第一章 汽车能量管理与电工维修
第一节 电源管理系统维修
1.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）启动车辆发动机。
车载网络负责为保证车辆及其功能的可用性提供电能。保证车辆的启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。
发动机启动后，发电机（能量发生器）能提供电流，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。当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，蓄电池开始放电。
（1）能量管理系统组件见图1-1。
图1-1 现代车辆能量/电源管理系统
1—发动机；2—发电机；3—智能型蓄电池传感器；4—蓄电池；5—接线盒；6—用电器（例如后窗玻璃加热装置，加热式车外后视镜等）；7—发动机管理系统（电源管理系统）
（2）电源管理系统工作原理示意图见图1-2。
图1-2 电源管理系统工作原理示意图
1—DME（数字式发动机电子系统）；2—电源管理系统；3—EPROM及存储的特性曲线；4—怠速转速控制；5—发电机的充电电压规定值；6—关闭驻车用电器；7—降低最大负荷；8—温度输入T；9—电流输入I；10—蓄电池电压U
2.供电系统由哪些组成？
车辆的供电系统主要由蓄电池、发电机、蓄电池导线、配电盒、总线端等组件构成（图1-3、图1-4）。
图1-3 供电系统示意图（一）
1—起动机；2—前部配电盒；3—后部配电盒；4—蓄电池；5—安全型蓄电池接线柱；6—多功能乘员保护系统；7—发电机
图1-4 供电系统示意图（二）
3.能量管理中蓄电池导线有什么特点？
如果蓄电池导线从后备厢经过车辆地板外侧与燃油管路平行铺设到发动机室内，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，可能造成短路，甚至形成火花。
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，如根据BMW（宝马）车型的不同，这根蓄电池导线可配备监控装置；另一根蓄电池导线则通向一个或多个车载网络的配电盒（这根蓄电池导线没有监控装置）。
4.为什么要使用安全型蓄电池接线柱（SBK）？
（1）安全型蓄电池接线柱（SBK）组件见图1-5。SBK由一个传统的可拧紧式接线柱组成，带有内装燃爆材料的空心圆柱体。有一个锁杆用于防止蓄电池导线重新滑回触点位置。
图1-5 安全型蓄电池接线柱（SBK）组件
（2）安全型蓄电池接线柱（SBK）的作用。为了保护起动机电路，采用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与蓄电池正极连接。
使用SBK的目的是为了将发生事故时发生短路的危险降至最低，车辆内的车载网络分为两个电路（例如宝马）。
①一个是车载网络供电部分，通过高电流熔丝防止发生短路；
②一个是起动机电路，该电路无法通过任何传统熔丝方式提供保护。
5.安全型蓄电池接线柱（SBK）是怎样分离的？
安全型蓄电池接线柱分离见表1-1。
表1-1 安全型蓄电池接线柱（SBK）分离
电工技能
触发燃爆材料后，不得继续使用安全性蓄电池接线柱，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，就能确保仍可执行所有重要功能，如危险报警灯、电话等。
6.什么是总线端？
电工知识
车辆中所有用电器必须有一侧接地，另一侧则连接正电压。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。下文以示例形式详细介绍最重要的供电总线端。
宝马E87供电系统接线盒电气部件见图1-6。
图1-6 接线盒电气部件
1—导线束连接插头；2—电动燃油泵；3—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—总线端15继电器（安装在接线盒壳体内的印制电路板上）；5—总线端30g继电器；6—供电；7—车窗玻璃清洗装置继电器；8—二次空气泵继电器；9—接线盒控制单元内部接口；10—后窗玻璃刮水器继电器；11—加热式后窗玻璃继电器；12—刮水器挡位1继电器；13—刮水器挡位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。
电工技能
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。
电工技能
如果车载收音机通过总线端30（永久正极）连接，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。这种连接也称作总线端31（接地）。它是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。
（5）总线段控制。
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按钮按表1-2的顺序切换总线端。
表1-2 带有START-STOP按钮车辆的总线端控制
电工技能
只有在自动变速箱车辆上未踩下制动踏板或在手动变速箱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，再次按压START-STOP按钮就会启动发动机。
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，车辆下次启动时从总线端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。
7.双蓄电池系统功能和工作原理是什么？
例如，奔驰W221双蓄电池系统，电源控制系统的任务是根据需要为车辆所有电气设备和部件提供电源。为了保持可靠性，电源控制系统提供两条电源线路，一条是起动机蓄电池线路；另一条是主蓄电池线路。
车辆电源供应控制单元（N82/1）将两种蓄电池线路调节为不同的参数和特性。为了确保车辆的正常工作，如果需要的话，两种蓄电池线路可被连接在一起。
（1）起动机蓄电池线路。起动机和起动机蓄电池属于起动机蓄电池线路部分。仅在特殊的情况下，其他的用电设备才能使用该电源。在发动机启动后，起动机蓄电池由车辆电源供应控制单元内的转换电路控制，通过主蓄电池线路至少充电1h。
（2）主蓄电池线路。所有其他的电气设备属于主蓄电池线路，电源由蓄电池（GI）和发电机（M）提供。
（3）中央电气设备切断。为了在所有的运行条件下防止蓄电池过放电，电源控制系统的充电状态被连续监测。车辆电源供应控制单元发送一个信号到电气设备，这些电气设备将会以特定的顺序并且根据参数化的时间和电压值来占用主蓄电池线路。通过这个信号，个别的控制单元会切断电气设备或者减小这些电气设备的电源需求。
（4）静止电流切断。为了蓄电池在车辆静止（发动机熄火）的情况下获得更长的使用寿命，静止电流切断继电器将静止的电流减小到最小。为此，用电设备在预定的时间后断开与电源的供应。当静止电流切断继电器闭合时，充电转换器未进入工作状态。
（5）紧急运行模式。如果主蓄电池过放电，安装在前附加熔丝盒内的蓄电池连接继电器（Bzk1）将会闭合。
当发动机运行时（接线端6接通），所有不重要的电气设备就会切断。只有发电机产生足够的电源，两只蓄电池通过发电机进行充电。如果在主蓄电池线路中存在故障（如发电机故障，在车载电网线路断路），起动机蓄电池线路重新连接。仅ⅢS点火开关控制单元（NT3）能够通过车载电源供应控制单元从起动机蓄电池中得到电源。这对于紧急停车（P）功能而言是很重要的，因为它能够在钥匙移开时，确保通过变速器保证车辆的安全（紧急停车功能）。
（6）紧急P功能。EIS控制单元将电压切换到紧急电路模式。带直接选择的智能伺服模块里的弹簧蓄压器工作，变速器转换到停车位置。在功能重新恢复后，带直接选择的智能伺服模块内的电子和机械系统将自动同步。
（7）组合仪表显示。车辆电源供应控制单元通过底盘CAN总线发送状态和故障信息到中央网关控制单元（N93），并从中央网关控制单元通过中央CAN、总线发送到组合仪表。
当出现以下情况时，显示红色蓄电池符号。
①发动机运行，从发电机未收到信号。
②在车辆电源供应控制单元中有一个故障，如充电转换器故障。
8.双蓄电池系统有哪些工作模式？
（1）发动机启动。在启动过程中，两条蓄电池线路彼此从电路上独立出来。主电路系统电压由主蓄电池线路提供，起动机蓄电池线路确保车辆能正常启动。当接收到“发动机运行”信息达30s，双蓄电池连接继电器再次断开。
（2）发动机运行。如果发动机运行，即使主蓄电池供应电压过低，起动机蓄电池也在充电。只要发动机运行，车辆电源供应控制单元根据温度控制充电特性，对起动机蓄电池进行充电转换调节到特定的充电电压。
双蓄电池的充电标准受到多方面因素的影响，若两只蓄电池已完全充满，则充电电流受到发电机的限制，目的是降低燃油消耗和提高发动机的效率。
（3）用电设备切断。有许多因素导致用电设备不得不切断，目的是使主蓄电池能够充分地充电，以及确保对所有重要的部件提供稳定的电源供应。某些用电设备需要以一定的次序临时性的短暂切断。
为了让发电机增加其输出电源电压，怠速转速也能够增加。怠速转速的增加由ME-SFI控制单元控制。
（4）发动机运行时用电设备切断。如果蓄电池电压降至低于12.2V超过2s，首先切断用电设备。如果电压不会增加，则会有更多的用电设备切断。请求切断用电设备的信号由车辆电源供应控制单元发送，通过中央网关控制单元往内部CANJ总线发送。然后用电设备由相应的控制单元解除其工作状态。
（5）发动机熄火时用电设备切断。如果点火开关置于1挡或2挡，电气设备仍然工作，当系统电源电压低于特定的电压值时，用电设备切断功能便开始起作用。然后，用电设备在一定的时间间隔内以特定的次序切断。
如果系统电压低于11.8V超过10s或没有CAN信息超过6h，静止电流切断继电器，并且下列设备切断：左仪表板熔丝盒（F1/7）、前SAM及熔丝继电器模块（N10/1）、后SAM及熔丝继电器模块（N10/2）。
用电设备切断网络如图1-7所示。
图1-7 用电设备切断网络
A1—组合仪表；A80—智能伺服模组；F32k1—蓄电池连接继电器；G2—发电机；N3/9—CDI控制单元（柴油机）；N3/10ME—SFI[ME]控制单元（汽油机）；N73—EIS[EZS]控制单元；N82/1—车辆电源供应控制单元；N82/1k1—静止电源切断继电器；N93—中央网关控制单元；C—驱动系统CAN；E—底盘CAN；D—中央CAN；LINC1—驱动LIN；LW—充电转换器
9.奥迪A6电源管理系统是怎么控制的？
（1）电能管理控制单元J644。奥迪电能管理控制单元J644在后备厢内的蓄电池旁边（图1-8），诊断地址码为61。主要是监控蓄电池状态，在极端的情况下调节充电电压，切断用电器；防止蓄电池过度放电，保证车辆用电保障。
图1-8 电能管理控制单元J644
（2）控制原理。电能管理控制单元J644可持续监控蓄电池的状况，它会检查蓄电池的充电状态（SOC）及启动能力。在发动机运转时，该控制单元会将发电机的充电电压调节到最佳状态。另外，该控制单元还可以卸掉载荷（减少用电器的个数），提高怠速转速。
为了避免在发动机关机的情况下出现静电流消耗，该控制单元在极端情况下可以通过CAN来关闭用电器，从而避免蓄电池过度放电（图1-9）。
图1-9 电源管理系统原理
A—蓄电池；B—起动机；C—交流发电机；J644—电能管理控制单元；J655—蓄电池切断继电器；1—安全气囊控制单元J234；2—安全气囊控制单元J234；3—舒适CAN总线High；4—舒适CAN总线Low；5—接线柱50（来自起动机继电器2J695）
10.电源管理系统怎样执行设定和匹配？
（1）2009年PA版以前车辆运输模式关闭：61-10-001-0。
（2）2009年PA版以后车辆运输模式关闭：19-10-001-0。
（3）更换蓄电池后编码：“执行A—蓄电池更新后进行编码”。