陆人定

（常州信息职业技术学院，江苏 常州 213164）

宝马BSD总线是一种从属于宝马汽车PT-CAN动力总线或FlexRay动力总线系统的子总线系统［1］，主要用于汽车电源智能管理，保护蓄电池。同时，BSD总线还具有对发动机的机油状态监测和电动冷却液泵的智能管理功能，提高发动机性能。本文基于宝马汽车BSD总线系统，与传统汽车电源进行比较，总结其主要功能与优点。

1 基于BSD总线的蓄电池及发电机智能管理

汽车电源系统的核心作用主要体现在如何把汽车发动机的机械能有效转化成使全车电器稳定安全工作的电能。传统汽车电源系统核心总成件是汽车发电机，其转子由发动机曲轴皮带轮拖动，当励磁绕组通电时，发电机定子绕组由电磁感应原理产生交变电压，并采用电压调节器调节电压，使之在汽车行驶过程中对全车用电设备供电，同时对蓄电池进行充电。其弊端十分明显，因为传统发动机充电机电压输出是个开环过程，无法进行反馈智能控制，发动机充电电压趋向于恒定或者变动范围很小，当蓄电池电能充足时，极易造成蓄电池的过充电，影响电池寿命，电源节能控制也无法实现。

BSD总线控制克服了上述缺点，如图1所示。BSD总线系统是一种串行通信的单线总线，该总线系统基于汽车智能充电电压调节器［2］，宝马汽车发动机DME/DDE电控单元能根据蓄电池的充电需求通过智能充电电压调节器改变发电机励磁线圈电流占空比，来确定对蓄电池是否充电和充电强度控制［3］。宝马汽车蓄电池上带有智能传感器 (装配微控制器)，有一定的信号处理能力，可以看作是一个小型ECU，该智能传感器能实时检测蓄电池的电流、电压、电解液温度信号，并计算蓄电池的当前SOC与SOH值［4］，并通过BSD总线向上级发动机DME/DDE电控单元上传蓄电池数据。当汽车发动机处于运转状态，且蓄电池处于亏电状态时，DME/DDE根据蓄电池智能传感器检测到的亏电信息，提高发动机的怠速转速和发电机励磁线圈电流占空比，加大发电机对蓄电池的充电效能；当蓄电池处于满电状态时，DME/DDE通过智能充电电压调节器降低发电机励磁线圈电流占空比来降低充电效能，以防止蓄电池的过充电。例如，当汽车在启动阶段时，DME/DDE根据BSD总线传送的智能蓄电池传感器信号实时分析当前的蓄电池状态，如果蓄电池亏电，启动发动机能力不足时，则DME/DDE通过动力总线系统PT-CAN总线或Flexray总线联络网关ZGM，并通过网关ZGM联络车身舒适CAN总线系统关停相关车身电气设备，如加热元件等，最大程度降低能耗，达到顺利启动发动机的目的。启动之后，将发动机怠速转速提高，同时提高发电机励磁线圈通电电流占空比，增强发电机对蓄电池的充电效能。

2 基于BSD总线智能电动冷却液泵管理

如图1所示，发动机DME/DDE利用BSD总线，除了能根据蓄电池的状态以及当前实际车况需求智能管理汽车电源系统之外，还能通过BSD总线使电动冷却液泵能根据实际车况需求进行动态的转速调整［3］。

图1 BMW-E70轿车BSD总线功能模块示意图

传统汽车机械冷却液泵靠曲轴正时齿轮通过齿形带驱动，有极大的弊端。当发动机处于冷启动状态或发动机温度较低时，冷却液泵理论上应处于关停状态，以维持发动机暖机过程所需热量，但实际上此时发动机已进行怠速运转，冷却液泵已被驱动运转会带走大量发动机热量，与理论需求相悖；当发动机处于高热状态时，出于保护发动机目的，理论希望发动机冷却液泵能更加高速，带走更多热量，实际情况是此时发动机会减少喷油量降低发动机转速，同时发动机带动的冷却液泵转速也会降低，大大降低了散热效果，与理论预期相悖。

宝马汽车采用带有智能芯片电动冷却液泵，发动机DME/DDE电控单元根据当前发动机负荷、转速等实际工况信号设定最佳冷却效果电动冷却液泵目标转速值或直接关停，同时通过BSD总线向电动冷却液泵智能芯片传送目标转速或关停命令，控制电动冷却液泵内部电机达到目标转速或关停，使发动机处于最佳冷却状态。

3 基于BSD总线智能机油状态传感器管理

宝马汽车BSD总线还具有智能发动机机油状态实时检测功能［3］，比传统的定期机械地更换发动机机油方式更加高效、环保与节能。

如图2所示，宝马智能油状态传感器上带有小型芯片，通过BSD总线与发动机DME/DDE相连。该智能机油状态传感器有3个核心传感器：机油液位传感器检测当前机油液位，并在仪表显示通知车主及时更换机油；温度传感器检测当前机油温度，当油温过高时及时报警；机油状态传感器实质是一个电容器，当汽车刚换过新机油后，机油内金属杂质较少，电容极板间金属颗粒物较少，当机油使用时间较长后机油中金属杂质明显增多，电容极板间也充满金属颗粒，机油状态传感器的电容值随着机油使用时间增加，金属杂质浓度增大，电容值发生明显变化，智能机油状态传感器智能芯片根据电容值的变化判定机油的使用时间和当前机油品质，并通过BSD总线传送给发动机DME/DDE，由DME/DDE实时计算判定机油更换时间，达到机油更换的高效、节能、环保效果。

图2 BMW-E70轿车智能机油状态传感器结构示意图

4 宝马汽车BSD总线系统故障诊断及结论

宝马BSD总线系统是一种以宝马发动机DME/DDE电控单元为核心，通过BSD总线，发动机DME/DDE连接智能蓄电池传感器、智能发电机充电电压调节器、智能电动冷却液泵、智能机油状态传感器获取相应的复合信号或传输控制信号。虽然形式上与一般的发动机到传感器或执行器线束连接方法类似，但其传感器及执行器本质却完全不同，因为是需要处理多种类复合信号的智能装置，因此BSD总线系统的传感器或执行器全部带有处理多种类信息的微型芯片，它们已经可以归类为小型的或简化版的ECU。如图3所示［3］，在BSD总线故障诊断过程中除了可以读取一般的各智能装置的故障码以外，尤其需要注意BSD通信线，它一定带有常电压8V左右，由DME/DDE电控单元供给，作用是给各个智能装置的智能芯片供电，收集和处理多种类复合信号。往往在BSD总线系统故障检修过程中会忽略BSD总线的带电特质，对故障点造成误判。

图3 BMW-E70轿车BSD总线功能模块电路图

文章主要分析了宝马BSD总线系统的核心功能，与传统的汽车发动机及相关传感器或执行器进行对比，分析传感器或执行器BSD总线控制方式的智能与高效。可以预见，BSD不仅仅局限于上述几种智能传感器与执行器，其扩展版本控制范围将会越来越广泛。