BMW i3 met mysterieus opstartprobleem

Een BMW i3 uit 2016 heeft opstartproblemen. Wanneer de eigenaar, na het starten, de auto in Ready-modus wil zetten, geeft het instrumentenpaneel een 'drivetrain'-foutmelding. Wat is er aan de hand waardoor er niet met de auto kan worden gereden? Het CLEVER DiagnostiX-team van AA-Equipment Support stelt de diagnose.

Het verifiëren van de klacht is een essentiële stap in het diagnoseproces door AA-Equipment bij de BMW i3. Zowel het instrumentenpaneel als het iDrive-display geven een foutmelding in de aandrijflijn. Het is niet mogelijk om de auto uit de parkeermodus te schakelen. Hoewel het contact kan worden aangezet om het instrumentenpaneel en de bijbehorende waarschuwingslampjes te verlichten, worden de hoogspanningscontacten niet bekrachtigd. Het HV-systeem lijkt buiten werking. Verder start de auto niet met opladen na aansluiting op een laadpaal.

Accessoires op de BMW i3 gemonteerd?

Nadat de klacht van de klant is geverifieerd, bevestigen we de identiteit en specificaties van de auto. Dit is belangrijk omdat auto’s soms worden aangepast of uitgebreid met accessoires die de fundamentele kwaliteitscontrole en techniek missen die oorspronkelijk voor het voertuig bedoeld was. De eigenaar van de BMW bevestigt dat dergelijke accessoires niet zijn geïnstalleerd.

Om meer te weten te komen over het ontstaan van het probleem stellen we de eigenaar enkele vragen. We komen te weten dat het probleem zich voordeed zonder enige waarschuwing, de ene dag deed de BMW i3 het goed en de volgende dag ineens niet meer. En dat er onlangs geen werkzaamheden aan de auto uitgevoerd zijn.

Helaas leidt dat niet tot een waarschijnlijke storingsoorzaak. De basisinspectie toont geen vloeistoflekkages, geen zichtbare tekenen van schade aan slangen, verbindingen, kabelbomen of reparatie vanwege een ongeval.

Het bedradingsschema van de BMW i3 (Bron: ALLdata).

Voertuigscan: 17 foutcodes in de BMW i3

We doen een voertuigscan van alle regeleenheden. Daaruit komen 17 foutcodes, die we opslaan en wissen. We zetten het contact van aan naar uit en weer aan en proberen de auto in de Ready-modus te zetten. Opnieuw wordt de ‘drivetrain’-foutmelding weergegeven. Dit zorgt ervoor dat de resterende foutcodes relevant zijn voor de foutconditie en geen foutcodes die zijn geïntroduceerd door eerder diagnosewerk. Een nieuwe scan laat de volgende zes foutcodes zien:

• Engine control: 21E96F Ready for starting signal: Signal missing.
• HV batt.charge control 4.0: CE5402 Message: High-voltage battery 2 data: Missing message; 21E687 Voltage Terminal 30C: Crash detected; CE5406 Message: High-voltage battery 1 data: Missing message; CE5403 Communication with HV battery control unit: Missing message.
• Informat. electronics 4.2: B7F805 L-band antenna: Open circuit in wiring.

Wat betekenen de foutcodes?

Om deze foutcodes te interpreteren, moeten we de terminologie analyseren. Universele diagnoseapparaten gebruiken vaak andere beschrijvingen voor OE-systeemonderdelen. ‘Engine control’ verwijst bijvoorbeeld naar ‘Electric Digital Motor Electronics’, ‘EDME’ in de BMW-terminologie. ‘HV batt.charge control 4.0’ verwijst naar wat BMW ‘Battery ECU-SME’ noemt. Dit is van belang voor het begrijpen van de afkortingen die gebruikt worden in de BMW-bedradingsschema’s. We moeten de afkortingen in deze schema’s interpreteren aan de hand van de beschrijvingen van de onderdelen, de foutcodes en de gegevens die we uit de scantool halen.

BMW i3 gecrashed?

Welke foutcode moeten we volgen en waarom? Aangezien we een generieke scantool gebruikten, hebben we geen toegang tot de volgorde van optreden van de foutcodes. Op basis van de foutcodebeschrijvingen besluiten we dieper in te gaan op de SME-foutcode: ‘21E687 Voltage Terminal 30C: Crash detected’.

Waarom die? Omdat een gedetecteerde crash voorrang heeft op al het andere. Met deze foutcode is het geen verrassing dat de EDME ‘21E96F Ready for starting signal: Signal missing’ teruggeeft. Met een gedetecteerde crash zou het HV-systeem onmiddellijk zijn uitgeschakeld.

Voordat we hier dieper induiken, controleren we eerst op technische bulletins. Er kan een terugroepactie zijn. De beste manier om de aanwezigheid van bekende problemen en reparaties te kwalificeren, is door gebruik te maken van het technische portaal van de fabrikant in combinatie met het chassisnummer van het voertuig. In dit geval zijn er geen bulletins waar we rekening mee moeten houden.

Mogelijke oorzaken

Op basis van wat we nu weten, gaan we na wat mogelijke oorzaken zouden kunnen zijn. We denken dat dit voertuig na een ongeval gerepareerd is en dat er immobiliserende crashgegevens zijn, een fout in het crashsensorcircuit of een fout in het crashdetectiecircuit.

Op basis van de verkregen scangegevens is de foutcode 21E687 zeer beschrijvend voor het spanningsniveau op Terminal 30 C van de SME. We richten ons daarom op de integriteit van Terminal 30 C en het bijbehorende circuit. We raadplegen de technische documentatie van BMW met behulp van de technische informatiesoftware ALLdata. Hiermee krijgen we toegang tot het bedradingsschema, met daarin Circuit 30 C.

De hoogspanningsveiligheidsconnector is verantwoordelijk voor het uitschakelen van het HV-elektrisch systeem om reparatie- en onderhoudswerkzaamheden uit te voeren. Als de hoogspanningsveiligheidsconnector open is, wordt de 12 V-voeding naar Terminal 30 C bij de SME en On-Board Charger (OBC) verwijderd (30 C nu @ 0 V) en wordt het HV-systeem uitgeschakeld totdat de voeding naar Terminal 30 C is hersteld.

De hoogspanningsveiligheidsconnector is rechtstreeks verbonden met de positieve pool van de 12 V-accu via een veiligheidsaccuklem. Die bevat een pyrotechnisch apparaat dat de verbinding tussen de 12 V-accu en de hoogspanningsveiligheidsconnector verbreekt (geactiveerd door de Airbag- crashmodule) in geval van een ongeluk.

Met de scantool stellen we een spanning vast van 11,7 V op de Terminal 30 C. Met de PicoScope voeren we een meting uit op de connector A191*B pin 1 (rood/gele draad) van de SME.

Meting op connector A191*B pin 1 (rood/gele draad) van de SME.

Probleem met de spanning

We zien meteen een probleem met de spanning op klem 30 C van de SME wanneer we elektrische belasting toepassen in de vorm van een poging om het voertuig in de Ready-modus te zetten. De belasting zou plaatsvinden in de vorm van de contactgevers van de HV-accu die proberen de HV-accu aan te sluiten op het HV-systeem van de BMW i3. Zodra de spanning van Terminal 30 C bij de SME echter onder een vooraf bepaalde drempel zakt, worden de contactgevers onmiddellijk spanningsloos.

De PicoScope-opname levert voldoende bewijs om de integriteit van het crashdetectiecircuit (30 C) verder te testen. Dat is niet zo bij de scantool, die een waarde weergeeft die je kan doen geloven dat klem 30 C bij de SME in orde is. De verversingssnelheid van de scantool is te laag om de spanningsval vast te leggen.

Tot dusver weten we dat de spanning van Klem 30 C bij de SME onstabiel is onder belasting. Op basis van deze kennis moesten we de integriteit van het circuit 30 C op de hoogspanningsveiligheidsconnector bepalen.

Door de spanning van Terminal 30 C op de SME, OBC en de hoogspanningsveiligheidsconnector opnieuw te meten, wordt duidelijk dat de fout niet meer intermitterend en onder belasting is, maar permanent. Dit is goed nieuws, omdat permanente storingen zich lenen voor een snellere diagnose.

Zo sluiten we de scoop aan.

Restspanning

De scoop toont dat de spanning van Terminal 30 C bij SME en OBC 570 mV is, terwijl de scantool 1,4 V bij de SME aangeeft. Dit, en omdat we 12 V op de hoogspanningsveiligheidsconnector hebben, bevestigt dat zowel de hoogspanningsveiligheidsconnector als het pyrotechnische apparaat (aan de positieve pool van de 12 V-batterij) intact zijn. De 570 mV, die aanwezig is bij de SME en OBC, is hoogstwaarschijnlijk een restspanning vanuit deze componenten via hun ontstekingsvoedingen (we meten met ‘de ontsteking’ aan).

Als we een gezekerde startkabel van de positieve pool van de 12 V-accu naar pin 1 van de SME brengen, is het resultaat: een succesvolle inschakeling van het voertuig in de Ready-modus met vooruit/achteruit-aandrijving.

Er is een open circuit, maar waar?

Conclusie: we hebben een open circuit (30 C) tussen de hoogspanningsbeveiligingsconnector en de SME/OBC. De vraag is nu waar de onderbreking zich bevindt, aangezien de hoogspanningsbeveiligingsconnector aan de voorkant van het voertuig zit en de SME aan de achterkant.

Met de PicoScope meten we de spanningsval in circuit 30 C (de hoogspanningsbeveiligingsconnector naar SME pin 1) op kanaal A. Die is 10,84 V. Deze informatie levert verder bewijs dat circuit 30 C ‘open’ is.

Het opsporen van een open circuit in een kabelboom kan in het beste geval een uitdaging zijn en in het slechtste geval een nachtmerrie. Niet-intrusieve meettechnieken (de meettechniek heeft geen invloed op de componenten in het circuit) zijn altijd de beste aanpak. Ze kunnen veel arbeidstijd besparen.

De PicoScope-software, in combinatie met maskers en alarmen, vormt het perfecte handsfree hulpmiddel om vast te leggen en te waarschuwen voor maak-en-breekcontacten terwijl we de kabelboom testen. De masker-functie in PicoScope kun je vergelijken met een golfvorm die werkt als val. Je specificeert een gebied van de grafiek. Pico geeft een melding (een alarm) als de golfvorm het masker raakt of binnendringt. We maken een masker op kanaal A op SME-pin 1. Daardoor mag het signaal ongeveer 2,8 V van 0 V afwijken. Het mag zich bewegen tussen -1 V en +1,8 V voordat het signaal het masker raakt en PicoScope alarm slaat.

Circuit 30 C als antenne

We wiebelen de kabelboom van de voorkant naar de achterkant van de BMW i3 in een poging om de onderbreking in circuit 30 C tijdelijk te ‘repareren’. Als dit lukt, zou de spanning moeten toenemen van 0 V bij de SME tot 12 V en zou het masker de gebeurtenis moeten registreren en het alarm af laten gaan. Helaas is dit niet het geval. Als we de hefbrug omhoog laten gaan, is het alarm er wel en hebben we dus een kortstondige verbinding op circuit 30 C.

De scoopbeelden tonen een storing in het elektromagnetische veld dat de schakelaars van de hefbrug uitzenden tijdens het optillen van de auto! Deze gebeurtenis wordt ook geregistreerd door kanaal B bij de hoogspanningsveiligheidsconnector, maar met een kleinere amplitude. Dit is nog een bewijs dat circuit 30 C open is en zich gedraagt als een antenne. Het ontvangt de storing van het elektromagnetisch veld van de schakelaars van de hefbrug, omdat de kabel niet is afgesloten maar open en bloot is naar de atmosfeer. Wat nu?

Continuïteitstesten

Doordat niet-intrusieve technieken ons in de steek laten, moeten we old-school gaan en continuïteitstesten uitvoeren op de kabelboom van de BMW i3. Maar waar moeten we beginnen? Als we naar het bedradingsschema kijken, zien we dat X45*1 een verzegelde verbinding is aan de achterkant van de linkerkant van het chassis en dat dit een mogelijk foutpunt is. Wanneer we op deze plek in de kabelboom snijden, blijkt de verzegelde verbinding in perfecte staat te zijn. Dus moeten we meer insnijdingen maken. Na vijf strategische sneden in de kabelboom vinden we het open circuit op ongeveer 50 cm afstand van de hoogspanningsveiligheidsconnector, direct onder de 12 V-accudrager.

Uiteindelijk zijn vijf strategisch geplaatste insnedes in de kabelboom nodig.

BMW i3 rijdt weer zoals het hoort

Nadat de kabelboom gerepareerd is, de foutcodes zijn gewist en de sierlijsten opnieuw zijn aangebracht, kunnen we de BMW i3 weer opladen via een EVSE-punt en ermee rijden zoals verwacht. Uiteraard bevestigen we dit met een scopemeting.

De opstartfase naar de Ready-modus na het vergrendelen en ontgrendelen van de BMW i3. Kanaal D registreert de stroom van en naar de 12V-accu, kanalen E en F registreren dezelfde gebeurtenissen van de HV-batterij.