Spänningsförsörjning E70

Spänningsförsörjning E70

En kombination av hårdvara och programvara säkerställer fordonssystemens spänningsförsörjning. Viktiga för spänningsförsörjningen är 2 programvarufunktioner:

1. Energihanteringen
   
2. Effekthantering
   

Energihanteringen sörjer för att tillräckligt med startström alltid finns tillgänglig.
Energihanteringen övervakar bilen även när motorn står stilla.
Energihanteringen omfattar alla komponenter i bilen, som alstrar, lagrar och förbrukar energi.
Datainformationen för energihanteringen är fördelad på flera styrenheter.

Effekthanteringen är ett delsystem i energihanteringssystemet. Effekthanteringen verkställs av motorstyrenheten (DME eller DDE: Digital motorelektronik eller digital dieselelektronik).
Under färden reglerar effekthanteringen hela generatorns effekt samt batteriladdningen.

Kortfattad komponentbeskrivning

Följande komponenter för spänningsförsörjningen beskrivs:

• Batteri
  
• Generator
  
• Junction-boxens elektronik
  
• Strömfördelaren
  
• Intelligent batterisensor
  
• Car Access-system
  
• Digital motorelektronik eller digital dieselelektronik
  
• Flerfunktions-personskydd
  
• Bitseriellt datagränssnitt
  
• Batterikabel
  
• Relädosa
  
  

Systemkopplingsschema

Batteri

Det inbyggda batteriets kapacitet är beroende av motorn i bilen och av bilens utrustning. Urvalskriterierna för den erforderliga kapaciteten är:

• Motorns kallstartsförhållande
  
• Bilens viloströmsförbrukning
  
• Parkeringsförbrukarnas energiförbrukning (parkeringsvärme, telefon osv)
  
  

Generator

Generatorn alstrar en variabel laddningsspänning till batteriet när motorn är igång.
Den variabla laddningsspänningen påverkas av effekthanteringen, beroende på temperaturen och strömmen genom höjning av motorvarvtalet genom DME/DDE.

JBE: Junction-boxens elektronik

JBE är det centrala datagränssnittet i bilen (gateway för bussarna).

JBE är en beståndsdel i Junction-boxen. Junction-boxen är ihopmonterad av Junction-boxens elektronik och strömfördelaren fram. Strömfördelaren fram och JBE kan inte bytas ut enskilt.

I strömfördelarna finns det säkringar och reläer. För spänningsförsörjningen är följande reläer speciellt viktiga:

• Relä Kl. 15 (strömfördelaren bak)
  
• Relä Kl. 30g för förbrukarfrånkopplingen (strömfördelaren bak och fram)
  
• Relä Kl. 30g-f för frånkoppling om fel uppstår (strömfördelaren bak)
  
  

Strömfördelaren

Följande strömfördelare förekommer:

• Strömfördelaren i motorrummet: E-boxen
  
• Strömfördelare fram i Junction-boxen
  
• Strömfördelare bak
  
• Säkringsblock
  Säkringsblocket kan endast bytas komplett. Säkringarna kan inte bytas ut enskilt.
  Säkringsblocket innehåller säkringarna för följande förbrukare:
  
  • Valvetronic
    
  • Common Rail (insprutning för diesel)
    
  • Elektrisk tillsatsvärme
    
  • Strömfördelaren fram i Junction-boxens elektronik
    
  • Strömfördelare bak
    
  • Intelligent batterisensor
    
  • Elfläkt (8-cylindrig dieselmotor)
    
    

IBS: Intelligent batterisensor

IBS är en mekatronisk, intelligent batterisensor med egen mikroprocessor. Mikroprocessorn ingår i elektromodulen. Elektronikmodulen används för registrering av spänningen, den flödande strömmen och batteriets temperatur.
Följande komponenter sitter i elektronikmodulen:

• En shunt (motstånd för strömmätningen)
  
• En temperaturgivare
  
• En utvärderingselektronik på ett kretskort
  

IBS mäter kontinuerligt följande värden i batteriet:

• Klämspänningen
  
• Laddströmmen
  
• Urladdningsströmmen
  
• Batteriets temperatur
  
  

För dataöverföringen är IBS ihopkopplad med DME (digital motorelektronik) resp DDE (digital dieselelektronik) via BSD (bitseriellt datagränssnitt).

Dessa mätdata efterfrågas under körning och när bilen står stilla:

• Körning:
  
  • Beräkning av batteriets status som underlag för batteriladdningsstatusen (SOC: ”State of Charge”) och batteriets tillstånd (SOH: State of Health”). Balansering av batteriets ladd- och urladdningsström.
    Konstant övervakning av batteriladdningsstatusen och överföring av datainformationen.
    
  • Beräkning av strömmens väg vid motorstart, för att bestämma batteriets tillstånd.
    
  Under körning överför IBS datainformationen via det bitseriella datagränssnittet (BSD) till motorstyrenheten (DME/DDE). Programvaran i IBS styr kommunikationen med den överordnade motorstyrenheten (DME/DDE).
  

• Bilen står stilla
  När bilen står stilla efterfrågas mätvärdena cykliskt, för att identifiera energiförluster.
  IBS är så programmerad, att den aktiveras var 40:e sekund, för att aktualisera mätvärdena genom en förnyad mätning. Mättiden uppgår till ca 50 millisekunden (ms). Mätvärdena registreras i IBS i minnet för fastställande av viloströmmen.
  Efter det att motorn startats på nytt, avläser DME/DDE viloströmmens väg. Om en avvikelse från viloströmmens definierade väg föreligger, så sker en registrering i DME/DDE-felminnet.
  
  

CAS: Car Access-system

Car Access System deltar i klämstyrningen (Kl. R, Kl. 15, Kl. 30g).
Klämstyrningen levererar viktiga meddelanden för spänningsförsörjningen.

CAS är förbunden med följande komponenter och styrenheter:

• • Car Access-systemet är genom en direkt kabel förbundet med Start-/Stopp-knappen och med identifieringsgivarens insticksfack.
    Start-/Stopp-knappen och insticksfacket sitter bredvid rattstången.
    
  • Startmotorn och DMEn eller DDEn är anslutna till CAS.
    
  CAS-styrenheten är bussdeltagare i K-CAN.
  
  

DME eller DDE: Digital motorelektronik eller Digital dieselelektronik

DMEn eller DDEn bidrar till spänningsförsörjningen enligt följande: Om generatorspänningen sjunker, ökar DME/DDE motorvarvtalet efter behov. Programvaran för detta kallas ”Effekthantering”.

DME/DDE är bussdeltagare på PT-CAN (Powertrain Controller Area Network).

DME/DDE utvärderar det aktuella batteritillståndet. Därmed påverkar DME/DDE även Kl. 30g-f.

MRS: Flerfunktions-personskydd

Om personskyddssystemen utlöses, sänder MRS-styrenheten ett meddelande till andra styrenheter. Beroende på olycksfallets svårighetsgrad kopplar t ex DMEn ifrån den elektriska bränslepumpen.

Bitseriellt datagränssnitt

Det bitseriella datagränssnittet är datakabeln mellan motorstyrenheten (DME eller DDE) och generatorn.

Batterikabel

2 Batterikablarna förbinder batteriet med motorrummet:

• En av batterikablarna leder via anslutningspunkten för extern starthjälp till startmotorn och till generatorn. Denna batterikabel övervakas genom kollisionssäkerhetsmodulen.
  
• Den andra kabeln är avsedd för spänningsförsörjning och leder till säkringsblocket.
  
  

Relädosa

Bestyckningen är beroende av motor- och landsutförandet.

• VALVETRONIC-relä vid bensinmotorer
  
• Sekundärluftpumpsrelä (endast US-utförandet med bensinmotor)
  
• Relä för Common Rail (endast dieselmotorer)
  
  

Systemfunktioner

Följande systemfunktioner beskrivs för spänningsförsörjningen:

• Effekthantering (”Advanced Power Management”)
  
• Nöddrift om det bitseriella datagränssnittet är ur funktion
  
• Energihanteringen
  Styrenheternas spänningsförsörjning, förbrukarfrånkoppling av parkeringsförbrukare samt viloströmsövervakning
  
• Dataöverföring för spänningsförsörjningen
  
  

Effekthantering

Effekthantering är en programvara i motorstyrenheten (DME/DDE: Digital motorelektronik eller Digital dieselelektronik).
Effekthanteringen beräknar börvärdena för regleringen av spänningsförsörjningen.
För modellserie E70 används uteslutande Advanced Power Management (APM).

Advanced Power Management (APM)

Utslagsgivande för det större funktionsomfånget av effekthanteringen är den intelligenta batterisensorn (IBS). IBS informerar effekthanteringen om batteriets tillstånd. Beräkningen av batteriets temperatur med hjälp av yttertemperaturen är inte längre nödvändig. Batteriets temperatur mäts direkt av IBS.

APM kan dessutom genomföra följande funktioner:

• Tomgångsvarvtalshöjning
  I bilar med bensinmotorer höjs tomgångsvarvtalet med upp till 200 v/min, så snart som ström tas från batteriet trots att generatorn utnyttjas för fullt.
  Vid dieselmotorer krävs ingen höjning av tomgångsvarvtalet. Orsak: Mellan generatorn och förbränningsmotorn är utväxlingsförhållandet högre än i bensinmotorn. Därmed har generatorn ett högt varvtal redan vid tomgångsvarvtal.
  Generatorns uteffekt är också hög vid tomgångsvarvtal. Ingen höjning av varvtalet krävs.
  
  
• Optimal laddningsspänning
  Generatorspänningen regleras i relation till den beräknade batteritemperaturen.
  Batteriets temperatur beräknas utifrån yttertemperaturen. I enlighet med batteriets temperatur beräknas börvärdena för laddningsspänningen. Denna information meddelas till regulatorn i generatorn via det bitseriella datagränssnittet.
  
• Batteritest
  
• Energidiagnos
  
• Frånkoppling av enskilda förbrukare eller reducering av effektförbrukningen
  I bilar med IBS reduceras förbrukarna, eller kopplas helt ifrån vid behov, även om motorn är igång. Under färd sker endast reducering eller frånkoppling av förbrukare, som inte är säkerhetsrelaterade och inte omedelbart märks av, t ex:Taktning av bakrutans värme eller taktning av stolsvärmen, reducering av klimatfläktens drivning med ett minimum osv.
  I bilar med dieselmotorer regleras den extra elvärmens effektförbrukning.
  Frånkopplingen av enskilda förbrukare eller reducering av effektförbrukningen minskar strömförbrukningen i kritiska situationer. Därmed urladdas inte batteriet.
  Förbrukarfrånkopplingen aktiveras endast under 2 förutsättningar:
  
  • Batteriladdningsstatusen är inom ett kritiskt område
    
  • Generatorn utnyttjad fullt ut
    
    

• Reglering av den extra elvärmen
  I bilar med dieselmotorer och utan parkeringsvärme värms värmeväxlaren för uppvärmningen dessutom upp med en extra elvärme enligt PTC-principen. Den extra elvärmen tillhör de förbrukare, som kräver relativt mycket effekt (upp till 1200 W) och därmed regleras av effekthanteringen. Därutöver används, i bilar med klimatanläggning bak, dessutom ytterligare en extra elvärme (600 W) bak i kupén. Dessa höga elektriska belastningar regleras enligt följande:
  
  • IHKA-styrenheten styr den extra elvärmen (via LIN-bussen) och FKA-styrenheten styr den extra elvärmen bak i kupén (med en pulsbreddsmodulerad signal).
    
  • DDE reglerar den maximala, elektriska effekten för den extra elvärmen (signal i ett CAN-meddelande).
    Den extra elvärmend maximala effekt är beroende av i hur hög grad generatorn utnyttjas:
    
    • Generatorn utnyttjad upp till 70 %: den extra elvärmen får sig den fulla eleffekten tilldelad.
      
    • Generatorn utnyttjad till mellan 70 % och 80 %: Den extra elvärmen får hålla effekten, men den får inte öka den.
      
    • Generator utnyttjad fr o m 80 %: Den extra elvärmen måste kontinuerligt reducera effekten till 0 %.
      
  • Den extra elvärmen reglerar värmebatteriernas värmeeffekt beroende på uppgifterna från DDE.
    
    

Energihanteringen

Energihanteringen övervakar och styr bilens enerbihushållning. Övervakningen och styrningen sker genom sammankoppling av olika komponenter. Energihanteringen länkar ihop funktioner resp signaler och karakteristikkurvor för att alstra och avge styrsignaler.

Följande funktioner beskrivs:

• Klämstyrning
  
• Dataöverföringen i energihanteringssystemet
  
• Spänningsförsörjningen när bilen står stilla
  
• Övervakning av viloströmmen
  
  

Klämstyrning

Många förbrukare är anslutna till spänningsförsörjningen via Kl. 30g eller via Kl. 30g-f.

Vissa förbrukare försörjs även i fortsättningen direkt från Kl. 30.Som exempel måste stöldskyddssystemet vara aktivt även vid frånkopplad tändning.

Dataöverföringen i energihanteringssystemet

När motorn står stilla, kopplas vissa förbrukare ifrån via Kl. 30g enligt följande: CAS (Car Access System) kopplar tidsstyrt ifrån reläet Kl. 30g.

Spänningsförsörjningen när bilen står stilla

Förförbrukarnas spänningsförsörjning är följande klämmor kända sedan tidigare:

• Kl. 30: Konstant plus
  Olika förbrukare är liksom tidigare direkt anslutna till Kl. 30.
  
• Kl. R
  Kl. R kopplas av CAS.
  
• Kl. 15
  Kl. 15 kopplas av CAS.
  
• Kl. 30g: Kopplad konstant plus
  Tidsberoende frånkoppling:
  Reläet Kl. 30g är alltid tillgängligt.
  Reläet Kl. 30 g kopplar, ca 30 minuter efter Kl. R FRÅN, ifrån de anslutna förbrukarna.
  Om det finns en telefon installerad i bilen, förlängs eftergångstiden till 60 minuter. Reläet Kl. 30g aktiveras av Car Access System (CAS).
  
• Kl. 30g-f: Frånkoppling i händelse av fel
  Reläet Kl. 30g-f kopplar ifrån de anslutna förbrukarna om fel uppstår. Reläet Kl. 30g-f styrs från Junction-boxens elektronik.
  Junction-boxens elektronik (JBE) övervakar viloströmen när bilen står stilla. Följande fel identifieras:
  
  • Obefogade aktiveringar i bussystemen
    
  • Styrenheter, som ständigt håller bussystemen aktiva (hindrar dem från att ”övergå till sleep-läge”)
    
  För reläet Kl. 30g-f gäller följande frånkopplingsvillkor och tillkopplingsvillkor:
  
  • Frånkopplingsvillkor
    
    • mottagning av meddelandet ”Signal FRÅN”.
      Efter 5 minuter kopplas reläet Kl. 30g-f ifrån.
      
    • I motorstyrenheten läses ständigt batteriets status av och utvärderas. Om fordonsbatteriets startförmåga underskridits, kopplas även reläet ifrån.
      
    • Dataöverföring via bussen under 10 minuter efter frånkoppling av Kl. 30g, utan att något tillkopplingsvillkor föreligger.
      
    • Bilen ”aktiveras” 20 ggr efter frånkoppling av Kl. 30g, utan att något tillkopplingsvillkor föreligger.
      Reläet Kl. 30g-f är ett bistabilt relä. Varje kopplingsstatus bibehålls även i strömlöst tillstånd. Under normala villkor befinner sig reläet alltid i tillkopplat tillstånd. Om fel uppstår kopplar reläet ifrån de anslutna förbrukarna.
      
  • Tillkopplingsvillkor:
    Om reläet Kl. 30g-f är frånkopplat, kan det endast kopplas till igen genom definierade tillkopplingsvillkor.
    Tillkopplingsvillkor för reläet Kl. 30g-f:
    
    • Låsa upp bilen
      
    • Öppna en lucka eller en dörr
      
    • Tillkoppling av Kl. R 
      
      

Övervakning av viloströmmen

Viloströmsövervakningen är nödvändig av olika skäl.

• Batteriets startförmåga måste bibehållas:
  Energihanteringssystemet sänder en uppmaning om frånkoppling av parkeringsförbrukarna, när batteriets startförmåga underskrids.
  Parkeringsförbrukarna måste avaktivera sina funktioner, oberoende av klämstatusen, och efter 5 minuter ha uppnått sin viloström.
  
• Förbrukarfrånkoppling
  Vissa förbrukare får vara aktiva, även om energihanteringens viloströmsövervakning redan arbetar.
  Förbrukarna kopplas ifrån enligt olika kriterier och är indelade i följande kategorier:
  
  • Komfortförbrukare
    
    • Uppvärmning av bakrutan
      
    • Sätesuppvärmning
      
    Komfortförbrukarna kopplas ifrån automatiskt efter Motor FRÅN. De frånkopplade komfortförbrukarna kan aktiveras igen först efter det att motorn startats på nytt.
    
  • Parkeringsförbrukare som är föreskrivna enligt lag
    
    • Parkeringsljus
      
    • Varningsblinker
      
    De lagligen föreskrivna parkeringsförbrukarna måste vara driftberedda så länge som möjligt, även efter Motor FRÅN. Dessa parkeringsförbrukare kopplas inte heller ifrån, när gränsen för batteriets startförmåga uppnås.
    
  • Parkeringsförbrukare
    
    • Parkeringsvärme
      
    • Parkeringsventilation
      
    • Kommunikationskomponenter
      (Displayer, Kl. 30g, telematik-tjänster)
      
    De listade parkeringsförbrukarna kan kopplas till efter Motor FRÅN. Parkeringsförbrukarna kopplar ifrån sig själva, när gränsen för batteriets startförmåga uppnås. Frånkopplingen anfordras av DME/DDE genom ett CAN-meddelande.
    
  • Systemrelaterade förbrukare med eftergångstid
    
    • Elektrisk kylarfläkt
      
    De systemrelaterade förbrukarna med eftergångstid kan vara i funktion ytterligare en viss tid efter Motor FRÅN.
    
    

Dataöverföring för spänningsförsörjningen

CAS (Car Access System) vidarebefordrar klämstyrningens data enligt följande:

• Kl. TILL eller FRÅN
  
• Kl. 15 TILL eller FRÅN
  
• osv
  

CAS (Car Access System) kopplar respektive relä för följande klämmor:

• Kl. 15
  
• Kl. 30g
  

JBE (Junction-boxens elektronik) kopplar respektive relä för följande klämmor:

• Kl. 30g-f
  

Styrenheterna till dessa klämmor försörjs med spänning och ”aktiveras”.
Motsvarande fordonssystem aktiveras.

Förbrukarna försörjs huvudsakligen via Kl. 30g och via Kl. 30g-f. Vissa förbrukare försörjs även i fortsättningen direkt från Kl. 30.Som exempel måste stöldskyddssystemet vara aktivt även vid frånkopplad tändning.
Om batteriet under bilens viloläge (fr o m 68 minuter eftre Kl. R FRÅN) överskrider ett värde på 80 milliampere (mA) (inställbart i fabriken), så registreras ett fel i DME/DDE-minnet och ett Check-Control-meddelande visas (För hög urladdning av batteriet i viloläge).
Om man misstänker en för hög strömförbrukning, så bör man under alla omständigheter genomföra en viloströmsmätning.

Nöddrift om det bitseriella gränssnittet slutar fungera

Om det bitseriella datagränssnittet mellan motorstyrenheten och generatorn avbryts, regleras generatorspänningen in på konstant 14,3 V.

Anvisningar för service

Allmänna anvisningar

Följande allmänna anvisningar ges:

• Underhållsladdning för batteriet
  
• Skydd för den intelligenta batterisensorn
  
• Batteribyte
  
• Generator
  
  

Underhållsladdning för batteriet

Anmärkning! Anslut inte underhållsladdaren till tändanordningen.

Tändanordning försörjs med spänning från strömfördelaren i Junction-boxen via ett relä. Efter Kl. 15 FRÅN slår detta relä ifrån. Det betyder, att en till tändanordningen ansluten underhållsladdare separeras från batteriet. Ladda batteriet endast via anslutningspunkten för extern starthjälp. Endast på så sätt kan bilens energitillförsel registreras.

Skydd för den intelligenta batterisensorn

OBS! Risk för förstöring vid mekanisk påverkan.

• Koppla inte till några ytterligare anslutningar på batteriets minuspol.
  
• Genomför inga modifieringar på jordkabeln.
  Jordkabeln fungerar också som värmeavledare.
  
• Upprätta ingen förbindelse mellan IBS (intelligenta batterisensorn) och sensorskruven.
  
• Ta inte i med våld för att koppla loss polskon från batteripolen:
  
  • Dra inte i jordkabeln.
    
  • Sätt inte an något verktyg under IBS för att bända av polskon.
    
• Använd inte IBS-anslutningarna som hävarmar.
  
• Använd en momentnyckel och ställ in åtdragningsmomentet enligt reparationsanvisningen.
  
• Lossa resp dra inte åt sensorskruven (torxskruv).
  
• Undvik kontakt mellan IBS och jorden.
  
  

Batteribyte

OBS! IBS och kablarna kan förstöras vid batteribyte.

När man byter batteri så kan IBS (intelligent batterisensor) och kablarna förstöras genom mekanisk påfrestning.

Observera följande vid batteribyte:

• Följ alltid reparationsanvisningarna.
  
• Undvik mekanisk belastning av den integrerade batterisensorn.
  
  

Anmärkning! Genomför vid batteribyte servicefunktionen ”Registrera batteribyte”.

Använd alltid den seriemässigt monterade storleken (kapaciteten) på batteriet vid byte. Den för bilen erforderliga batteristorleken är kodad i Car Access System (CAS) och i motorelektroniken (DME/DDE).

• Om man monterar ett batteri med en annan kapacitet, så måste man koda om CAS. Genomför kompletteringen ”Batteri” med Progman.
  
• Radera felminnesregistreringar i motorstyrenheten med hänvisning till batteribytet.
  
  

Generator

Monteringen av generatortypen är beroende av den använda motorn samt av bilutrustningen.

Diagnosanvisning

Energidiagnos

Ett haveri pga ett tomt batteri eller problem med bilens elsystem kan ha flera orsaker. I de flesta fall ligger orsaken inte i själva batteriet. Därför går det bara i mycket få fall att åtgärda problemet permanent genom att byta batteriet.
I stället krävs en systematisk diagnos av felkällan.
Anmärkta fel förekommer ofta inte längre när bilen kommer in på verkstaden. Därför är den i bilen lagrade datainformationen grunden för en diagnos av felet. Information om batteriets tillstånd samt funktionsförlopp i de olika bussystemen lagras i respektive styrenheter.

Denna information kan hämtas av BMW diagnossystem och sedan utvärderas. I BMW diagnossystem finns det en testmodul för detta. Testmodulen för energidiagnosen avläser alla relevanta data ur de aktuella styrenheterna.

Följande information visas:

• Anmärkningsvärda informationer
  En registrering sker endast om ett fel förmodas.
  
• Standardinformation
  Sådan information kan alltid visas.
  

Energidiagnosen identifierar följande fel:

• Användarfel
  
• Fel i bilen
  
  

• Användarfel
  
  • Parkeringsljuset, positionsparkeringsljuset eller varningsblinkern om bilen stått parkerad för länge tillkopplad.
    
  • Kl. R eller Kl. 15 var tillkopplad för länge efter det att motorn stängts av.
    
  • Bilen har stått stilla för länge.
    
  • Ideliga korta körsträckor med flera tillkopplade strömförbrukare
    
    
• Fel i bilen
  
  • Batteriet defekt
    
  • Fel på generatorn
    
  • För hör viloström, tidvis högre än 80 milliampere (mA) med inaktiva bussystem
    
  • Bilen övergår inte till sleep-läget: Bilen uppnår inte viloläget, men bussystemen förblir aktiva.
    
  • Bilen aktiveras ideligen
    
    

Anvisningar för kodning/programmering

Batteriets data är kodade i Car Access System (CAS) kodiert. Dessa data kan avläsas med BMW diagnossystem.

Med förbehåll för tryckfel, felaktigheter och tekniska ändringar.