汽車車身控制器電路設(shè)計(jì)的研究

倪麗，藺春明，俞燚

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車車身控制器電路設(shè)計(jì)的研究

倪麗，藺春明，俞燚

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文主要對(duì)于車身控制器開過過程中易出現(xiàn)并容易被忽略的設(shè)計(jì)問題，進(jìn)行重點(diǎn)分析和探討，如接口電路匹配，整車原理校核等方面進(jìn)行闡述，為其他車型設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)規(guī)避錯(cuò)誤問題。

車身控制器；接口電路；通用化

CLC NO.: U463.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

前言

隨著科技的不斷發(fā)展，汽車電氣電子技術(shù)也隨著向前邁進(jìn)，汽車電子化的程度越高，可說代表整車舒適性、安全性程度越高。隨著汽車上的功能日趨增多，實(shí)現(xiàn)方法也逐步走向智能化、集成化。傳統(tǒng)的功能控制多用繼電器來控制負(fù)載工作，當(dāng)功能邏輯復(fù)雜時(shí)，接線也相對(duì)復(fù)雜，繼電器的使用也會(huì)增多，同時(shí)，也會(huì)降低整車的可靠性。在此種情況下，車身控制模塊（Body Control Module，簡(jiǎn)稱BCM）應(yīng)運(yùn)而生。隨著越來越多的車身電子設(shè)備在整車上得到應(yīng)用，使得BCM控制對(duì)象更多，實(shí)現(xiàn)的功更加強(qiáng)大。車身控制系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)對(duì)車身的部分電器的控制，通過設(shè)定合理的控制邏輯，提升整車的舒適性、人性化及安全性。涉及車輛防盜、室內(nèi)燈、電動(dòng)車窗、玻璃刮水器、中控鎖、遙控RKE、轉(zhuǎn)向燈、前組合大燈、前后霧燈、后視鏡加熱除霜等的控制。通過對(duì)BCM開發(fā)的研究，在BCM模塊開發(fā)過程中，很容易忽略模塊與整車電路原圖的匹配，BCM如何最大限度地實(shí)現(xiàn)通用化，縮短平臺(tái)車型的開發(fā)周期及費(fèi)用。現(xiàn)在通過以下幾個(gè)方面來淺析BCM開發(fā)過程中需注意和規(guī)避的問題點(diǎn)。

1、BCM設(shè)計(jì)研究

1.1 接口電路匹配

BCM屬于控制類汽車零部件，必然要具備信號(hào)的采集和輸出控制，即I/O接口。當(dāng)有兩個(gè)控制模塊同時(shí)需要采集一個(gè)信號(hào)時(shí)，就需要對(duì)接口電路進(jìn)行匹配，以車速信號(hào)為例，當(dāng)車身控制模塊BCM和另一個(gè)控制單元都需要采集車速信號(hào)時(shí)，則需要對(duì)三個(gè)控制模塊的接口電路進(jìn)行匹配。

1.1.1 當(dāng)只有BCM采集車速電路時(shí)

車速輸出信號(hào)為占空比為50%的頻率信號(hào)，當(dāng)MCU1輸出邏輯1，晶體管VT1導(dǎo)通，則②、③點(diǎn)電壓為低電平；當(dāng)MCU1輸出邏輯0，晶體管VT1截止，則②、③點(diǎn)電壓為高電平。BCM的MCU2通過此電路采集車速頻率信號(hào)，根據(jù)頻率與車速碼數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，得出具體的車速值，然后對(duì)需要車速信號(hào)的功能進(jìn)行邏輯控制。

1.1.2 當(dāng)有兩個(gè)模塊并聯(lián)采集車速電路時(shí)

車速輸出信號(hào)為占空比為50%的頻率信號(hào)，若另外一個(gè)控制單元的上拉電壓為12V時(shí)，則此12V電壓通過兩個(gè)并聯(lián)電路的連接點(diǎn)，加在BCM內(nèi)部的二極管VD1的截止端，使VD1一直處于反向截止?fàn)顟B(tài)，BCM的MCU2無法分辨外部的電平變化信號(hào)，則無法獲得正確的車需信號(hào)，導(dǎo)致功能無法實(shí)現(xiàn)。

通過對(duì)上述電路進(jìn)行分析可知，在設(shè)計(jì)階段對(duì)各個(gè)控制單元之間的接口電路進(jìn)行校核是非常有重要的，確保接口電路不會(huì)相互影響，才能確保功能正常實(shí)現(xiàn)，從而也不會(huì)將故障遺留到整車驗(yàn)證階段。

1.2 控制器與整車原理校核

當(dāng)前，人們?cè)絹碓阶非笃嚨氖孢m性，整車的用電設(shè)備越來越多，電池提供常電的設(shè)備若靜態(tài)電流不夠低，在汽車連續(xù)泊車較長(zhǎng)時(shí)間后，整車蓄電池會(huì)因?yàn)檫^度放電而導(dǎo)致車輛無法啟動(dòng)。對(duì)于車身控制模塊而言，由于控制功能的需求，模塊需在常電工作，故設(shè)計(jì)是需要考慮靜態(tài)電流。當(dāng)BCM內(nèi)部輸入輸出電路確定后，必須對(duì)結(jié)合內(nèi)部電路及整車電路原理圖進(jìn)行校核，檢查是否存在串電現(xiàn)象，若有串電現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致整車靜態(tài)電流顯著增大，導(dǎo)致整車虧電。如下例是一起串電現(xiàn)象：

BCM內(nèi)部輸入調(diào)理電路如下：

外部是開關(guān)信號(hào)輸入，在初始狀態(tài)，開關(guān)斷開，1號(hào)（紅線標(biāo)注）回路導(dǎo)通，12V電壓經(jīng)過分壓到5.6V左右后進(jìn)入到MCU，此時(shí)MCU判斷輸入端為高電平，輸入信號(hào)處于初始狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)吸合后，2號(hào)回路（藍(lán)線標(biāo)注）導(dǎo)通，此時(shí)MCU采集到的輸入端為低電平，判斷開關(guān)吸合，控制輸出端進(jìn)行動(dòng)作。

根據(jù)后霧燈控制邏輯的法規(guī)要求，BCM需采集前霧燈狀態(tài)信號(hào)用來控制后霧燈邏輯控制。BCM內(nèi)部與外部的接口電路按上圖所示設(shè)計(jì)。在常電時(shí)，由于BCM內(nèi)部輸入電路會(huì)有12V上拉電壓，當(dāng)所有輸入都關(guān)閉的情況下，仍然有一路回路導(dǎo)通（如上圖虛線所示），這條回路由12V上拉電壓經(jīng)過上拉電阻，通過前霧燈繼電器線圈及小燈回地，形成一條導(dǎo)通的回路，此時(shí)會(huì)造成較大的靜態(tài)電流存在，導(dǎo)致整車饋電。

從上例可以看出，對(duì)于整車開發(fā)而言，在校核原理圖的時(shí)候，應(yīng)充分考慮到控制器內(nèi)部電路與外部接線的匹配。根據(jù)此串電回路，可以在控制器硬件電路開發(fā)時(shí)，進(jìn)行規(guī)避，在上拉電壓和上拉電阻之間增加如下電路：

根據(jù)后霧燈工作原理，后霧燈在ON檔工作，當(dāng)車輛在常電靜置的情況下，后霧燈不工作。新增如上回路后，在常電情況下，MCU1控制Q1不導(dǎo)通，則Q2相應(yīng)不導(dǎo)通，即相當(dāng)于斷開上圖的開關(guān)采集電路的上拉電壓，從而保證控制器內(nèi)部的上拉電壓不會(huì)與外部線束之間形成串電回路。從原理上提高了整車設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)降低整車靜態(tài)功耗。

1.3 通用性電源芯片選型及電源電路設(shè)計(jì)

目前的汽車設(shè)計(jì)，逐漸轉(zhuǎn)為基于平臺(tái)的產(chǎn)品開發(fā)模式，做到12V與24V車型系統(tǒng)零部件可以通用，從而達(dá)到縮短開發(fā)周期和開發(fā)費(fèi)用的目的。在芯片選型上，可以選擇輸入電壓范圍較大的芯片。LINEAR公司的LT3433型號(hào)電源芯片輸入電壓范圍可以從4V～60V，滿足12V和24V車型電源系統(tǒng)通用。當(dāng)整車常電輸入到控制器，通過電源電路將輸入電壓轉(zhuǎn)化為5V，提供給其他單片機(jī)。具體電路圖如下，左側(cè)部分為電源入預(yù)處理電路,通過3個(gè)穩(wěn)壓管將大于42V的電壓穩(wěn)在42V；右側(cè)為DC/DC電源芯片的典型電路，DC/DC芯片可以將4V-60V的電壓轉(zhuǎn)換成3.3V-20V的電壓；芯片的17引腳為芯片底部的焊盤，主要用于散熱。

2、總結(jié)

由國(guó)內(nèi)的汽車發(fā)展來看，BCM已經(jīng)越來越多的應(yīng)用到商用車領(lǐng)域，而BCM市場(chǎng)故障率一直居高不下。通過上述分析可以看出，有很多故障，是可以在設(shè)計(jì)階段解決規(guī)避的，通過對(duì)這些問題進(jìn)行總結(jié)分析、積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，就能更好的控制產(chǎn)品質(zhì)量，保證整車的可靠性。將前期的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成學(xué)習(xí)或借鑒的文件，可以作為汽車設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)參考。

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Research automotive body controller design

Ni Li, Lin Chunming, Yu Yan
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

This paper opened for the body controller prone process and easily overlooked design issues, the focus of analysis and discussion, such as the interface circuit to match, check the vehicle and other aspects of the principles expounded designed to provide experience for other models, in a timely manner to avoid the wrong question.

body controller; interface circuit; universalization

U463.6

A

1671-7988(2015)03--

倪麗，助理工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司，從事汽車電氣系統(tǒng)研究和電器部件開發(fā)、設(shè)計(jì)工作。