葉金飛，李曉莉

（江淮汽車技術(shù)中心乘用車研究院電氣系統(tǒng)部，安徽 合肥 230601）

智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化是汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的車身電器采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，整車線束相當(dāng)復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障，維修困難。車用總線技術(shù)由此獲得了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

本文設(shè)計(jì)的BCM在江淮高端SUV上使用。此BCM為整車低速CAN上一節(jié)點(diǎn)，可以和位于低速CAN上的PEPS（Passive Entry&Passive Start，被動(dòng)無(wú)鑰進(jìn)入啟動(dòng)系統(tǒng))等節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息的共享和交換；同時(shí)也可以和位于高速CAN上的節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)關(guān) （組合儀表）進(jìn)行信息共享和交換。各種故障信息（DTC）可以存儲(chǔ)在MCU（Microprocessor Control Unit，微處理機(jī)控制單元）中，然后通過(guò)CAN信號(hào)對(duì)故障信息進(jìn)行讀取及故障分析，方便了售后的維修和問(wèn)題排查等。對(duì)于倒車?yán)走_(dá)、玻璃防夾模塊等對(duì)傳輸速度要求不是很高的節(jié)點(diǎn)，與BCM之間采用LIN信號(hào)傳輸，降低了CAN網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載率，提高了CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

本BCM還進(jìn)行了諸多人性化的功能設(shè)置，多處設(shè)置了對(duì)相關(guān)電器件的保護(hù)，較多地應(yīng)用了雙重信號(hào)設(shè)置，提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

1 BCM基本性能和策略簡(jiǎn)述

此BCM主要的基本策略有電源電壓處理策略、休眠策略和故障診斷等。

1.1 電壓處理策略

電壓處理策略包括過(guò)壓和欠壓處理。整車的電壓由于負(fù)載的不同會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，制定的電壓管理策略分為5種狀態(tài)。

1）正常電壓 9～16V。

2）高壓 短暫的高于16 V，大于40 ms，但是440ms內(nèi)又回到正常。

3）低壓 短暫的低于9 V，大于40 ms，但是80ms內(nèi)又回到正常。

4）過(guò)壓 長(zhǎng)久的高于16 V，大于440 ms，沒(méi)有回到正常。

5）欠壓 長(zhǎng)久的低于9V，大于80ms，沒(méi)有回到正常。

正常、高壓、低壓狀態(tài)下允許輸出；過(guò)壓和欠壓狀態(tài)下關(guān)閉輸出；當(dāng)系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常后輸出恢復(fù)。

1.2 休眠策略

1）以下情況可進(jìn)入休眠狀態(tài):進(jìn)入設(shè)防或者重上鎖，危險(xiǎn)報(bào)警燈關(guān)閉；在鑰匙拔出后，沒(méi)任何輸出，所有門(mén)觸開(kāi)關(guān)、后備廂、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋關(guān)閉，用戶10min未操作車輛。

2）鑰匙插入信號(hào)、IG2（Ignition，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)檔）、IGI、ACC（附件檔）、危險(xiǎn)報(bào)警燈開(kāi)關(guān)、位置燈開(kāi)關(guān)以及網(wǎng)絡(luò)上所有的信號(hào)均可將BCM從休眠中喚醒。

1.3 診斷

BCM提供CAN線方式的診斷以方便BCM的維修。診斷部分需要實(shí)現(xiàn)以下的功能:①參數(shù)配置，EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器）讀寫(xiě)；②讀DTC及清除DTC；③I／O Control（輸入輸出口控制）；④BCM控制器信息；⑤下線匹配功能。

1.4 短路開(kāi)路保護(hù)策略

對(duì)于高邊輸出，在On-stage（驅(qū)動(dòng)狀態(tài)）時(shí)進(jìn)行開(kāi)路短路檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)短路或者開(kāi)路即有計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，達(dá)到一定的數(shù)值即可以判斷為真正的開(kāi)路或者短路，并置相應(yīng)的DTC。在Off-stage（關(guān)閉狀態(tài)）時(shí)進(jìn)行短路到電源檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)短路到電源即有計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，達(dá)到一定的數(shù)值即可以判斷為真正的短路到電源，并置相應(yīng)的DTC。

對(duì)于SPI（Serial Peripheral interface，串行外圍設(shè)備接口）低邊輸出，我們只需要通過(guò)讀取其寄存器的診斷位信息來(lái)判斷。在On-stage時(shí)，若診斷位為高，則判斷輸出為短路到電源，同時(shí)有計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，達(dá)到一定的數(shù)值即可以判斷為真正的短路到電源，并置相應(yīng)的DTC；在Off-stage時(shí)，若診斷位為低，則判斷輸出為開(kāi)路，同時(shí)有計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，達(dá)到一定的數(shù)值即可以判斷為真正的開(kāi)路，并置相應(yīng)的DTC。

1.5 RKE鑰匙匹配

此BCM模塊本身包含RKE（Remote Keyless Entry，遙控門(mén)禁系統(tǒng)）模塊，使用的無(wú)線頻率是433.92MHz±100kHz，RKE共3個(gè)按鍵，包括五門(mén)解鎖功能，五門(mén)上鎖功能，以及尾門(mén)解鎖功能。

RKE通過(guò)診斷的方式進(jìn)行匹配，具體配鑰匙的方式如下:通過(guò)診斷指令讓模塊進(jìn)入學(xué)碼狀態(tài)，定時(shí)20 s，此時(shí)，轉(zhuǎn)向燈常亮。RKE鑰匙發(fā)出無(wú)線信號(hào)，待模塊接收到有效信號(hào)后，轉(zhuǎn)向燈閃3下，ID存入EEPROM，同時(shí)清除以前所有存過(guò)的ID，過(guò)程中轉(zhuǎn)向燈繼續(xù)常亮，等待第2把鑰匙匹配。20s定時(shí)到，退出學(xué)碼狀態(tài)，轉(zhuǎn)向燈滅，RKE匹配結(jié)束。

2 BCM硬件及軟件策略設(shè)計(jì)

此設(shè)計(jì)BCM主要實(shí)現(xiàn)的功能有燈光系統(tǒng)的控制、車門(mén)系統(tǒng)的控制、刮水器系統(tǒng)的控制和各種輔助控制等。

車燈系統(tǒng)通過(guò)組合開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)量實(shí)現(xiàn)對(duì)車燈的控制，同時(shí)在車燈線路出現(xiàn)故障后進(jìn)行故障存儲(chǔ)，便于故障的診斷和檢查。車門(mén)系統(tǒng)主要通過(guò)各種硬件和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)實(shí)現(xiàn)整車的開(kāi)鎖、閉鎖功能；通過(guò)LIN信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃升降模塊的控制和故障存儲(chǔ)。此BCM還集成了倒車?yán)走_(dá)控制器的功能，倒車探頭采集數(shù)據(jù)通過(guò)LIN信號(hào)傳輸給BCM，BCM對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理并執(zhí)行驅(qū)動(dòng)蜂鳴器鳴叫。

BCM位于低速CAN網(wǎng)絡(luò)上，它主要和位于低速CAN上的PEPS以及作為網(wǎng)關(guān)的組合儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.1 燈光控制

BCM除具備控制常規(guī)的車燈系統(tǒng)功能外，還設(shè)置了帶我回家和自動(dòng)燈光功能，預(yù)留白晝燈的控制。

2.1.1 轉(zhuǎn)向燈和危險(xiǎn)報(bào)警燈

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向燈和危險(xiǎn)報(bào)警燈是通過(guò)開(kāi)關(guān)和報(bào)警燈繼電器配合實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向和危險(xiǎn)報(bào)警的。當(dāng)燈出現(xiàn)故障后負(fù)載發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)向燈閃爍頻率的變化來(lái)提示駕駛?cè)藛T。此BCM通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)報(bào)警頻率的控制，同時(shí)可以記錄故障代碼，便于故障排查。通過(guò)高邊驅(qū)動(dòng)去實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮同時(shí)通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給儀表，使儀表實(shí)現(xiàn)閃爍，圖1是BCM高邊驅(qū)動(dòng)的接口電路。

用BCM控制危險(xiǎn)報(bào)警燈還可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)部分智能化的功能，主要有以下幾種。

1）點(diǎn)火鎖開(kāi)關(guān)在ON時(shí)，報(bào)警燈的優(yōu)先級(jí)高于轉(zhuǎn)向燈的優(yōu)先級(jí):如果轉(zhuǎn)向燈在工作狀態(tài)，接通報(bào)警燈開(kāi)關(guān)，那么報(bào)警燈工作取代轉(zhuǎn)向燈的工作，直到報(bào)警燈開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)，系統(tǒng)才回到轉(zhuǎn)向燈工作狀態(tài)。

2）為了防止由于碰撞而使報(bào)警燈開(kāi)關(guān)被按下關(guān)閉燈，接收到碰撞信號(hào)時(shí)，所有的燈工作在報(bào)警燈狀態(tài)下至少5s，5s后再次按下報(bào)警燈開(kāi)關(guān)才能關(guān)掉報(bào)警燈閃爍。

3）當(dāng)轉(zhuǎn)向燈由于短路而上報(bào)故障時(shí)，短路狀態(tài)將通過(guò)相關(guān)DTC記錄到memory（存儲(chǔ)器）中，并且立即關(guān)斷該側(cè)轉(zhuǎn)向燈高邊驅(qū)動(dòng)芯片，組合儀表上轉(zhuǎn)向指示燈也停止。當(dāng)點(diǎn)火鑰匙從ON轉(zhuǎn)到OFF／ACC，再?gòu)腛FF／ACC到ON，輸出恢復(fù)正常。

4）當(dāng)工作于轉(zhuǎn)向燈工作模式，某側(cè)轉(zhuǎn)向燈由于開(kāi)路而上報(bào)故障時(shí)，開(kāi)路狀態(tài)將通過(guò)相關(guān)DTC記錄到memory中，并且該側(cè)轉(zhuǎn)向燈以雙倍頻率閃爍，組合儀表轉(zhuǎn)向指示燈也以雙倍頻率閃爍。當(dāng)點(diǎn)火鑰匙從ON轉(zhuǎn)到OFF／ACC， 再?gòu)腛FF／ACC到ON， 輸出恢復(fù)正常。

2.1.2 白晝燈和帶我回家功能控制

如果車輛出口到歐盟或者適用歐盟法規(guī)的地區(qū)，需要有白晝燈的功能，工作邏輯為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)為運(yùn)行時(shí)，沒(méi)有近光燈或位置燈輸出，則打開(kāi)白晝燈，否則關(guān)閉。白晝燈的工作時(shí)序圖如圖2所示。

當(dāng)近光燈點(diǎn)亮?xí)r，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)從ON打到ACC或OFF觸發(fā)帶我回家功能，可以持續(xù)點(diǎn)亮近光燈10min。

2.1.3 自動(dòng)燈光

此BCM還設(shè)置了自動(dòng)燈光控制。當(dāng)車輛進(jìn)入隧道等光線較暗區(qū)域后，光線傳感器中的光敏二極管會(huì)隨著不同光照強(qiáng)度參數(shù)發(fā)生變化，控制回路中電流發(fā)生變化。BCM會(huì)根據(jù)不同的電參量進(jìn)行燈光的控制。自動(dòng)燈光傳感器中光敏二極管的特性曲線如圖3所示。近光燈打開(kāi)／關(guān)閉條件，白天:＞1772 LUX，晚上:＜1292LUX。燈光傳感器及推薦的BCM接口電路如圖4所示。燈光系統(tǒng)的工作狀態(tài)如表1所示。

表1 燈光系統(tǒng)工作狀態(tài)

2.2 刮水器系統(tǒng)控制

BCM通過(guò)監(jiān)測(cè)刮水器開(kāi)關(guān)的狀態(tài)以及組合開(kāi)關(guān)來(lái)控制刮水電動(dòng)機(jī)及噴水泵工作，實(shí)現(xiàn)刮水器系統(tǒng)的各種工作模式:前刮水器低速運(yùn)行、前刮水器高速運(yùn)行、前刮水器間歇運(yùn)行、前刮水器關(guān)閉、前風(fēng)窗噴水。

此BCM可以根據(jù)組合開(kāi)關(guān)輸入的模擬電阻數(shù)值大小設(shè)置不同的間歇時(shí)間，滿足客戶的不同需求，圖5為模擬量輸入硬件接口電路。

為了安全考慮，在當(dāng)車速＞100 km／h時(shí)，若使用間歇模式，那么在設(shè)定的時(shí)間上減去4s，以減少高速時(shí)由于刮刷速度過(guò)慢，影響視野造成的安全隱患出現(xiàn)的幾率。

同時(shí)為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，避免由于堵轉(zhuǎn)造成的電動(dòng)機(jī)燒蝕，通過(guò)BCM實(shí)現(xiàn)堵轉(zhuǎn)保護(hù)，即在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)檢測(cè)到前刮水器歸位開(kāi)關(guān)18 s不改變時(shí)，應(yīng)該判斷為電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)，關(guān)閉輸出。此時(shí)僅當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)依次從ON→OFF→ON的循環(huán)時(shí)，或者刮水器開(kāi)關(guān)從OFF離開(kāi)時(shí)能夠重新啟動(dòng)刮水器。

2.3 車鎖系統(tǒng)控制

車鎖系統(tǒng)通過(guò)BCM內(nèi)部繼電器完成對(duì)門(mén)鎖的控制，其實(shí)現(xiàn)的主要功能除中控／遙控和鑰匙開(kāi)閉鎖、車速40km／h自動(dòng)上鎖、自動(dòng)重上鎖、碰撞強(qiáng)制開(kāi)鎖等傳統(tǒng)功能外，還能實(shí)現(xiàn)拔鑰匙自動(dòng)開(kāi)鎖等功能。

為了保護(hù)閉鎖器，BCM設(shè)置了閉鎖器保護(hù)功能，即車鎖計(jì)數(shù)器會(huì)在每接收到一次閉鎖／解鎖信號(hào)后加1，在10s時(shí)間里，當(dāng)車鎖計(jì)數(shù)器達(dá)到值N=8次時(shí)，會(huì)禁止鎖功能，直到一定的時(shí)間Config.Lock Thermal Delay Cfg（默認(rèn)值是15s）之后恢復(fù)，在進(jìn)入熱保護(hù)功能之后要停留在解鎖狀態(tài)。

2.4 防盜報(bào)警系統(tǒng)

報(bào)警模塊實(shí)現(xiàn)的是車輛在各種非正常狀態(tài)下的報(bào)警功能，報(bào)警模塊一旦被激活，就啟動(dòng)聲光報(bào)警提醒用戶同時(shí)抑制起動(dòng)功能。低邊輸出硬件接口電路如圖6所示。

BCM還預(yù)留了Immobilizer（智能型發(fā)動(dòng)機(jī)鎖止防盜控制器）功能，將傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)防盜控制器集成到BCM中，當(dāng)鑰匙中轉(zhuǎn)發(fā)器和BCM認(rèn)證成功后，會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送CAN信號(hào)給ECM（Engine Control Module，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器），實(shí)現(xiàn)車輛的正常起動(dòng)，提高車輛安全性的同時(shí)還降低了成本。

2.5 輔助系統(tǒng)

在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)且同時(shí)接收到空調(diào)控制器輸出的有效信號(hào)后，后除霜開(kāi)始加熱，20 min后，自動(dòng)切斷。期間按下除霜開(kāi)關(guān)加熱中止。為了避免出現(xiàn)外部溫度過(guò)高時(shí)開(kāi)啟除霜造成玻璃爆裂，后除霜工作必須得到室外溫度傳感器發(fā)送給空調(diào)控制器的工作使能信號(hào)。

在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)狀態(tài)下按下前除冰開(kāi)關(guān)，前除冰開(kāi)始加熱，20min后，自動(dòng)切斷。期間按下前除冰開(kāi)關(guān)加熱中止。

2.6 LIN網(wǎng)絡(luò)控制功能

2.6.1 玻璃防夾模塊

玻璃防夾模塊和BCM通過(guò)LIN總線傳輸信號(hào)，遵從LIN2.0協(xié)議，BCM作為主節(jié)點(diǎn)。BCM通過(guò)LIN信號(hào)給電機(jī)ECU發(fā)送使能信號(hào)和點(diǎn)火信號(hào)，電機(jī)ECU將出現(xiàn)的各種故障通過(guò)LIN信號(hào)發(fā)送給BCM，BCM接收到相應(yīng)的信號(hào)后置對(duì)應(yīng)的DTC。BCM發(fā)到防夾電動(dòng)機(jī)的信號(hào)見(jiàn)表2，防夾電動(dòng)機(jī)發(fā)到BCM的信號(hào)見(jiàn)表3。

表2 BCM發(fā)到防夾電動(dòng)機(jī)的信號(hào)

表3 防夾電動(dòng)機(jī)發(fā)到BCM的信號(hào)

2.6.2 倒車?yán)走_(dá)報(bào)警控制

倒車?yán)走_(dá)工作原理如圖7所示。此設(shè)計(jì)中BCM和倒車?yán)走_(dá)傳感器之間的工作關(guān)系如下:LIN通信執(zhí)行LIN2.0協(xié)議；波特率要求19200 b／s；周期為120ms；左探頭LIN ID為0x03；左中探頭LIN ID為0x04；右中探頭LIN ID為0x05；右探頭LIN ID為0x06；探頭發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)為1。

1）LIN傳輸時(shí)序圖:異步UART，8 bit數(shù)據(jù)，1bit停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，通信速率19200b／s。

2）幀格式如圖8所示。

3）ID自動(dòng)分配與探頭自檢:倒車檔接通，探頭上電后開(kāi)始初始化，初始化完成后開(kāi)始對(duì)探頭自診斷，自診斷完成后等待接收ID，BCM在倒車檔接通后等待100ms發(fā)送左探頭ID給探頭，探頭接收到ID后將診斷數(shù)據(jù)發(fā)送給BCM，診斷數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，探頭存儲(chǔ)此ID作為自己探頭的ID，同時(shí)開(kāi)通探頭V+引腳，提供左中探頭電源，BCM接收到探頭的左探頭診斷數(shù)據(jù)后保存；左中探頭電源接通后執(zhí)行和左探頭同樣的工作，依次向后傳遞。探頭ID自動(dòng)分配完成，若在ID自動(dòng)分配中出現(xiàn)探頭不響應(yīng)LIN報(bào)文頭，ID自動(dòng)分配停止，BCM進(jìn)行報(bào)錯(cuò)顯示，若探頭響應(yīng)的數(shù)據(jù)為探頭自診斷錯(cuò)誤，ID自動(dòng)分配繼續(xù)進(jìn)行，等待完成ID自動(dòng)分配后BCM顯示探頭故障信息。

4）自診斷數(shù)據(jù)定義:自診斷數(shù)據(jù)包含在1字節(jié)的數(shù)據(jù)中，8Bit中每個(gè)Bit所包含的含義按表4描述。

5）障礙物距離數(shù)據(jù)定義:障礙物距離數(shù)據(jù)包含在1字節(jié)的數(shù)據(jù)中，8Bit中每個(gè)Bit所包含的含義按表5描述，其中B0～B4為距離信息，BCM不需要控制。

6）BCM執(zhí)行輸出:先分別采集4個(gè)探頭的蜂鳴器鳴叫頻率，哪個(gè)探頭的鳴叫頻率最高按照哪個(gè)進(jìn)行鳴叫，在接收到第5個(gè)探頭鳴叫頻率后將第1個(gè)距離拋掉，第2～5個(gè)探頭進(jìn)行比較，哪個(gè)探頭的鳴叫頻率最高按照哪個(gè)進(jìn)行鳴叫，依次類推。

3 結(jié)論

此BCM是基于CAN總線和LIN總線的一款車身控制器。其在硬件設(shè)計(jì)和軟件策略設(shè)計(jì)中都采用了較多的先進(jìn)技術(shù)，采用雙電源確保系統(tǒng)的正常工作；設(shè)置簸行回家功能:在BCM失效的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)刮水器的低速工作，近光燈的正常工作等，確保失效后的安全性能；硬件設(shè)計(jì)能夠?qū)艟叩容敵鲐?fù)載進(jìn)行相應(yīng)的故障診斷，儲(chǔ)存相應(yīng)的DTC，能夠通過(guò)CAN信號(hào)進(jìn)行故障代碼的讀取，提高了診斷和維修的效率。

表4 自診斷數(shù)據(jù)定義

表5 數(shù)據(jù)定義

采用基于CAN網(wǎng)絡(luò)的BCM設(shè)計(jì)，能夠盡可能地采用網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)行控制策略的優(yōu)化和提升，同時(shí)也可以把BCM本身的相關(guān)信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上供其它節(jié)點(diǎn)使用，提高了整車系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

BCM對(duì)刮水電動(dòng)機(jī)和閉鎖電動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱保護(hù)，加上電動(dòng)機(jī)本身的熱保護(hù)，有效地提升了電動(dòng)機(jī)的使用壽命，提高了整車相關(guān)零部件的性能。同時(shí)，各種合理優(yōu)化的功能邏輯設(shè)計(jì)也提升了產(chǎn)品的舒適性，對(duì)整車的電器件的使用人性化有了較大的提高。

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