某平臺化的車身控制系統

曹浩，方政

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某平臺化的車身控制系統

曹浩，方政

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要通過某平臺車身控制器方案及原理進行分析和探討，從電源部分、開關部分、低邊驅動外部繼電器部分、內部繼電器驅動部分、遙控接收處理部分幾個方面進行闡述。

車身控制器；開關電路；繼電器驅動；遙控處理

CLC NO.: U471 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-186-04

引言

車身控制器模塊（BCM）是設計功能強大的控制模塊，能夠實現離散的控制功能，對眾多電器進行控制。其功能包括：外部燈光控制、內部燈光控制、雨刮洗滌系統控制、鎖系統控制，防盜報警控制、電動車窗控制、后除霜控制、油箱蓋控制以及其他輔助控制功能。其輸入輸出包括：低有效開關輸入、高有效開關輸入、CAN線、LIN線、低邊驅動外部繼電器、外部直接驅動燈光、內部繼電器驅動。本文對基于以上功能以及輸入輸出需求的一種平臺化的車身控制器方案及原理進行闡述。

1 電源部分

（1）電源輸入：外部和內部燈光供電輸入為BCM單板供電。

（2）反接保護必需的二級管、通過EMC的電源脈沖序列的點解電容470uF。

保護后級芯片的TVS管或者壓敏電阻，這個主要用來鉗位電路的沖擊電壓在限制范圍之內，設計建議為TVS管前面要有限流電阻。

圖1 系統原理框圖

為了保證電源采樣準確，采樣電阻必須要在二級管前面。

圖2 電源部分電路圖

（3）開關狀態電源分三類電源：

1）進入低功耗就關閉的電源ActiveV1+

2）當單片機復位時本電源就打開ActiveV2+，這種電源一直是常打開狀態，主要用于跳變信號和PWM輸入信號，而且還要喚醒BCM的輸入信號。

3）進入睡眠后，本電源開關周期性打開ActiveV3+；當系統正常工作時本電源打開。這個主要用于電平捕獲喚醒開關信號的狀態電源。

電源分三部分主要是保證靜態功耗使用的。

4）電源5V采用集成了CAN、LIN驅動芯片的LDOUJA1078A實現。驅動5V能力為150mA。5V上拉三級管電路為增加5V驅動能力。

圖3 開關狀態電源電路圖

2 開關部分

（1）開關部分分為高有效開關與低有效開關，以及PWM輸入信號

（2）低有效開關：

1）保證開關工作時濕電流大于5mA,所以電路采用2K的上拉電阻

2）保證開關對后級電路的電流、電壓限制采用兩個100K電阻分壓

3）對那些有可能涉及到電機的感性負載的開關采用二級管隔離，隔離的原因是感性負載在啟停時有比較大的反向電動勢

（3）高有效開關開關說明

1）保證開關是電流大于5mA,所有電路采用1.8K下拉電阻

2）兩個電容串聯到地，保證電源波動不會導致電容損壞，兩個電容串聯降低短路風險

3）考慮單片機I/O口資源，電路并非直接接入單片機，而是經特殊的開關直接接入單片機，大部分開關通過CD4051多路開關芯片接入單片機。

圖4 開關電路圖

3 低邊驅動外部繼電器部分

1）采用TLE7240八路帶LIPHOME功能的低邊驅動芯片，每路正常工作電流達210mA。最大驅動電流為910mA，并且每路獨立的帶短路硬件保護功能。

2）當芯片LIMP引腳為高的情況，芯片TLE7240不再受SPI接口驅動，而變成有IN1-IN4獨立驅動

3）系統在單片機不能正常工作的情況下，車輛的近光燈、前雨刮、后霧燈在正常工作狀態。

圖5 TLE7240電路圖

圖6 八路帶LIPHOME功能的低邊驅動芯片

4 外部直接驅動的燈光部分

1）直接驅動的燈光部分， BCM采用是BTS50**系列芯片，根據功率不同選擇不同的芯片，封裝一樣。驅動的燈光包括位置燈，轉向燈、日行燈、制動燈、危險警告燈、后霧燈等。

2）BTS50**系列芯片具備硬件短路保護功能，外部電流檢測功能，也就是常說的診斷功能。

3）剎車燈部分當單片機工作不正常的情況下，剎車燈開關也可以通過BTS50**芯片來完成直接驅動，保證行車安全。

圖7 外部直驅電路圖

5 內部繼電器驅動部分

1）驅動繼電器采用MC1413來驅動，優點價格便宜，可以同時驅動6路繼電器線包。

2）所選擇的內部PCB繼電器線包電流在60mA左右，MC1413驅動能力在180mA左右，符合設計要求。

3）考慮到線包對MC1413的電源沖擊，將公共端加上TVS管來鉗住電壓在22V左右。

4）后雨刮控制直接用三級管驅動，所以在設計驅動線包時增加鉗位二級管，鉗住12V系統在線包上的反向電動勢不會超過電源兩倍。

圖8 內部繼電器電路圖

6 遙控接收處理部分

（1）用的是ATA5724接收芯片，ASK解調芯片，接受靈敏度-112DBM.

（2）電路說明

1）天線前級阻抗匹配，讓天線反射最小；

2）射頻信號433.92MHz功率放大部分，在遙控距離不能滿足時才會焊接這部分電路；

3）天線阻抗匹配輸入；

4）接收芯片，RFDATA是單片機捕獲數據口，POLING OFF/ON是低功耗控制口。

圖8 遙控接收電路圖

（3）同頻干擾說明

汽車遙控接收的靈敏度在315MHz時可以達到-112dBm（鍵控調制為格雷碼50%占空比方波）0.1%的誤碼率。輸入匹配的50Ω信號源。在433.92MHz時-111dBm的靈敏度一般是可以實現的。國內標準和歐標類似主要是433.92MHZ

遙控接收采用10.7兆赫中頻濾波器提供了較好的頻道選擇性和抗干擾性。10.7兆赫中頻濾波器也只能濾除10.7MHZ中頻，使得電源雜散對射頻噪聲對遙控接收靈敏度影響。但是同頻干擾就不可避免，同樣的頻率,干擾產生原因分析如下圖所示：

圖9 調制后發送波形

圖形說明：

1）圖1為遙控鑰匙發生數據空中發送波形

2）圖2為干擾遙控器空中傳輸的波形

3）圖3位兩個波形在空中傳輸出現的疊加導致信號失真

圖10 發送數據解調過數據圖

波形說明：

1）正常數據，通過解碼后波形

2）同頻干擾數據，通過解碼后波形

3）兩個波形通過傳輸疊加，后解碼波形出現數據錯誤，導致遙控失效。

（4）控接收測試說明

1）遙控接收板上有靈敏度測試點，通過頂針頂住輸出給測試板卡模塊。

2）信號發送器將5KHZ的方波信號調制成433.92MHZ的信號通過屏蔽線連接到接收板的天線輸入口。

圖11 控接收測試

7 總結

BCM的研究和應用是為了實現對離散控制器及相關電器的控制，并集成CAN總線和LIN等車載網絡系統，本文就某平臺車身控制器原理進行分析及闡述，為平臺化的車身控制器設計方案提供一個參考。

[1] 朱玉龍.電子硬件設計.[M]2011.

[2] 孫仁云.汽車電器與電子技術.[M]2010.

[3] 李海方.汽車BCM應用電路設計.[J]汽車電氣.2009,12期.

A Body Control System Platform

Cao Hao, Fang Zheng
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

This paper mainly analyzes and discusses a design of body control module, it contains power supply, switching circuit, low side drive of outside rely, inside rely, distant control.

BCM; switching circuit; drive of rely; distant control

U471

A

1671-7988 (2017)16-186-04

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.065

曹浩（1989-）男，大學本科，助理工程師。就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司，從事系統集成，車身控制器，蓄電池及電器盒相關設計工作。