汽車BCM的故障診斷設計及實現探析

周偉江

摘 要：為了更好的對汽車電氣系統成本進行降低和節省，本文針對BCM負載控制系統設計了相應的電流反饋裝置，其中包括電路過載，短路故障，開路故障的診斷方法。可以及時的對一些工作電流進行監測，也可以基于負載電流的實際變化情況和驅動方案選定相應的型號，對其發生的過載故障現象和短路故障進行準確判斷，保證負載啟動關閉均維持在正常狀態。這樣不但能夠實現原有的負載控制系統，同時還能再發生短路故障以及過載故障的時候進行閉合保護。

關鍵詞：BCM;故障診斷;設計

近幾年來我國汽車的銷售和產量已經遠遠超過了國外發達國家高居世界第1位，汽車屬于大型，大批量生產銷售的產品。一些溢價率不高的國產汽車沒有對成本進行嚴格的要求，同時針對成本要求較為嚴格的低端汽車來說，進行集中式控制可以更好的對成本進行節省。對于一些中高端的具有一定功能的汽車，可以使用分布式系統來進行擴展和升級，眼下大多數汽車廠商都會對汽車配置采用不同的方案更好的實現節能和升級。

1 汽車BCM故障概述

在汽車電子系統中包含車燈，車窗電機，雨刷電機，后視鏡電機以及車門鎖電機等等，這些電子基于電子負載實際特征和電子功率的要求來對其診斷故障進行選擇。大部分智能功率芯片和繼電器能夠對車燈負載和電機負載實施驅動作用，如果電子負載出現了短路現象和過載現象的時候，沒有及時對其進行合適的診斷，并且也沒有對短路故障和過載故障進行判斷。并未對其給予及時的閉合保護，那么在保險絲熔斷之前就會產生較大的熱量，導致驅動電路在較高電流下實行工作，不但會對電路自身使用壽命進行降低，其次還會燒毀電路，導致電路板自然從而造成汽車自燃，引發嚴重安全事故和人員傷亡。如果電子負載在開路故障過程中發生，雖然不會對電路板自身造成相應的損壞，但是也不能對其指定功能進行完成，同時也會給汽車使用過程中或是駕駛帶來相應的阻礙。在汽車自身開啟電子負載的時候，在規定時間內會產生相當大的電流沖擊，電流為標準電流的，5倍到10倍在經過一段時間使用之后，電流會恢復到正常狀態。假如發生短路那么就會提升驅動電路的電流，電流應該為額定電流的15倍，較為持續性的電流短路會引發智能功率芯片的關閉保護，在這時電流會降至0，開路故障產生的時候驅動電流也為0。因此基于智能功率芯片以及繼電器的特征可以對負載啟動短路和開路時候所產生的電流，進行相應的設計所設計出電流反饋和電路故障短路判斷方式，可以更好的對過載故障進行檢測和判斷。斷路故障以及開路故障在過載故障，斷路故障以及開路故障的情況下才會實施關電保護。當下伴隨著總線技術的升級，拓撲結構的優化汽車規格的提升，將汽車電子系統中分布在多個汽車零件上的功能集成在一個電子零部件中，不但能夠對成本進行降低，同時也可以利用MCU規格和特征來進行相應的擴展和升級，從而更好的對一些低配車型以及高配車型的不同需求進行滿足。

2 汽車BCM故障診斷方案設計

首先需要針對電路檢測進行相應的設計，MCU通過ADC端口進行相應的電壓取樣，其次還要針對負載工作電流實時相應的計算。以額定工作電流和實際負載工作電流為基礎，檢測開路故障和過載故障是否發生。同時為了更好的對檢測故障時間進行縮短，需要使用中斷方式來捕捉短路故障，基于ADC輸入端口和比較器的輸出端進行連接，同時將比較器電路的輸出和MCU的中斷補助口相連。假如檢測的時候上升到延中段，那么就表示產生了短路故障，智能功率芯片方案中電流檢測以及短路過程檢測和繼電器方案完全相同。通道內部驅動能力的負面影響，需要對RS進行取值，使其為歐豪值，能夠為取樣電壓放大倍數的標準性做出保證，保證其在額定工作電流下進行[1]。從ADC端口進行電壓值的輸入并將其保持在ADC模塊中，文章內部使用MC U的ADC精準度為10位，ADC參考電壓VCC，假如負載工作電流設為l，那么ADC的結果為D，通過相應的結果計算就可以得出負載電流計算公式。在正常驅動的過程中，假如某一電路出現了負載現象，那么這時電流反饋引角會輸出相應的負載工作電流，負載電流的比例為線性比例，屬于小型電流源。對電阻取樣之后，電壓值進行采集，同時對其工作電流進行計算，如果負載工作電流為I，智能功率芯片內部電流反饋系數，取樣為R，那么ADC的結果為D經過ADC結果的有效計算，也可以得出負載電流的計算公式，通過對分壓產生的比較器閥值進行有效設定，將其設定值定為VCC的0.9倍。電壓值在超過0.9倍的時候，就會輸出較高電平，在比較器電壓值低于VCC0.9倍的時候，那么比較器輸出的是低電平，假如將比較器輸出和MCU其中一個進行中斷就會觸發引腳，見圖1。

在實際工作過程中，比較器輸入在VCC的1/15左右，會小于閥值電壓，同時比較期待進行低電平輸出的時候，會使電流急速上升到工作電流的15倍以上，在這時比較器輸入被前置在VCC比閾值電壓相對較大，同時比較器輸出高電平，這時MCU捕捉到上升沿中段，從而檢測出短路故障，并對其進行關電保護[2]。

3 針對負載故障進行診斷設計

在滿足負載接通條件的情況下，需要對負載進行啟動，其次還要對周期定時器進行開啟，針對負載工作電流實施采集。在關閉負載工作電流的時候應該停止定時器的工作，也需要對負載工作電流采集進行停止，使汽車負載從關閉狀態轉移到開啟狀態。在一定電流時間內，負載電流會提升到額定電流的5倍到10倍，一段時間過后，電流會逐步恢復至正常范圍內。因此在啟動期間對于電流的檢測，只能應用在開路故障診斷過程中，并不能夠在過載故障診斷中實施應用，在進行周期性檢測的時候假如中斷引腳捕捉到上沿線進行中斷，那么就會認為產生了短路故障。BCM關閉負載同時會對電路負載短路故障進行存儲，假如ADC端口存在三次連續采集電流都為0，同時中斷引腳上并沒有對過高電瓶進行捕捉，那么就可以認定其出現了開路故障[3]。

4 汽車模塊化控制中電氣故障診斷

導致模塊化控制功能喪失的原因，有幾種首先開關和電路會對其信號造成異常現象，其次執行器和一些電路異常模塊電源接地故障都會造成電氣功能喪失。針對電氣系統在進行模塊化控制的時候，假如診斷設備可以將模塊通訊電源和模塊自身內部故障進行去除，在這種情況下就可以基于診斷設備實施模塊診斷。其次還能夠分離其中的故障，將故障分為輸出信號故障和執行器故障，在這時候就可以降低診斷錯誤的情況發生，本文以汽車近光燈不亮為例子來進行相應的故障診斷。

以執行器為例子在執行器線路存在故障的時候，可以進行電路檢測，其次也可以在內部實施，故障報出，假如汽車大燈繼電器線圈存在短路現象，如果沒有開啟大燈，那么內部的監測電路將會收到由自身提供的電壓，因此可以基于當前電壓數值來判斷故障碼，如果線路無法開啟大燈，那么內部會監測到相應的電壓，同時監測到的電壓，不屬于自身提供的實際監測電壓，所以可以對其進行短路判斷。通過提供故障碼來進行數據流的處理和讀取，針對一些沒有產生故障碼的現象需要通過車身內部控制模塊讀取來實施故障現象的判斷。對大燈近光信號進行仔細觀察，在正常狀態下，未開啟大燈近光開關的時候，數值還處于未激活的狀態，在開啟大燈見光開關的時候數值會呈現激活狀態，這就表明輸出部分屬于手動大燈點亮。近光燈繼電器在工作的過程中，數值維持在激活狀態，近光燈繼電器在未工作的時候，其數值保持在未激活狀態，近光燈繼電器在沒有工作的時候表現為未激活狀態。因此可以通過數據流來對輸出信號故障以及輸出部分故障進行判斷，同時在車身控制模塊車身內部照明控制內可以以RDS驅動直接讓BCM對激光燈產生控制，并將和繼電器相結合。在實際情況下近光燈會處于點亮狀態，假如近光燈沒有處于點亮狀態，那么就可以判定輸出執行部分出現了故障.在對輸入信號輸出信號故障進行判斷的時候可以基于萬用表或是測試燈，對大燈開關和其他電路進行查找，在無法打開近光燈開關的時候，在BCM電路處使用萬用表來對其信號電壓進行測量，更好的發現其中存在的故障[4]。

5 結語

綜上所述，本文針對BCM故障診斷方案進行了設置，同時也對于繼電器智能功率芯片控制系統以及電機負載使用中斷的方式來對短路故障和開關閉合負載進行檢測，更好地為BCM汽車安全提供保護。其次通過ADC端口實施電流采集通過端口對中段進行捕捉，更好的將開路故障，短路故障以及過載故障進行區分提升故障排查以及維護的效率和質量最后通過對啟動時間的有效設置降低了失誤操作的發生次數，有著很強的實用性。

參考文獻：

[1]馬建輝孫常青，郭坤.汽車BCM的故障診斷設計及實現[J].電子產品世界，2017，24（6）：43-45.

[2]汪春華，張玉穩，胡繼康.基于UDS的車身控制器故障診斷系統設計與實現[J].汽車電器，2017（8）：41-45.

[3]陳靜，戴其華，申立男，等.基于BCM控制的汽車燈光系統故障診斷臺架的研制[J]. 汽車實用技術，2017（18）：23-24.

[4]楊曉云.汽車改裝疝氣大燈引起的BCM干擾問題分析[J].電子世界，2017（18）：52-52.