车载网络技术在宝马汽车上的应用(中)

◆文/河南 牛本宽 牛宾强

(接上期)

三、车载网络技术在宝马汽车发动机控制系统的应用

宝马整车采用网络控制，发动机是网络控制的一部分。 宝马N62型发动机主要装配在E65/E66底盘车型中，它采用ME9.2控制系统，其控制单元被称为数字式电子伺控DME发动机控制模块，DME发动机控制模块与Valvetronic气门行程控制模块、VIM控制模块一起，安装在发动机舱右侧电控箱内。DME控制模块与Valvetronic气门行程控制模块一起控制气门行程，其中DME控制模块属于主控单元。

ME9.2控制系统通信方式采用的总线类型包括：CAN总线(CAN F H和CAN F L)、发动机LocaI CAN总线(Lo CAN H和Lo CAN L)。

1.总线网络技术与 Valvetronic 气门行程控制系统

(1)Valvetronic气门行程控制系统线路连接

Valvetronic气门行程控制系统的线路连接见图4，该系统中术语功能含义见表3。

表3 Valvetronic气门行程控制系统术语功能含义

(2)Valvetronic气门行程控制流程

如图4所示，当打开点火开关时，由发动机控制模块DME主继电器K1将15号电源KL15提供给Valvetronic气门行程控制模块，Valvetronic气门行程控制模块开始工作，同时向系统中的电子元件提供工作电源，如Valvetronic气门行程传感器的5V工作电源，以便进行系统自检。附加继电器K2将延迟约100ms之后才吸合，这段延迟时间是为了对负载电路进行保护。

DM发动机控制模块与Valvetronic气门行程控制模块之间采用Lo CAN总线进行通信。通过该总线，发动机控制模块将指令信息传送至气门行程控制模块，然后由气门行程控制模块输出16kHz的脉冲信号驱动气门行程电动机。偏心轮的调整角度由气门行程传感器输送至气门行程控制模块，再通过Lo CAN总线传送至发动机控制模块。如果达到了调整目标值，那么控制模块将反方向调整偏心轮，以进行精确测试和系统学习。

表4 Valvetronic气门行程控制系统的故障类型

若Valvetronic气门行程控制模块监测到外围故障，则会将相关信息传送至DME发动机控制模块，并由DME发动机控制模块记录一个故障码。Valvetronic气门行程控制系统的故障类型见表4。

如图4所示，为了避免因Lo CAN总线故障而造成DME发动机控制模块与Valvetronic气门行程控制模块之间通信失败，在两个控制模块之间增加了一条备用数据线，称为紧急运行数据线。在这条专用数据线上传输的是100Hz的电信号，而且只能传送两种功能的数据信息，一个是测试功能的数据信息，另一个是进气门升至最高的指令信息。测试功能在驾驶前期被执行，电信号的脉冲宽度为50%。在出现Lo CAN总线通信故障时，进气门升至高的指令功能才被执行，电信号的脉冲宽度为80%。

(3)Valvetronic控制模块

相对于DME发动机控制模块而言，Valvetronic气门行程控制模块是一个智能的执行器控制单元，它与发动机控制模块之间采用Lo CAN总线进行数据通信。Lo CAN总线只是DME控制系统中的局域网总线，而不是整车网络中的总线，因此检测仪只能通过DME控制模块的诊断功能对气门行程控制系统进行检测。也就是说，如果DME控制模块损坏，那么检测仪将无法与气门行程控制模块进行通信连接。当然，如果气门行程控制模块监测到外围部件存在故障，那么相关的故障信息将通过Lo CAN总线储存到DME控制模块中。

(4)DME控制模块

Valvetronic气门行程控制程序储存在DME发动机控制模块中。通过Lo CAN总线将程序指令传送至气门行程控制模块，实现气门行程控制功能。

(5)DME主继电器

Valvetronic气门行程控制模块的工作电源由发动机DME主继电器提供。

(6)附加继电器

在N42型发动机控制系统中，附加继电器K2是一个单触点继电器；在N62型发动机控制系统中，附加继电器K2是一个双触点继电器。附加继电器的功用是向气门行程电动机提供工作电源。

(7)Valvetronic电动机

Valvetronic气门行程电动机是直流电动机，由气门行程控制模块输出16kHz脉冲信号进行控制。为了提高控制灵敏度，脉冲信号是双向的，这样可确保发动机出现严重故障(如机械卡死等)时，Valvetronic电动机能够立即停止运转。

DME发动机控制模块必须对Valvetronic气门行程电动机的工作行程进行记忆，如果系统断电或对发动机进行了解体维修，那么就需要进行初始化设定。初始化设定可以自动进行，在200ms内通过激活Valvetronic气门行程电动机，DME发动机控制模块能够重新识别到气门的最小升程和最大升程。如果初始化自动设定失败，那么可以使用GT1检测仪的保养功能进行初始化设定。

(8)Valvetronic气门行程传感器

Valvetronic气门行程传感器属于磁感式传感器，与霍尔效应式传感器相比，磁感式传感器具有较好的抗震性和抗热性。在每个气门行程传感器内部设置有测量传感器(2个)、测量和信号处理器(2个)、数据传输处理器(2个)，构成了两个处理单元，一个称为主导传感器，另一个称为参考传感器。主导传感器与参考传感器呈180°对称分布，由气门行程控制模块提供5V工作电源和地线回路。

每个Valvetronic气门行程传感器配置3条数据线，分别为CS数据线、DAT数据线、CLK数据线。CLK数据线设置在气门行程传感器内部，它能够确保主导传感器的测量频率比参考传感器快。CS数据线用于气门行程控制模块，将指令信号传送至气门行程传感器。DAT数据线则用于主导传感器将精准的Valvetronic工作行程数据传送至气门行程控制模块。这里要注意的是，参考传感器并不是通过DAT数据线向气门行程控制模块传送数据信息的。

2.总线网络技术与发动机燃油泵控制系统

(1)燃油泵控制功能

如图5所示，DME控制模块不直接控制燃油泵，而是将控制指令先传送至中央网关控制模块(ZGM控制模块)，再经综合安全和信息系统(ISIS)的Byteflight总线传送至右侧B柱卫星式传感器SBSR，SBSR再控制燃油泵运转。采用这种设计方案主要是为了在发生碰撞事故时，能够及时切断燃油泵工作电源。

(2)燃油泵(EKP)的控制流程

N62型发动机装配的燃油泵是一个二级齿轮电动泵，这种燃油泵的控制流程如图6所示。燃油供给信号由DME发动机控制模块通过PT CAN传动总线传送至中央网关控制模块，然后通过安全气囊系统的Byteflight安全总线传送至右侧B柱卫星式传感器SBSR。SBSR对信号进行分析处理，依据发动机的燃油需求，向燃油泵输出PWM指令信号，控制燃油泵运转。燃油泵的工作状态由SBSR进行监控并不断地被修正，这是因为SBSR在设码(编程)期间已储存了燃油量需求的数据信息。另外，采用这种复杂的控制方式有故障运行功能，如果信号传输线路出现故障，那么燃油泵将接通15号电源，并以最高速运转。

四、车载网络技术在宝马汽车底盘控制系统的应用

宝马整车采用网络控制，底盘系统是网络控制的一部分。下面阐述网络技术在宝马汽车自动变速器、悬架动态行驶稳定系统和转向柱控制系统中的应用。

1.总线网络技术与自动变速器控制系统

下面介绍总线接口技术在GA6HP19Z自动变速器中的应用。GA6HP19Z自动变速器是宝马公司与ZF公司共同研发的全电子6挡自动变速器，它是目前最为先进的宝马自动变速器，作为特种装备(SA205)安装在新5系E60等底盘车型中。

(1)GA6HP19Z电子变速器控制系统通过总线获取数据信息

GA6HP19Z电子变速器控制系统通过总线获取数据信息，包括：

①制动灯开关信号

制动灯开关信号用于换挡杆锁定装置和自适应变速控制系统。信号传输方式是制动灯开关通过一根导线直接与DME发动机控制模块相连，DME控制模块接收到的是模拟开关信号，DME控制模块将以电码(数码)的形式传送制动灯开关信号。制动灯开关信号的整个传输过程为制动灯开关信号→直接连接的导线→DME发动机控制模块→传动总线(PT CAN 总线)→EGS变速器控制模块。

②加速踏板模块信号

加速踏板模块信号用于自适应变速器控制系统。加速踏板模块信号属于模拟信号，它通过一根直接连接的导线传送给DME控制模块，DME控制模块将以电码的形式传送该信号。加速踏板模块信号的整个传输过程为加速踏板模块→直接连接的导线→DME／DDE控制模块→传动总线(PT CAN 总线)→EGS控制模块。

③动态稳定控制(DSC)系统

DSC系统优化了启动和加速时的行车稳定性和牵引力，同时能够纠正偏差和错误的行驶状态，如在物理极限内的转向过度和转向不足等问题。因此，DSC控制模块需要接收与行驶有关的动态信号，如车轮转速、横向加速度、车辆行驶速度、方向盘位置等。

DSC控制模块将处理后的数据通过传动系统PT CAN总线传输到EGS控制模块(信号传输路径同上)，EGS控制模块对转向、加速、路况(气候)等参数进行识别。(未完待续)