灯清洗装置；⑤启动机；⑥喇叭；⑦刮水器挡位1/2，表2为FEM的功能与相关控制单元对比。

1.中央网关模块（ZGM）

ZGM的任务是将所有总线系统彼此连接起来，通过这种方式连接可综合利用总线系统提供的信息。ZGM能够将不同协议和速度转换到其他总线系统上，可通过以太网将编程数据传输到车辆上。在车载网络结构2020中，ZGM以模块形式集成在FEM内，可是说是控制单元内的控制单元，因为FEM内ZGM的工作方式就像是一个独立的控制单元。拥有一个由引导装载程序和应用程序构成的完整独立软件单元以及一个独立的诊断地址。ZGM没有设码功能，引导装载程序和应用软件可独立于FEM进行刷新。

2.更换控制单元

该控制单元无法与其他车辆的控制单元进行互换，只能作为配件订购。需要注意的是，FEM和DME已针对车辆进行设码，这样做的好处在于仅更换控制单元即可，无需进行电子禁启动防盗锁匹配。与之相反，对于变速器电子控制系统和电子动转向锁而言，更换控制单元后必须进行匹配。进行匹配时，FEM将相应设码发送到变速器电子控制系统和电动转向锁的控制单元上。（未完待续）