汽车车身控制器电路设计的研究

倪丽，蔺春明，俞燚

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽车车身控制器电路设计的研究

倪丽，蔺春明，俞燚

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

本文主要对于车身控制器开过过程中易出现并容易被忽略的设计问题，进行重点分析和探讨，如接口电路匹配，整车原理校核等方面进行阐述，为其他车型设计提供经验，及时规避错误问题。

车身控制器；接口电路；通用化

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

前言

随着科技的不断发展，汽车电气电子技术也随着向前迈进，汽车电子化的程度越高，可说代表整车舒适性、安全性程度越高。随着汽车上的功能日趋增多，实现方法也逐步走向智能化、集成化。传统的功能控制多用继电器来控制负载工作，当功能逻辑复杂时，接线也相对复杂，继电器的使用也会增多，同时，也会降低整车的可靠性。在此种情况下，车身控制模块（Body Control Module，简称BCM）应运而生。随着越来越多的车身电子设备在整车上得到应用，使得BCM控制对象更多，实现的功更加强大。车身控制系统是用来实现对车身的部分电器的控制，通过设定合理的控制逻辑，提升整车的舒适性、人性化及安全性。涉及车辆防盗、室内灯、电动车窗、玻璃刮水器、中控锁、遥控RKE、转向灯、前组合大灯、前后雾灯、后视镜加热除霜等的控制。通过对BCM开发的研究，在BCM模块开发过程中，很容易忽略模块与整车电路原图的匹配，BCM如何最大限度地实现通用化，缩短平台车型的开发周期及费用。现在通过以下几个方面来浅析BCM开发过程中需注意和规避的问题点。

1、BCM设计研究

1.1 接口电路匹配

BCM属于控制类汽车零部件，必然要具备信号的采集和输出控制，即I/O接口。当有两个控制模块同时需要采集一个信号时，就需要对接口电路进行匹配，以车速信号为例，当车身控制模块BCM和另一个控制单元都需要采集车速信号时，则需要对三个控制模块的接口电路进行匹配。

1.1.1 当只有BCM采集车速电路时

车速输出信号为占空比为50%的频率信号，当MCU1输出逻辑1，晶体管VT1导通，则②、③点电压为低电平；当MCU1输出逻辑0，晶体管VT1截止，则②、③点电压为高电平。BCM的MCU2通过此电路采集车速频率信号，根据频率与车速码数之间的数学关系进行计算，得出具体的车速值，然后对需要车速信号的功能进行逻辑控制。

1.1.2 当有两个模块并联采集车速电路时

车速输出信号为占空比为50%的频率信号，若另外一个控制单元的上拉电压为12V时，则此12V电压通过两个并联电路的连接点，加在BCM内部的二极管VD1的截止端，使VD1一直处于反向截止状态，BCM的MCU2无法分辨外部的电平变化信号，则无法获得正确的车需信号，导致功能无法实现。

通过对上述电路进行分析可知，在设计阶段对各个控制单元之间的接口电路进行校核是非常有重要的，确保接口电路不会相互影响，才能确保功能正常实现，从而也不会将故障遗留到整车验证阶段。

1.2 控制器与整车原理校核

当前，人们越来越追求汽车的舒适性，整车的用电设备越来越多，电池提供常电的设备若静态电流不够低，在汽车连续泊车较长时间后，整车蓄电池会因为过度放电而导致车辆无法启动。对于车身控制模块而言，由于控制功能的需求，模块需在常电工作，故设计是需要考虑静态电流。当BCM内部输入输出电路确定后，必须对结合内部电路及整车电路原理图进行校核，检查是否存在串电现象，若有串电现象，会导致整车静态电流显著增大，导致整车亏电。如下例是一起串电现象：

BCM内部输入调理电路如下：

外部是开关信号输入，在初始状态，开关断开，1号（红线标注）回路导通，12V电压经过分压到5.6V左右后进入到MCU，此时MCU判断输入端为高电平，输入信号处于初始状态；当开关吸合后，2号回路（蓝线标注）导通，此时MCU采集到的输入端为低电平，判断开关吸合，控制输出端进行动作。

根据后雾灯控制逻辑的法规要求，BCM需采集前雾灯状态信号用来控制后雾灯逻辑控制。BCM内部与外部的接口电路按上图所示设计。在常电时，由于BCM内部输入电路会有12V上拉电压，当所有输入都关闭的情况下，仍然有一路回路导通（如上图虚线所示），这条回路由12V上拉电压经过上拉电阻，通过前雾灯继电器线圈及小灯回地，形成一条导通的回路，此时会造成较大的静态电流存在，导致整车馈电。

从上例可以看出，对于整车开发而言，在校核原理图的时候，应充分考虑到控制器内部电路与外部接线的匹配。根据此串电回路，可以在控制器硬件电路开发时，进行规避，在上拉电压和上拉电阻之间增加如下电路：

根据后雾灯工作原理，后雾灯在ON档工作，当车辆在常电静置的情况下，后雾灯不工作。新增如上回路后，在常电情况下，MCU1控制Q1不导通，则Q2相应不导通，即相当于断开上图的开关采集电路的上拉电压，从而保证控制器内部的上拉电压不会与外部线束之间形成串电回路。从原理上提高了整车设计的可靠性，同时降低整车静态功耗。

1.3 通用性电源芯片选型及电源电路设计

目前的汽车设计，逐渐转为基于平台的产品开发模式，做到12V与24V车型系统零部件可以通用，从而达到缩短开发周期和开发费用的目的。在芯片选型上，可以选择输入电压范围较大的芯片。LINEAR公司的LT3433型号电源芯片输入电压范围可以从4V～60V，满足12V和24V车型电源系统通用。当整车常电输入到控制器，通过电源电路将输入电压转化为5V，提供给其他单片机。具体电路图如下，左侧部分为电源入预处理电路,通过3个稳压管将大于42V的电压稳在42V；右侧为DC/DC电源芯片的典型电路，DC/DC芯片可以将4V-60V的电压转换成3.3V-20V的电压；芯片的17引脚为芯片底部的焊盘，主要用于散热。

2、总结

由国内的汽车发展来看，BCM已经越来越多的应用到商用车领域，而BCM市场故障率一直居高不下。通过上述分析可以看出，有很多故障，是可以在设计阶段解决规避的，通过对这些问题进行总结分析、积累设计经验，就能更好的控制产品质量，保证整车的可靠性。将前期的故障进行统计，形成学习或借鉴的文件，可以作为汽车设计工程师的设计参考。

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[4] 张兴.电力电子技术.2010，（7）：26-27.

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--

倪丽，助理工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司，从事汽车电气系统研究和电器部件开发、设计工作。