Spannungsversorgung E70

Spannungsversorgung E70

Ein Verbund aus Hardware und Software stellt die Spannungsversorgung der Fahrzeugsysteme sicher. Wesentlich für die Spannungsversorgung sind 2 Softwarefunktionen:

  1. Energiemanagement
  2. Powermanagement

Das Energiemanagement sorgt dafür, dass immer genügend Starterstrom verfügbar ist.
Das Energiemanagement überwacht das Fahrzeug auch bei Motorstillstand.
Das Energiemanagement umfasst alle Komponenten im Fahrzeug, die Energie erzeugen, speichern und verbrauchen.
Die Daten für das Energiemanagement sind auf mehrere Steuergeräte verteilt.

Das Powermanagement ist ein Teilsystem des Energiemanagements. Das Powermanagement wird vom Motorsteuergerät ausgeführt (DME oder DDE: Digitale Motor Elektronik oder Digitale Diesel Elektronik).
Während der Fahrt regelt das Powermanagement die Leistung des Generators sowie die Batterieladung.

Bauteil-Kurzbeschreibung

Folgende Bauteile für die Spannungsversorgung werden beschrieben:

Systemschaltplan

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Index

Erklärung

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Erklärung

1

Digitale Motor Elektronik (DME) oder Digitale Diesel Elektronik (DDE)

2

Generator

3

Starter

4

Stromverteiler hinten

5

Relaisbox

6

Elektrischer Zuheizer (nur bei Ausführung mit Dieselmotor)

7

Junction-Box-Elektronik (JBE) mit Stromverteiler vorn

8

Intelligenter Batteriesensor (IBS) am Batterieminuspol

9

Batteriepluspol

10

Car Access System (CAS)

11

Sicherungsblock

 

 

BSD

Bitserielle Datenschnittstelle

Kl. 15 WUP

Weckleitung (Klemme 15 Wake up)

K-Bus

Karosserie-Bus

K-CAN

Karosserie-CAN

PT-CAN

Powertrain-CAN

 

 


Batterie

Die Kapazität der eingebauten Batterie ist abhängig vom verwendeten Motor und von der Fahrzeugausstattung. Auswahlkriterien für die benötigte Kapazität sind:

Generator

Der Generator erzeugt bei laufendem Motor eine variable Ladespannung zur Batterieladung.
Die variable Ladespannung wird vom Powermanagement temperatur- und stromabhängig durch Anhebung der Motordrehzahl durch die DME/DDE beeinflusst.

JBE: Junction-Box-Elektronik

Die JBE ist die zentrale Datenschnittstelle im Fahrzeug (Gateway für die Busse).

Die JBE ist Bestandteil der Junction Box. Die Junction Box ist ein Zusammenbau aus Junction-Box-Elektronik und Stromverteiler vorn. Stromverteiler vorn und JBE sind nicht einzeln tauschbar.

In den Stromverteilern sind Sicherungen und Relais. Für die Spannungsversorgung besonders wichtig sind folgende Relais:

Stromverteiler

Es gibt folgende Stromverteiler:

IBS: Intelligenter Batteriesensor

Der IBS ist ein mechatronischer, intelligenter Batteriesensor mit eigenem Mikroprozessor. Der Mikroprozessor ist Bestandteil des Elektromoduls. Das Elektronikmodul dient zur Erfassung der Spannung, des fließenden Stromes und der Temperatur der Batterie.
Die folgenden Komponenten sind im Elektronikmodul untergebracht:

Der IBS misst ständig an der Batterie folgende Werte:

Zur Datenübertragung ist der IBS über die bitserielle Datenschnittstelle (BSD) mit der Digitalen Motor Elektronik (DME) bzw. Digitalen Diesel Elektronik (DDE) verbunden.

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Erklärung

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Erklärung

1

Messung der Batteriespannung zwischen Batteriepluspol und Batterieminuspol

2

Temperaturmessung der Batterie (T)

3

Mikroprozessor (C) im intelligenten Batteriesensor (IBS)

4

Digitale Motor Elektronik (DME) bzw. Digitale Diesel Elektronik (DDE)

5

Strommessung (A) [indirekt, über den proportionalen Spannungsabfall (V) am Messwiderstand (Shunt)]

6

Batterieminuspol

7

Batteriepluspol

 

 

BSD

Bitserielle Datenschnittstelle (BSD) zur Übertragung der Werte an die DME bzw. DDE

 

 


Diese Messdaten werden im Fahrbetrieb und bei Fahrzeugstillstand abgefragt:

CAS: Car Access System

Das Car Access System ist an der Klemmensteuerung beteiligt (Klemme R, Klemme 15, Klemme 30g).
Die Klemmensteuerung liefert wesentliche Botschaften für die Spannungsversorgung.

Das CAS ist mit folgenden Bauteilen und Steuergeräten verbunden:

DME oder DDE: Digitale Motor Elektronik oder Digitale Diesel Elektronik

Die DME oder die DDE tragen zur Spannungsversorgung bei wie folgt: Wenn die Generatorspannung sinkt, erhöhen DME/DDE bedarfsabhängig die Motordrehzahl. Die Software dafür wird ”Powermanagement” genannt.

Die DME/DDE ist Bus-Teilnehmer am PT-CAN (Powertrain Controller Area Network).

Die DME/DDE wertet den aktuellen Batteriezustand aus. Somit beeinflusst die DME/DDE auch die Klemme 30g-f.

MRS: Mehrfach-Rückhaltesystem

Wenn die Rückhaltesysteme auslösen, sendet das MRS-Steuergerät eine Botschaft an andere Steuergeräte. Abhängig von der Unfallschwere schaltet z. B. die DME die elektrische Kraftstoffpumpe ab.

Bitserielle Datenschnittstelle

Die bitserielle Datenschnittstelle ist die Datenleitung zwischen Motorsteuergerät (DME oder DDE) und Generator.

Batterieleitung

2 Batterieleitungen verbinden die Batterie mit dem Motorraum:

Relaisbox

Die Bestückung ist abhängig von der Motor- und Länderausführung.

Systemfunktionen

Folgende Systemfunktionen sind für die Spannungsversorgung beschrieben:

Powermanagement

Das Powermanagement ist eine Software im Motorsteuergerät (DME/DDE: Digitale Motor Elektronik oder Digitale Diesel Elektronik).
Das Powermanagement berechnet die Sollwerte für die Regelung der Spannungsversorgung.
Für die Baureihe E70 wird ausschließlich das Advanced Power Management (APM) eingesetzt.

Advanced Power Management

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Erklärung

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Erklärung

1

Advanced Power Management (APM)

2

Daten der Batterie:
- Strom
- Spannung
- Temperatur

3

Intelligenter Batteriesensor (IBS)

4

Motor

5

Verbraucher

6

Generator (G)

7

Batterie

8

Vorgabe Sollwert für Ladespannung

9

Verbraucherabschaltung oder Reduzierung der Leistungsaufnahme

10

Leerlaufdrehzahlanhebung

Ausschlaggebend für den größeren Funktionsumfang des Advanced Power Managements ist der intelligente Batteriesensor (IBS). Der IBS gibt dem Powermanagement Informationen über den Batteriezustand. Die Berechnung der Temperatur der Batterie mithilfe der Außentemperatur ist nicht mehr notwendig. Die Temperatur der Batterie wird direkt vom IBS gemessen.

Das Advanced Power Management kann folgende Funktionen ausführen:

Energiemanagement

Das Energiemanagement überwacht und steuert den Energiehaushalt des Fahrzeugs. Das Überwachen und Steuern geschieht durch die Zusammenschaltung verschiedener Komponenten. Das Energiemanagement verknüpft Funktionen bzw. Signale und Kennlinien zur Erzeugung und Ausgabe von Steuersignalen.

Folgende Funktionen werden beschrieben:

Klemmensteuerung

Viele Verbraucher sind über Klemme 30g oder über Klemme 30g-f an die Spannungsversorgung angeschlossen.

Bestimmte Verbraucher werden aber auch weiterhin direkt von Klemme 30 versorgt. Z. B. muss die Diebstahlwarnanlage auch bei ausgeschalteter Zündung aktiv sein.

Datenübertragung im Energiemanagement

Bei stehendem Motor werden bestimmte Verbraucher über die Klemme 30g abgeschaltet wie folgt: Das CAS (Car Access System) schaltet das Relais Klemme 30g zeitgesteuert ab.

Spannungsversorgung bei Fahrzeugstillstand

Für die Spannungsversorgung der Verbraucher sind bisher folgende Klemmen bekannt:

Ruhestromüberwachung

Die Ruhestromüberwachung ist aus verschiedenen Gründen notwendig.

Datenübertragung für die Spannungsversorgung

Das CAS (Car Access System) gibt die Daten der Klemmensteuerung weiter wie folgt:

Das CAS (Car Access System) schaltet die entsprechenden Relais für folgende Klemmen:

Die JBE (Junction-Box-Elektronik) schaltet das entsprechende Relais für folgende Klemme:

Die Steuergeräte an diesen Klemmen werden mit Spannung versorgt und ”geweckt”.
Die entsprechenden Fahrzeugsysteme werden aktiviert.

Die Verbraucher werden hauptsächlich über Klemme 30g und über Klemme 30g-f versorgt. Bestimmte Verbraucher werden aber auch weiterhin direkt von Klemme 30 versorgt. Z. B. muss die Diebstahlwarnanlage auch bei ausgeschalteter Zündung aktiv sein.
Wenn der Batteriestrom im Ruhezustand des Fahrzeugs (ab 68 Minuten nach Klemme R AUS) den Wert von 80 Milliampere (mA) überschreitet (werkseitig einstellbar), wird ein Fehlerspeichereintrag in der DME/DDE gespeichert und eine Check-Control-Meldung dem Kunden angezeigt (erhöhte Entladung der Batterie im Ruhezustand).
Bei Verdacht auf einem erhöhten Stromverbrauch sollte in jedem Fall eine Ruhestrommessung durchgeführt werden.

Notlauf bei Ausfall der bitseriellen Schnittstelle

Falls die bitserielle Datenschnittstelle zwischen Motorsteuergerät und Generator unterbrochen ist, wird die Generatorspannung konstant auf 14,3 V geregelt.

Hinweise für den Service

Allgemeine Hinweise

Folgende allgemeine Hinweise werden gegeben:

Erhaltungsladung für die Batterie

Hinweis! Erhaltungsladegerät nicht am Anzünder anschließen.

Der Anzünder wird vom Stromverteiler in der Junction Box über ein Relais mit Spannung versorgt. Nach Klemme 15 AUS fällt dieses Relais ab. Das bedeutet, dass ein angeschlossenes Erhaltungsladegerät am Anzünder von der Batterie getrennt wird. Batterie nur über die Fremdstartstützpunkte laden. Nur so kann die Energiezufuhr vom Fahrzeug registriert werden.

Schutz des intelligenten Batteriesensors

Vorsicht! Zerstörungsgefahr bei mechanischer Beanspruchung.

 

Batteriewechsel

Vorsicht! Zerstörungsgefahr für den IBS und die Leitungen beim Batteriewechsel.

Beim Batteriewechsel können der IBS (intelligenter Batteriesensor) und die Leitungen durch mechanische Beanspruchung zerstört werden.

Beim Batteriewechsel beachten:

Hinweis! Bei Batteriewechsel Servicefunktion ”Batteriewechsel registrieren” durchführen.

Beim Batteriewechsel die serienmäßig eingebaute Batteriegröße (Kapazität) verwenden. Die für das Fahrzeug erforderliche Batteriegröße ist im Car Access System (CAS) und in der Motorelektronik (DME/DDE) kodiert.

Generator

Der Einbau des Generatortyps ist abhängig vom verwendeten Motor und von der Fahrzeugausstattung.

Diagnosehinweis

Energiediagnosee

Ein Pannenfall aufgrund einer leeren Batterie oder Probleme im Bordnetz kann verschiedenste Ursachen haben. In den meisten Fällen liegt die Ursache nicht an der Batterie selbst. Aus diesem Grund wird ein Batteriewechsel nur in den seltensten Fällen das Problem dauerhaft beseitigen.
Stattdessen ist eine systematische Diagnose der Fehlerquelle notwendig.
Beanstandete Fehler sind oft nicht mehr vorhanden, wenn das Fahrzeug in die Werkstatt kommt. Daher sind die im Fahrzeug gespeicherten Daten die Grundlage für eine Fehlerdiagnose. Informationen über den Batteriezustand sowie funktionale Abläufe in den verschiedenen Bus-Systemen werden in den entsprechenden Steuergeräten gespeichert.

Diese Informationen können vom BMW Diagnosesystem abgerufen und ausgewertet werden. Im BMW Diagnosesystem gibt es dafür ein Testmodul. Das Testmodul zur Energiediagnose liest alle relevanten Daten aus den entsprechenden Steuergeräten aus.

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Index

Erklärung

1

Bordnetz mit Steuergeräten

 

2

Junction-Box-Elektronik (JBE)

3

BMW Diagnosesystem

4

Digitale Motor Elektronik (DME) oder Digitale Diesel Elektronik (DDE)

5

Intelligenter Batteriesensor (IBS) am Batterieminuspol

 

 


Folgende Informationen werden angezeigt:

Die Energiediagnose erkennt folgende Fehler:

Hinweise zur Kodierung/Programmierung

Die Daten der Batterie sind im Car Access System (CAS) kodiert. Die Daten können mit dem BMW Diagnosesystem ausgelesen werden.

 

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