BMW 545 E60 充电系统通信故障

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BMW 545 E60 充电系统通信故障

车辆信息：BMW 545 E60

发动机代码：N62

年份：2003

症状：起动机故障，加速乏力

作者：Steve Smith （英国Pico公司）

我不了解你是否有过这样的情况，但是有很多次当我对一辆高技术含量的车产生畏惧时，这预示着接下来所做的事情有可能会失败。但值得高兴的是，一辆车的技术含量越高，当它发生故障时就会有越多的机会去学习它的技术。现在就有这样的一辆车，它的问题是由于过电压导致了重复故障产生。

为了打破常规的案例研究，我找出了顾客抱怨的原因，我很确定这是一个间歇性的交流发电机的故障，而且也得到了证明，那么也就不足为奇了，你可以选择不再继续看下去。然而，当面对高技术含量车辆的间歇性故障时，强调我们所面临的问题才是对这篇案例进行研究的真正原因（包括零部件市场和特许经销商）。

安装一个交流发电机是非常容易的，并且也能达到我们想要的效果，但是利用PicoScope 和技术资料能够对车辆电源系统进行描述与运作，因而我们能够向我们的客户证明安装一个交流发电机是有必要的。

记住，如果我们不了解一个系统的功能，那么我们将无法对这个系统做出诊断！

现在回头想想，过电压故障会有征兆显示，如：车前灯比平常更亮，暖风机增强，刮雨器的速度增加，灯泡重复亮灭，电池的电解液水平比较低（伴随着可怕的硫磺气味）。

以上这些症状在我们案例的车辆中都没有出现过。这里大多是客户反映的症状：车辆驱动没有任何问题，然后毫无征兆的，仪表盘就像圣诞树那样亮起，同时出现警告信息从“制动稳定性帮助”变到“主动转向系统故障”，其次是机械症状，比如自动变速器处在一个特定的齿轮上并对油门踏板的输入没有任何反应。

一件事情是，我们的客户在机场停车场经过很长时间才将车辆起动起来。开车大约6公里后驶入拥挤的公路交通，而以上所提到的症状都表明客户的车处于不稳定的状态。在这件事中客户不停的点火熄火，重复多次试图使得发动机起动（发动机/起动机都没有反应，但是仪表处于发亮状态）

车辆熄火5分钟后，能够再次正常起动，客户驾驶车辆过程中没有任何重复症状出现........这种情况一直持续了两周多的时间。

如往常一样，与客户的交流是非常重要的，因为以上信息在我们的诊断过程中都是必要的。经过基本的检查证实了在我们可见的连接上是没有任何问题的，主要的部件没有发生漏电，线束路线都是正确的。连接的解码器（诊断拼图的一部分）确认了 4个控制模块都是过电压的，2个控制模块反映了电压的相关问题，并且PCM也反映了间歇性交流发电机的通信故障。

解码器再一次提供了非常有价值的信息来解释关于警示灯和警示消息出现的原因，更重要的是他们怎样把通过“量程表”记录的事件的历史顺序与彼此相互联系起来。

关于电压故障的第一份报告（每个模块发生1次）

中央模块和安全气囊模块过电压情况报告，代码为181760

关于电压故障的第二份报告（发生3次）

动态稳定控制模块的过电压报告，代码为222380

关于电压故障的第三份报告（发生1次）

自动变速箱模块的过电压报告，代码为223420

关于电压故障的第四份报告（发生7次）

PCM关于电压相关问题的报告，代码为223430

最终代码所代表的问题有可能引发以前存储的所有代码

PCM报告“交流发电机通讯”故障，代码为223440

在这里我们能够断定过电压故障曾经在一段时间内被反复的检测到，并且大多数发生在量程表的最后20个计数内，最终以出现交流发电机的通信故障代码结束。

        

为了着手进行与系统故障相关的电源诊断，我们必须从电池评估开始，在这里使用PicoDiagnostics 是非常合适的，因为软件中不止包含电池测试而且还包括起动机电机和交流发电机测试。（为了评估3个主要的部件而进行的一种快速非侵入性的测试）

在这里测试结果与预期的最初低电池电压一样（12.2V），并且考虑到交流发电机的通信故障建议对电池进行再充电。测试结果还强调了一个潜在的充电问题即电池充电看似有充电但效率很低。

此时我们需要明白车辆上的充电系统是如何运作的，并且精确的技术信息是熟悉系统和诊断系统的关键（诊断拼图的一部分）。

我们曾经处理过常规的充电系统，其中交流发电机通过充电指示警示灯（与内部电压调节器）表明是正在工作中，那么我们会有足够的证据来证明替换交流发电机的必要性。然而这是现代社会中拥有先进技术的车辆，车上使用“电源管理系统”，因此这里必须谨慎的进行操作。

我们的交流发电机现在成为一个网络的一部分，通过PCM中的电源管理软件经由一条单一的通讯线（BSD线-位串行数据）进行控制。根据来自电池温度传感器和IBS（智能电池传感器）的输入，伴随着发动机和电力负荷信号，在利用交流发电机的输出能够适用于电池寿命、耗油量和排放水平的情况下，达到对充电系统的完全控制。

                                利用BSD控制的充电系统

当检测过程中出现例如过电压的情况时，我们需要对其他的大量组件也进行考虑。是否是PCM的故障，IBS有问题吗，或者可能是网络的故障码？我们现在提出这些问题的时机是恰当的，比安装组件后出现故障时再问同样的问题要好。

现在，经过的培训和经验开始发挥作用（诊断拼图的一部分），因为我们需要对我们知道的和不知道的事情进行估量。现在，我们能够考虑如何更好的减少成本和易于操作来制定诊断方案：

1、很多模块都处于过电压状况，不管曾经还是现在——事实

2、车辆的电池状态良好，但是需要进行充电——事实

3、交流发电机的通信能力已经间歇性的失去了——事实

4、与IBS（智能电池传感器）的通信没有失去——事实

5、交流发电机在出现故障后需要充电达到一定程度才可以使用——有待证实

6、IBS模块可能会发送错误的电池数据——可能

7、交流发电机的PCM控制相对于输入可能是不正确的——可能

基于以上评论对充电系统进行物理检查是很重要的（上述5项）。我们将会对充电控制系统进行评估，并且可能指出需要关注的区域。

使用PicoScope（诊断拼图的最后一部分）在以下的波形中可以看到充电系统的各个方面，并试图寻找导致过电压故障的原因。这包括BSD交流发电机控制通讯线缆、输出电压、输出电流及整流器或相绕组的评估。

从上图我们看到输出电流曲线上有一个快速下降区即从60 amps 下降至-7amps，这是充电线路中最异常的控制部分，而这会影响电池的电压。同时我们希望能进行完全的充电控制，电池电压的影响应该逐步防止灯光闪烁等不良副作用的产生。从波形上看，电池电压在15.34V时似乎得到了大家一定程度的关注。

因此我们能否捕捉到过电压情况及PCM关闭充电系统的操作（这个问题必须回答）？

对通道A和D对应波形进行缩放（电池电压，AC和DC耦合）我们能够对带有二极管/整流装置的交流发电机的相绕组进行评估。同时通过周期性峰值能看到一定的特点，来自交流发电机预期输出的典型交流波纹是不均匀的，并且电池电压直流耦合也出现不均匀。这一定表示一个内部交流发电机组件失败或负责充电输出的装配磨损，但仍不排除控制系统是导致过电压的原因。

我们知道BSD线是直接负责交流发电机输出的（服从来自PCM的命令）BSD波形可使用PicoScope解码功能进行解码，并试图利用突然关闭（上面捕捉到的）状态下的来自交流发电机的解码信息来辨识故障。使用LIN协议解码BSD线可以看到交流发电机和PCM之间的持续通讯，因为PicoScope能够在关闭交流发电机后解码数据包。

不幸的是，我们没有办法将解码的数据转换为其他可利用的事情，除了能够证明通讯是存在的。BSD线为BMW品牌提供特殊的信息，并使得BUS电压水平与LIN BUS电压水平相同，但是两者解码的数值却是完全不同的。

在关于这一点的所有测试中，我们已经找到证据来证明交流发电机的内部研究，但是我们无法从等式中明确的排查PCM或IBS（诊断计划的第6,7项）。

我们的建议是联系当地的BMW经销店询问他们是否具有相关设备，并利用他们的诊断设备进行BSD线的解码或使用“动态测试”功能驱动交流发电机（解码器通过模拟BSD线命令消息来命令高或低的充电输出）。令我惊讶的是，经销商的解码器没有这样的功能，所以在诊断的这一阶段我们现在都处于相同的处境。

现在市场上的有些工具能够模拟充电控制命令如BSD、LIN和PWM信号等。它们用于进行交流发电机的评估，这些昂贵的工具通常由修理代理商购买，并在重修复过程中体现了这些工具价值。

经过几个小时的学习我能够得到一条宝贵的信息，而这简单真实的证明了交流发电机才是导致过电压的根源。如果PCM与交流发电机之间的BSD通信失败会发生什么事情？电池会放电并且车辆会损坏吗？答案是。。。不会！

PCM与交流发电机之间的BSD线路是否应该成为开路，交流发电机具有“机械感知”控制并且如传统的机械感知设备般监测内部电荷输出。

拥有这些信息后，将BSD线从交流发电机移除，并且使用PicoScope通过OBD插口对电池电压进行监测。这里我们能够记录较长时间内的电池电压波动。

最后，确凿的证据证明了过电压是由于发电机内部监管失败造成的，而不是由于BSD控制的原因（超过17V无法捕捉来自BSD线的输入）。现在移除BSD线并充满信心的检测交流发电机。

进一步检测交流发电机，证实了没有过热或灼热的信号，但是从转子滑环中可以看出“开槽”处磨损严重。这种状况可以说明充电稳定性的问题，并会导致不均匀的模式，这些我们能够在交流发电机输出电压交流耦合的情况下看到。

我毫不怀疑导致过电压状况的根源可以通过单独替换BSD模块得到解决，但是移除和替换交流发电机需要劳动力，并且滑环上会出现磨损，为了未来的可靠性更换发电机是最有效的修复手段。

以上波形证明了一个成功的修复案例需要稳定和统一的输出电压，不管交流电还是直流电耦合（电池电压稳定在14.81V）。

这个案例研究使我对输入电压操作模块的脆弱性有了更进一步的认识。该模块对车辆控制系统的影响是戏剧性的，输入电压不仅太低而且也太高。交流发电机是我们常见的一个部件，因此并不担心与它相关的诊断问题。然而，随着技术的不断发展，充电系统控制将会变得更加复杂，并且毫无疑问，集成到车辆网络中后将会更有效率。