现代车辆电源管理系统的必备知识及技能

为什么使用能量管理系统？

能量管理系统负责监督和控制车辆停止和行驶期间的能量平衡。

车辆的车载网络主要由一个能量存储器（蓄电池）、一个能量发生器（发电机）以及数量众多的能量消耗者（电气/电子设备）组成。由蓄电池（能量存储器）提供电能，通过起动机（用电器）起动车辆发动机。

车载网络负责为保证车辆及其功能的可用性提供电能。保证车辆的起动能力是其中最为优先的目标。能量管理的任务是在车辆所有运行状态下，保证能量的使用始终保持最优化状态。

每个能量管理系统的主要组成部分都是发动机控制单元中的电源管理系统软件（DME/DDE）。该电源管理系统控制车内的能量流。

发动机起动后发电机（能量发生器）提供电流，在理想状态下该电流能够满足所有用电器的需求且有多余的电能为蓄电池充电。所连接用电器的耗电量大于发电机可以提供的电量时，车载网络电压就会下降至蓄电池的电压水平，这时蓄电池开始放电。

电源管理系统组件如图4-7所示。电源管理系统工作原理如图4-8所示。

图4-7 电源管理系统组件

1一发动机 2一发电机 3一智能型蓄电池传感器 4一蓄电池 5一接线盒 6一用电器（例如后窗玻璃加热装置，加热式车外后视镜等） 7一发动机管理系统（电源管理系统）

图4-8 电源管理系统工作原理示意图

1一DME（数字式发动机电子系统） 2一电源管理系统 3一EPROM及存储的特性曲线 4一怠速转速控制 5一发电机的充电电压规定值 6一关闭驻车用电器 7一降低最大负荷 8一温度输入T 9一电流输入I 10一蓄电池电压U

1.供电系统

车辆的供电系统主要由蓄电池、发动机、蓄电池导线、配电盒、总线端等组件构成，如图4-9和图4-10所示。

图4-9 供电系统示意图（一）

1一起动机 2一前部配电盒 3一后部配电盒 4一蓄电池 5一安全型蓄电池接线柱 6一多功能乘员保护系统 7一发电机

图4-10 供电系统示意图（二）

（1）蓄电池导线

维修提示

如果蓄电池导线从行李箱经过车辆地板外側与燃油管路平行铺设到发动机室内时，出于安全考虑需监控该导线。因发生事故或撞到障碍物（例如护栏）造成蓄电池导线损坏时，就会从蓄电池上断开蓄电池导线并关闭发电机。以避免造成短路以及形成火花。

蓄电池正极接线柱上连接了两根导线，这些导线负责为电气组件供电。其中一根蓄电池导线通过蓄电池正极接线柱通向起动机和发电机。根据BMW车型的不同，这根蓄电池导线可配备监控装置。另一根蓄电池导线通向一个或多个其余车载网络的配电盒。这根蓄电池导线没有监控装置。

（2）安全型蓄电池接线柱（SBK）

1）使用SBK目的。为了将发生事故时发生短路的危险降至最低，已将BMW车辆内的车载网络分为两个电路：

一个是车载网络供电部分，通过高电流熔丝防止发生短路。另一个是起动机电路，该电路无法通过任何传统熔丝方式提供保护。

维修知识

为了保护起动机电路，采用了安全型蓄电池接线柱作为保护措施，该装置可在发生事故时消除短路危险。

这种安全型蓄电池接线柱直接蓄电池正极连接。

2）安全型蓄电池接线柱（SBK）组件见表4-8。

表4-8 安全型蓄电池接线柱（SBK）组件

（续）

维修技能

触发燃爆材料后不得继续使用安全型蓄电池接线柱，必须更换。

由于蓄电池导线分为不同部分，因此触发SBK后，其他车载网络仍能正常使用，只要没有任何主熔丝因短路断开电源电路。从而确保仍可执行所有重要功能，例如危险报警灯、电话等。

（3）配电盒

配电盒可安装在行李箱内、发动机舱内和杂物箱后部。也可以将这三个安装位置结合在一起。大部分熔丝和继电器都安装在行李箱凹槽内，如图4-11所示。

特别提示

有些车辆配电盒直接安装在蓄电池上（如宝马E87），该配电盒用一个钢板夹固定在蓄电池上。松开行李箱配电盒时，必须向下并向外按压钢板夹，如图4-12所示。

配电盒配有用于下列用电器的熔丝：

①发动机电子系统（共轨/电子气门调节系统）；

②接线盒。

图4-11 后部配电盒

1一后窗玻璃加热装置继电器 2一总线端30继电器 3一已焊接的总线端15

有一根蓄电池导线从配电盒连接到接线盒。接线盒安装在杂物箱后仪表板下方。

1）接线盒由接线盒电气部件和接线盒控制单元两部分组成。

2）接线盒负责后窗玻璃加热装置、车窗升降器、车外后视镜、总线系统的网关等，具有很多功能。

3）根据车辆选装配置情况，接线盒电气部分装备了不同的继电器和熔丝。在接线盒底部有一开口，接线盒控制单元通过该开口与接线盒电气部件和车辆导线束连接。

图4-12 行李箱配电盒

4）接线盒与继电器和熔丝相组合为车辆上几乎所有控制单元供电。在不同运行状态下通过总线端为控制单元供电。(www.xing528.com)

（4）总线端

维修技能

车辆中所有用电器必须有—側搭铁，另—側则连接正电压。在电工学中总线端用于连接电线、电缆和导线（可松开）。在车辆中总线端是指连接控制单元和电气组件并为其供电的接线柱。不同总线端拥有各自标准化的名称。

下面以示例形式详细介绍最重要的供电总线端。

宝马E87供电系统如图4-13所示。

图4-13 接线盒电气部件

1一导线束连接插头 2一电动燃油泵 3一总线端30g～f继电器（仅在带有相应配置时才安装）安装在接线盒壳体内的印制电路板上 4一总线端15继电器（安装在接线盒壳体内的印制电路板上） 5一总线端30g继电器 6一供电 7一车窗玻璃清洗装置继电器 8一二次空气泵继电器 9一接线盒控制单元内部接口 10一后窗玻璃刮水器继电器 11一加热式后窗玻璃继电器 12一刮水器档位1继电器 13一刮水器档位2继电器（位于接线盒壳体内的印制电路板上）

1）总线端30。车辆中的所有用电器始终通过接地点（导电车身部件）与车辆蓄电池负极接线柱连接。车辆中的部分用电器也始终与车辆蓄电池的正极接线柱连接。这种电路只能通过开关或继电器断开。

维修技能

在车辆电气车载网络中，永久带有蓄电池电压的总线端称为总线端30（也称B+或永久正极）。安装并连接蓄电池后，导线束的这个分支在关闭点火开关并拔下点火钥匙后仍然保持供电状态。总线端30负责为停车后仍需正常运行或只为保存数据而需要用电的控制单元和总成供电。例如，闪烁警告装置开关就是通过总线端30供电的。

2）总线端R。只有将点火钥匙插入点火开关并转到第一个卡止位置后，一部分用电器才能通过点火开关与蓄电池正极连接并得到供电。在这种情况下，点火开关相当于一个开关。这个总线端称为总线端R。

维修技能

例如，如果车载收音机通过总线端30（永久正极）连接时，则拔下点火钥匙后仍可以正常工作。如果收音机通过总线端R连接，则只有总线端R接通后收音机才能运行。除收音机外，安全系统（MRS、ACSM）也通过这个总线端供电。

3）总线端15。点火钥匙转到第二个卡止位置时，则启用总线端15（也称为接通的正极，点火正极）。其他控制单元和电气组件也通过总线端15供电，例如，空调系统和驻车辅助系统（PDC）通过总线端15接通。总线端R和总线端15由CAS控制单元控制。

4）总线端31。由于所有用电器都连入一个电路内，因此除电源B+外该电路还需要必要的接地连接。通过一根单独的接地导线和车身钢板连接蓄电池的负极接线柱。这种连接也称为总线端31（搭铁）。

5）总线端控制。

①通过在点火开关中转动钥匙接通或关闭总线端。

②在不带点火开关的车辆上通过按压“START-STOP”按钮接通或关闭总线端。

③识别发射器必须插入插槽内并卡止。在这种情况下，车辆会自动接收总线端R接通状态信号。此时可通过“START-STOP”按钮按如表4-9所示顺序切换总线端。

表4-9 带有“START-STOP”按钮车辆的总线端控制

维修技能

只有在自动变速器车辆上未踩下制动踏板或在手动变速器车辆上未踩下离合器踏板时，才能按此顺序切换总线端。只要踩下制动踏板或离合器踏板，则再次按压“START-STOP”按钮就会起动发动机。

④车辆带有舒适登车系统时，识别发射器只需位于车内而不必插入插槽内。

⑤系统通过车内天线识别出识别发射器。按正确方式离开车辆后，车辆下次起动时从总线端0开始选择总线端。此时可通过按压“START-STOP”按钮按顺序依次选择总线端。

2.智能化发电机调节IGR

小贴士

在减少CO₂排放措施方面，正在引入各种不同的工艺技术以降低所有车辆的耗油量。其中一项措施是部分回收利用发动机使用的动能。根据驾驶人的驾驶方式，仅智能化发电机调节一项措施就可以最多减少的CO₂排放，从而可以节省能量。

（1）概述

1）智能化发电机调节的核心原理是扩展车辆蓄电池的充电策略。蓄电池不再完全充满，而是根据不同的环境条件（车外温度、蓄电池老化等）充电到规定程度。

2）与传统充电策略不同，现在仅在车辆滑行阶段进行能量回收利用。此时发电机在外部激励最大的状态下工作，并将所产生的电能储存在车辆蓄电池内。此时不消耗燃油，车辆滑行期间产生的动能通过车轮和发动机作用在发电机上，从而产生电能。

3）车辆加速阶段发电机不承受外部激励作用。因此不会为产生电能而消耗能量和燃油。

（2）能量回收利用

降低耗油量的方式是，根据提高发电机电压的请求信息（规定值），在有利于回收能量的行驶状态（滑行阶段）下回收利用能量。系统将这个不使用燃油的情况下回收的能量储存在“有接收能力的蓄电池”内。因此蓄电池充电状态必须位于规定的充电状态内，以便可以继续充电。100%充电的蓄电池无法接收能量，因此智能化发电机调节功能会避免这种情况出现。

（3）能量和信息流

IGR功能以软件形式集成在DME/DDE内。表4-10列出了相关组件。

表4-10 智能化发电机调节的信息流

（4）功能——蓄电池充电新策略（表4-11）

表4-11 蓄电池充电新策略

（5）功能——充电状态和电压调节（表4-12）

表4-12 充电状态和电压调节

（6）智能化发电机调节系统的运行状态

IGR功能分为以下三个运行状态，见表4-13。

1）IGR较低。在滑行阶段提高发电机电压并为蓄电池充电（能量回收利用）。

2）IGR中等。在IGR较低与IGR较高之间的阶段内不允许蓄电池耗电，保持目前的充电状态（部分减小发电机负荷）。

3）IGR较高。能量从蓄电池返回到车载网络内（减小发电机负荷）。

表4-13 IGR状态

（续）