寶馬汽車BSD總線系統簡析

陸人定

（常州信息職業技術學院，江蘇 常州 213164）

寶馬BSD總線是一種從屬于寶馬汽車PT-CAN動力總線或FlexRay動力總線系統的子總線系統［1］，主要用于汽車電源智能管理，保護蓄電池。同時，BSD總線還具有對發動機的機油狀態監測和電動冷卻液泵的智能管理功能，提高發動機性能。本文基于寶馬汽車BSD總線系統，與傳統汽車電源進行比較，總結其主要功能與優點。

1 基于BSD總線的蓄電池及發電機智能管理

汽車電源系統的核心作用主要體現在如何把汽車發動機的機械能有效轉化成使全車電器穩定安全工作的電能。傳統汽車電源系統核心總成件是汽車發電機，其轉子由發動機曲軸皮帶輪拖動，當勵磁繞組通電時，發電機定子繞組由電磁感應原理產生交變電壓，并采用電壓調節器調節電壓，使之在汽車行駛過程中對全車用電設備供電，同時對蓄電池進行充電。其弊端十分明顯，因為傳統發動機充電機電壓輸出是個開環過程，無法進行反饋智能控制，發動機充電電壓趨向于恒定或者變動范圍很小，當蓄電池電能充足時，極易造成蓄電池的過充電，影響電池壽命，電源節能控制也無法實現。

BSD總線控制克服了上述缺點，如圖1所示。BSD總線系統是一種串行通信的單線總線，該總線系統基于汽車智能充電電壓調節器［2］，寶馬汽車發動機DME/DDE電控單元能根據蓄電池的充電需求通過智能充電電壓調節器改變發電機勵磁線圈電流占空比，來確定對蓄電池是否充電和充電強度控制［3］。寶馬汽車蓄電池上帶有智能傳感器 (裝配微控制器)，有一定的信號處理能力，可以看作是一個小型ECU，該智能傳感器能實時檢測蓄電池的電流、電壓、電解液溫度信號，并計算蓄電池的當前SOC與SOH值［4］，并通過BSD總線向上級發動機DME/DDE電控單元上傳蓄電池數據。當汽車發動機處于運轉狀態，且蓄電池處于虧電狀態時，DME/DDE根據蓄電池智能傳感器檢測到的虧電信息，提高發動機的怠速轉速和發電機勵磁線圈電流占空比，加大發電機對蓄電池的充電效能；當蓄電池處于滿電狀態時，DME/DDE通過智能充電電壓調節器降低發電機勵磁線圈電流占空比來降低充電效能，以防止蓄電池的過充電。例如，當汽車在啟動階段時，DME/DDE根據BSD總線傳送的智能蓄電池傳感器信號實時分析當前的蓄電池狀態，如果蓄電池虧電，啟動發動機能力不足時，則DME/DDE通過動力總線系統PT-CAN總線或Flexray總線聯絡網關ZGM，并通過網關ZGM聯絡車身舒適CAN總線系統關停相關車身電氣設備，如加熱元件等，最大程度降低能耗，達到順利啟動發動機的目的。啟動之后，將發動機怠速轉速提高，同時提高發電機勵磁線圈通電電流占空比，增強發電機對蓄電池的充電效能。

2 基于BSD總線智能電動冷卻液泵管理

如圖1所示，發動機DME/DDE利用BSD總線，除了能根據蓄電池的狀態以及當前實際車況需求智能管理汽車電源系統之外，還能通過BSD總線使電動冷卻液泵能根據實際車況需求進行動態的轉速調整［3］。

圖1 BMW-E70轎車BSD總線功能模塊示意圖

傳統汽車機械冷卻液泵靠曲軸正時齒輪通過齒形帶驅動，有極大的弊端。當發動機處于冷啟動狀態或發動機溫度較低時，冷卻液泵理論上應處于關停狀態，以維持發動機暖機過程所需熱量，但實際上此時發動機已進行怠速運轉，冷卻液泵已被驅動運轉會帶走大量發動機熱量，與理論需求相悖；當發動機處于高熱狀態時，出于保護發動機目的，理論希望發動機冷卻液泵能更加高速，帶走更多熱量，實際情況是此時發動機會減少噴油量降低發動機轉速，同時發動機帶動的冷卻液泵轉速也會降低，大大降低了散熱效果，與理論預期相悖。

寶馬汽車采用帶有智能芯片電動冷卻液泵，發動機DME/DDE電控單元根據當前發動機負荷、轉速等實際工況信號設定最佳冷卻效果電動冷卻液泵目標轉速值或直接關停，同時通過BSD總線向電動冷卻液泵智能芯片傳送目標轉速或關停命令，控制電動冷卻液泵內部電機達到目標轉速或關停，使發動機處于最佳冷卻狀態。

3 基于BSD總線智能機油狀態傳感器管理

寶馬汽車BSD總線還具有智能發動機機油狀態實時檢測功能［3］，比傳統的定期機械地更換發動機機油方式更加高效、環保與節能。

如圖2所示，寶馬智能油狀態傳感器上帶有小型芯片，通過BSD總線與發動機DME/DDE相連。該智能機油狀態傳感器有3個核心傳感器：機油液位傳感器檢測當前機油液位，并在儀表顯示通知車主及時更換機油；溫度傳感器檢測當前機油溫度，當油溫過高時及時報警；機油狀態傳感器實質是一個電容器，當汽車剛換過新機油后，機油內金屬雜質較少，電容極板間金屬顆粒物較少，當機油使用時間較長后機油中金屬雜質明顯增多，電容極板間也充滿金屬顆粒，機油狀態傳感器的電容值隨著機油使用時間增加，金屬雜質濃度增大，電容值發生明顯變化，智能機油狀態傳感器智能芯片根據電容值的變化判定機油的使用時間和當前機油品質，并通過BSD總線傳送給發動機DME/DDE，由DME/DDE實時計算判定機油更換時間，達到機油更換的高效、節能、環保效果。

圖2 BMW-E70轎車智能機油狀態傳感器結構示意圖

4 寶馬汽車BSD總線系統故障診斷及結論

寶馬BSD總線系統是一種以寶馬發動機DME/DDE電控單元為核心，通過BSD總線，發動機DME/DDE連接智能蓄電池傳感器、智能發電機充電電壓調節器、智能電動冷卻液泵、智能機油狀態傳感器獲取相應的復合信號或傳輸控制信號。雖然形式上與一般的發動機到傳感器或執行器線束連接方法類似，但其傳感器及執行器本質卻完全不同，因為是需要處理多種類復合信號的智能裝置，因此BSD總線系統的傳感器或執行器全部帶有處理多種類信息的微型芯片，它們已經可以歸類為小型的或簡化版的ECU。如圖3所示［3］，在BSD總線故障診斷過程中除了可以讀取一般的各智能裝置的故障碼以外，尤其需要注意BSD通信線，它一定帶有常電壓8V左右，由DME/DDE電控單元供給，作用是給各個智能裝置的智能芯片供電，收集和處理多種類復合信號。往往在BSD總線系統故障檢修過程中會忽略BSD總線的帶電特質，對故障點造成誤判。

圖3 BMW-E70轎車BSD總線功能模塊電路圖

文章主要分析了寶馬BSD總線系統的核心功能，與傳統的汽車發動機及相關傳感器或執行器進行對比，分析傳感器或執行器BSD總線控制方式的智能與高效。可以預見，BSD不僅僅局限于上述幾種智能傳感器與執行器，其擴展版本控制范圍將會越來越廣泛。