寶馬智能蓄電池

張宗榮

（福建船政交通職業學院，福建 福州 350007）

1 寶馬智能蓄電池的組成、電路和作用

寶馬智能蓄電池主要就是在普通蓄電池基礎上增加3個特有而且相當重要的部件:①連接在蓄電池正極樁上面的安全蓄電池接線柱 （簡稱SBK）；②連接在蓄電池負極樁上面的智能型蓄電池傳感器（簡稱IBS）；③蓄電池導線的監控。寶馬智能蓄電池連接電路及位置如圖1所示。

由圖1可知，寶馬智能蓄電池連接電路主要由蓄電池、智能型蓄電池傳感器、安全蓄電池接線柱、多功能乘員保護系統、發電機、起動機、受到監控的蓄電池導線、前部配電盒和后部配電盒組成。在實際工作中，還需要發動機ECU（簡稱DME）以及一系列傳感器的支持，并通過串行數據線 （簡稱BSD）進行通信聯系，實現數據共享。

其中安全蓄電池接線柱的作用是在發生事故時，通過引爆切斷起動機電路和發電機電路，將發生短路和由燃油引起的燃燒爆炸的危險降至最低。

多功能乘員保護系統的作用是在發生事故時，給安全蓄電池接線柱一個引爆信號。

智能型蓄電池傳感器是電源管理系統的一個組成部分，其內部含有微控制器 （簡稱μC，是一種機電式部件），可準確測定蓄電池的充電狀態 （簡稱SOC）和健康狀態 （即技術狀態，簡稱SOH）。

蓄電池導線的監控可以監控蓄電池導線不正常的狀態參數，通過數據線將信號傳輸給儀表ECU和發動機ECU，并發出報警信號。

前部配電盒和后部配電盒主要給汽車的用電設備供電，發生短路時，主要是通過熔斷器切斷電路，從而保護電路。

2 安全蓄電池接線柱

現在所有寶馬車輛上都安裝有安全蓄電池接線柱，圖2為安全蓄電池接線柱實物照片，圖3為安全蓄電池接線柱結構圖。

從圖3可以看到，安全蓄電池接線柱由緊固螺釘、蓄電池正極端子、插接連接件、B+接線柱、保護外殼、卡爪、蓄電池導線、控制導線、蓄電池正極連接器組成。

這種安全型蓄電池接線柱通過蓄電池正極連接器直接與蓄電池正極連接在一起。

結合圖1可以看到，插接連接件通過控制導線與多功能乘員保護系統相連接。

為了將發生交通事故時產生短路的危險降至最低，寶馬汽車將車輛的車載網絡分為2個電路。一個是車載網絡供電電路，即該電路通過強電流熔斷絲防止發生短路。其中B+接線柱相當于傳統的蓄電池正極接線柱，它與前、后部配電盒相連接。這條線路給汽車的大部分用電設備供電，沒有發生交通事故時自動切斷裝置。

另一根電路即蓄電池導線連接的起動機電路。由于該電路無法通過傳統熔斷絲方式來保護，為了在發生交通事故時切斷起動機電路和發電機電路，防止發生短路、燃燒和爆炸，蓄電池導線連接的內部裝有一個爆燃材料的圓柱體，外殼上面有一個防止蓄電池導線重新滑回接觸點位置的卡爪，其工作過程如圖4所示。

在發生交通事故時，通過與多功能乘員保護系統相連接的控制導線提供的控制信號，引爆安全蓄電池接線柱內部的爆燃材料，時間約為0.22ms，蓄電池正極連接器就會被切斷，同時在爆炸力作用下向前推，切斷起動機電路和發電機電路。切斷電路后，卡爪擋住蓄電池導線的凸緣，防止其重新退回接通。整個切斷電路的過程大約時間約為3ms。

3 智能型蓄電池傳感器

智能型蓄電池傳感器是電源管理系統的一個組成部分，安裝在蓄電池負極，其實物圖如圖5所示，結構如圖6所示。

智能型蓄電池傳感器由機械元件、智能芯片和軟件構成。機械元件的任務:①為車身與蓄電池負極接線柱之間提供電氣觸點；②固定傳感器元件以便測量電流；③固定硬件，為硬件的溫度傳感器與蓄電池負極接線柱之間提供充足的熱接觸點；④為電子組件提供保護功能；⑤蓄電池接線柱同時是智能型蓄電池傳感器內部電子元件 （硬件）的搭鐵口。

如圖6局部放大圖所示，智能型蓄電池傳感器內部安裝的智能芯片通過電源線B+給其供電，同時提供蓄電池電壓信號。其工作時可以連續測量下列數值:①蓄電池電壓；②蓄電池充電／放電電流；③蓄電池電解液溫度。智能芯片內部電路如圖7所示。

智能芯片內部的軟件還負責控制相關流程和與發動機ECU的通信，通過數據接口將數據傳送至發動機ECU。智能芯片通過軟件和發動機ECU還集成有下列功能。

1）測量數據、計算蓄電池的充電狀態和蓄電池的技術狀態 發動機工作時，持續測量各種車輛運行狀態下的蓄電池電流、電壓和溫度，并通過數據接口傳送給發動機ECU。發動機ECU通過計算蓄電池充電／放電電流，可以準確測定蓄電池的充電狀態，還可以通過繪制起動時電流曲線，準確測定蓄電池的技術狀態。

2）發電機電壓控制 發動機ECU可以根據蓄電池接線柱電壓、蓄電池充電／放電電流、蓄電池電解液溫度、蓄電池的充電狀態、蓄電池的技術狀態以及發動機轉速、冷卻液溫度、節氣門開度、車速等汽車工作狀態的信號，控制發電機的輸出電壓，保持蓄電池處于良好的技術狀態。

3）車輛休眠電流監控 車輛處于駐車運行模式時處于休眠狀態，智能型蓄電池傳感器每隔40 s查詢一次測量值，以便節省能量，每次測量時間約為50ms。測量值記錄在智能型蓄電池傳感器內部，并通過蓄電池傳感器智能芯片計算蓄電池的充電狀態。重新起動車輛時，發動機ECU讀取智能型蓄電池傳感器休眠狀態存儲的信息，如果出現休眠電流錯誤，發動機ECU將故障代碼在存儲器內進行記錄。

4）總線端KI.15喚醒 在發動機ECU進入休眠模式之前，發動機ECU會將當前的蓄電池充電狀態發送給智能型蓄電池傳感器，智能型蓄電池傳感器在發動機ECU休眠時繼續監控蓄電池充電狀態。發動機再次起動時，發動機ECU向智能型蓄電池傳感器發送喚醒信號，并從智能型蓄電池傳感器處查詢當前的蓄電池充電狀態的數據。如果休眠時蓄電池充電狀態處于臨界狀態，可能影響起動時，智能型蓄電池傳感器就會向發動機ECU發送相關信息，發動機ECU關閉相關的用電器 （法律規定的駐車用電設備不會被關閉）。關閉用電器后，車輛隨即再次進入休眠模式，減小蓄電池的消耗，保證發動機正常起動。

5）提高怠速轉速 起動后，當規定電壓已無法滿足車輛需求且蓄電池電量不足時，發動機ECU就會通過提高發電機負荷的方式，提高發電機電壓和輸出電流。若發電機輸出還不能滿足車輛需求，發動機ECU就會將怠速轉速提高至750r／min。提高怠速轉速的標準是:發電機滿負荷，同時蓄電池充電狀態較低。

6）降低最大負荷 雖然已提高怠速轉速，但蓄電池電量始終不足，此時通過減小或關閉車內舒適系統和娛樂系統供電，減小車內的最大負荷。如通過控制后窗玻璃加熱裝置時鐘脈沖周期等方式降低功率。降低功率效果不佳時，可關閉相關用電器。

4 蓄電池導線的監控

為了讓寶馬車輛更加安全可靠，現在的寶馬車輛對蓄電池導線 （蓄電池正極到起動機的導線）進行監控，受到監控的蓄電池導線結構如圖8所示。

受到監控的蓄電池導線的兩端都有傳感器導線，傳感器導線與監控屏蔽層相連接。傳感器導線可以監控蓄電池導線是否對搭鐵短路或對正極短路，由被動安全系統高級安全電子系統對這些信息進行監控，其監控電路如圖9所示。

蓄電池正極端的監控導線連接在右側蓄電池導線傳感器 （簡稱SBSR）上，起動機的監控導線連接在左側蓄電池導線傳感器 （簡稱SBSL）上，被動安全系統高級安全電子系統通過這2個傳感器對蓄電池導線進行診斷。如圖9所示，起動后，左側傳感器通過傳感器導線發出一個數字信號給右側傳感器，同時，右側傳感器也會通過傳感器導線發出一個數字信號給左側傳感器，2個傳感器都收到正常的信號后，產生5V的電壓信號。在蓄電池導線出現故障時，會產生差異明顯的測量值，如表1所示。

被動安全系統高級安全電子系統檢測到蓄電池導線不正常的狀態參數時，通過數據線將信號傳輸給發動機ECU和儀表ECU，并發出報警信號。

5 寶馬智能蓄電池使用和維修注意事項

1）更換蓄電池注意事項

由于寶馬蓄電池取決于發動機和配置情況，因此在系統內對蓄電池規格進行了設碼。更換蓄電池時，只能安裝標配規格的蓄電池。

更換蓄電池時，必須注意導線、安全蓄電池接線柱和智能型蓄電池傳感器的連接。

更換蓄電池時，必須刪除ECU內的相關故障代碼記錄。

更換新的寶馬認證蓄電池后，必須連接寶馬專用診斷儀Icon進行新的蓄電池注冊，否則有可能造成發動機功率下降和起動困難等影響汽車工況的問題。有的蓄電池更換后必須編程，否則無法正常使用。

2）蓄電池充電注意事項

車輛蓄電池通過自行放電以及車輛休眠電流緩慢持續地放電，如果很長時間沒有通過車載網絡或蓄電池充電器為蓄電池充電，那么就會導致車輛蓄電池前期損壞。

為了保持蓄電池的品質，需要定期為蓄電池充電。蓄電池與車載網絡連接時，每隔6周為蓄電池充電1次；蓄電池與車載網絡斷開時，每隔12周為蓄電池充電1次。

如休眠電流過大，在蓄電池充電前，應首先查詢ECU內的故障代碼存儲器記錄，以便找到當前用電器。

3）智能型蓄電池傳感器注意事項

智能型蓄電池傳感器使用分流式和兩端的彈簧元件對電流進行測量 （簡稱鷗翼式），因此，智能型蓄電池傳感器對機械負荷極為敏感，絕對不要往其上面放置重物。當智能型蓄電池傳感器損壞時，會在發動機ECU中存儲故障代碼，發動機ECU采用替代值并進入智能型蓄電池傳感器緊急運行狀態。智能型蓄電池傳感器處于緊急運行狀態時，發動機怠速轉速會提高，以確保蓄電池充電。當智能型蓄電池傳感器對搭鐵短路時，車輛將不會被喚醒。如果智能型蓄電池傳感器出現對正極短路，車輛將不能進入休眠模式。發動機ECU和智能型蓄電池傳感器軟件必須相互配套，如有必要，在更新軟件時必須更換智能型蓄電池傳感器。

4）自行加裝設備注意事項

自行在寶馬汽車上加裝其他設備時，可能導致休眠電流過大，發動機ECU會發出故障碼。建議不要自行在寶馬汽車上安裝其他設備，維修一定要到寶馬專業維修點。

6 智能蓄電池在寶馬車上的運用情況

1）1999年以后出廠的寶馬E52～E87車輛均配置安全蓄電池接線柱。

2）2003年開始出廠的寶馬E60～E64以及2004年E87 APM配置蓄電池智能傳感器。

3）2004年出廠的寶馬E65和E87配置右側傳感器和左側傳感器，具有蓄電池導線監控功能。

4）2004年出廠的寶馬E65沒有配置蓄電池智能傳感器，但是E65有蓄電池智能傳感器的基本功能，其蓄電池智能傳感器的功能集成在電源模塊里面。

［1］寶馬培訓資料［Z］.

［2］寶馬售后維修手冊［Z］.